黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）看似简单，实则复杂。研究人员在构建其高精度数字孪生体方面取得重要进展，该模型能精准模拟果蝇运动及其部分机制。
神经机械蝇：形态学逼真的生物力学模型
洛桑联邦理工学院（EPFL）团队研发的“神经机械蝇”（NeuroMechFly），是基于真实果蝇扫描与观测构建的3D运动系统。它能在特定刺激下，像真实果蝇一样行走或做出反应。
需注意，这并非细胞级全真模拟，不涉及饥饿、视觉、飞行等复杂行为，仅聚焦于表面行走与梳理动作。
从CT扫描到物理仿真
构建该模型极具挑战。团队首先通过CT扫描建立高精度3D网格；随后在受控环境中记录并追踪果蝇腿部运动；最后将数据映射至包含外骨骼、肌肉及类神经网络的物理仿真系统中，涵盖头、腿、翅、腹部体节、口器、触角及平衡棒等部位。
通过将真实动作导入仿真环境并重放，团队验证了模型的有效性，并成功生成比自然观察更快速、稳定的新步态。
模型对虚拟干扰表现出一定鲁棒性。项目负责人Pavan Ramdya指出：“模拟失效之处正是改进方向，这增强了我们对模型的信心。”
研究意义与局限
发表于《Nature Methods》的研究表明，NeuroMechFly有助于理解行为如何从神经机械系统与环境的交互中涌现。作为常用模式生物，深入解析果蝇运动机制可为其他领域提供洞见，也为人工仿生设计奠定基础。
尽管成果显著，该模型仍局限于特定物理过程，未覆盖果蝇生理与认知的全部维度。相关代码已开源，供学界进一步研究与完善。