Whole-body simulation of realistic fruit fly locomotion with deep reinforcement learning

强化学习 钢筋 计算机科学 模拟 人工智能 工程类 结构工程
作者
Roman Vaxenburg,Igor Siwanowicz,Josh Merel,Alice A. Robie,Carmen Morrow,Guido Novati,Zinovia Stefanidi,Gert-Jan Both,Gwyneth M Card,Michael B. Reiser,Matthew Botvinick,Kristin Branson,Yuval Tassa,Srinivas C. Turaga
标识
DOI:10.1101/2024.03.11.584515
摘要

Abstract The body of an animal influences how the nervous system produces behavior. Therefore, detailed modeling of the neural control of sensorimotor behavior requires a detailed model of the body. Here we contribute an anatomically-detailed biomechanical whole-body model of the fruit fly Drosophila melanogaster in the MuJoCo physics engine. Our model is general-purpose, enabling the simulation of diverse fly behaviors, both on land and in the air. We demonstrate the generality of our model by simulating realistic locomotion, both flight and walking. To support these behaviors, we have extended MuJoCo with phenomenological models of fluid forces and adhesion forces. Through data-driven end-to-end reinforcement learning, we demonstrate that these advances enable the training of neural network controllers capable of realistic locomotion along complex trajectories based on high-level steering control signals. We demonstrate the use of visual sensors and the re-use of a pre-trained general-purpose flight controller by training the model to perform visually guided flight tasks. Our project is an open-source platform for modeling neural control of sensorimotor behavior in an embodied context.

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