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Kurioses Experiment: Entwickler lässt ein Fliegenhirn Doom spielen
Doom läuft auf den ungewöhnlichsten Geräten. Beim Projekt Doomfly übernimmt nun ein simuliertes Fliegenhirn die Steuerung: Spielbilder regen virtuelle Nervenzellen an, deren Aktivität Bewegungen und Schüsse auslöst. Grundlage sind die rekonstruierten Verschaltungen einer echten Fruchtfliege.
Der Entwickler Alex Wormuth hat für das Open-Source-Projekt Doomfly eine Simulation mit 166.700 Nervenzellen mit einer eigens vorbereiteten Testumgebung auf Basis der Doom-Engine verbunden. Darin steuert das Modell eine Spielfigur, die sich gegen immer wieder auftauchende Gegner behaupten muss. Die reguläre Doom-Kampagne spielt es nicht.
Das Bild des Spiels dient als Eingangssignal für die Simulation. Vereinfacht gesagt sieht das virtuelle Fliegenhirn, was vor der Spielfigur geschieht. Die dadurch ausgelöste Aktivität wandert anschließend durch das nachgebildete Nervensystem. Ausgewählte Zellen bestimmen schließlich, ob sich die Figur nach links oder rechts dreht, vorwärtsbewegt oder schießt.
Welche Zellen welche Taste auslösen, hat der Entwickler festgelegt. Ein natürliches „Schießzentrum“ gibt es also nicht, auch die Position der Gegner kennt die Simulation nicht. Das Nervensystem liefert lediglich die Steuersignale.
Die biologische Grundlage stammt aus einem Forschungsprojekt unter Leitung des HHMI Janelia Research Campus, an dem unter anderem Google Research beteiligt ist. Wie Google am 3. September erläuterte, haben die Forscher das Gehirn und das zugehörige Bauchmark einer männlichen Fruchtfliege vollständig kartiert.
Entstanden ist eine Art Schaltplan, der zeigt, welche Nervenzellen miteinander verbunden sind. Er umfasst mehr als 166.000 Nervenzellen und rund 125 Millionen Kontaktstellen zwischen ihnen. Dazu wurden Millionen elektronenmikroskopischer Aufnahmen mithilfe von KI zu dreidimensionalen Zellstrukturen zusammengesetzt und anschließend von Fachleuten überprüft.
Die Forscher wollen mit solchen Karten besser verstehen, wie Gehirne Sinnesreize verarbeiten und daraus Verhalten entsteht. Der von Doomfly verwendete Datensatz MaleCNS v1.0 ist seit dem 8. Juni verfügbar; die zugehörige Forschungsarbeit erschien am 3. September.
Der Schaltplan allein verrät allerdings nicht genau, wie jede einzelne Nervenzelle arbeitet. Für Doomfly musste der Entwickler deshalb viele Abläufe vereinfachen und Annahmen treffen. Auch die Augen, der Körper und die Rückmeldungen von Muskeln fehlen. Die Simulation ist somit keine vollständige digitale Kopie einer lebenden Fliege.
Entwickler Alex Wormuth versucht außerdem, das Modell aus Fehlern lernen zu lassen. Wird die Spielfigur getroffen, erhält die Simulation sozusagen ein negatives Signal. Dadurch sollen sich einige Abläufe im virtuellen Nervensystem verändern und das Verhalten mit der Zeit verbessern.
Bislang lässt sich ein solcher Lerneffekt jedoch nicht erkennen. Das Modell kann sich bewegen und schießen, zeigt aber noch nicht, dass es Gegner gezielt wahrnimmt, ihnen ausweicht oder mit der Zeit länger überlebt. Wormuth bezeichnet den Versuch deshalb ausdrücklich als laufendes Experiment und veröffentlicht auch die Fehlschläge in der Dokumentation.