3,000万ウォン台のM5 Ultra搭載Mac Studioでショウジョウバエの脳シミュレーションを実行してみた

3,000万ウォンに達する超高性能コンピュータにショウジョウバエの脳を入れたら、どのようなことが起きるのか。最近、科学者たちがショウジョウバエの脳と神経系の地図をオンラインで公開し、仮想空間でショウジョウバエを動かすシミュレーションが話題となっている。「梧木橋電子商街」の動画によると、AppleのM5 Ultraを搭載したMac Studioを活用し、ショウジョウバエの神経網が要求する膨大な演算量を直接テストした結果が公開された。

16億個が連結された神経網、3,000万ウォンのコンピュータでも手に負えない理由

テストに使用されたソフトウェア「Flybird」は、雄のショウジョウバエの脳から胴体へと続く神経束を描いた「Connectome」地図に基づいている。この地図には、約16億7,000万個のニューロン間の2,447万個の接続が含まれている。動画では、ショウジョウバエの脳と体を丸ごとシミュレーションし、脳のニューロン信号と視覚信号、筋肉の動きを可視化して示している。ユーザーが仮想環境で風を吹かせるとショウジョウバエが押し流されたり、砂糖を与えると食べたりといった相互作用が可能だ。また、「プラスフライ」機能を通じてショウジョウバエの個体数を増やすこともできるが、個体数が増えるにつれてCPU占有率が上昇し、約33万匹に達するとブラウザのウィンドウが強制終了するという限界を示した。

しかし、この小さな生命体をリアルタイムで実装することは非常に困難な作業だ。ショウジョウバエ一匹が1秒を生きる間にMac Studioが処理しなければならない演算量は想像を絶する。16万5,000個のニューロンを毎秒2,000回ずつ全て更新しなければならず、体のパーツ67個と筋肉110個に対する物理計算を毎秒5,000回ずつ実行しなければならない。これに加えて、両側の複眼の光線1,442個を毎秒50回ずつシミュレーションする必要がある。動画では、ショウジョウバエの1秒を計算するのに実際の時間で約5〜6秒かかる「スローモーション」現象が発生した。これはまるで映画『インターステラー』の重力惑星のように、ショウジョウバエが非常にゆっくりと動いているような演出となる。

「Hub Neuron」を刺激すると3,000万ウォン台のMac Studioも「悲鳴」

シミュレーションの限界を試すため、特定のニューロンを刺激する実験も行われた。特に他のニューロンとより多く接続されている「Hub Neuron」100個を選定し、毎秒150回ずつ強制的に活性化させると、M5 Ultraモデルでさえ、リアルタイムでたった一匹のショウジョウバエの脳を駆動することに苦戦した。前世代のM3 Ultraでは、一匹のリアルタイム駆動すら不可能だった。動画は、ゴマよりも小さなショウジョウバエの脳をシミュレーションするにあたり、数億倍も重いMac Studioですら手に負えないほど、生物の演算力が強力であることを示唆している。

一方、今回の実験に使用された「ショウジョウバエ脳ベンチマークアプリ」は、出演者がローカルAI（Q1 27Bモデル）を活用して直接制作したものだと明らかになった。M5 Ultraの統合メモリ構造を活用すれば、インターネット接続なしでも巨大AIモデルを駆動できるが、実際にM5 UltraのAIトークン生成速度は、M3 Ultra（19.62秒）と比較して約4倍速い5.0秒を記録し、圧倒的な性能差を見せた。当該モデルは、M5 Ultraの36コアCPUと256GBの統合メモリに基づいて動作する。

ショウジョウバエ「スーパーゲーマー」誕生と仮想世界での飛行訓練

ショウジョウバエの知能をテストするため、「Flappy Bird」ゲームの学習も試みられた。数百匹のショウジョウバエを同時に生成してゲームをさせ、少しでも遠くまで行った個体のみを次世代として選択する進化的な方式で約80世代を経ると、100回中99回を完走する「スーパーゲーマー・ショウジョウバエ」が誕生した。この学習過程において、M5 Ultraは464秒を記録し、M3 Ultra（658秒）より約1.4倍速い処理速度を見せた。これはM5 UltraのGeekbench 7のスコア（シングル3,700点台、マルチ52,000点台）およびCinebench 2016のスコアとも一致する数値だ。

さらに、ローカルAIで生成した3D仮想世界を活用した飛行訓練も行われた。AIがゲーム『紅の砂漠』の風景を3D空間として再現し、ショウジョウバエの脳地図から飛行に関与する600個のニューロンを抽出して訓練させた。徹夜の訓練の末、ショウジョウバエの脳はゲーム画面内のドラゴン（ワイバーン）の動きを学習し、仮想世界の空を直接飛行するという結果につながった。これは、ショウジョウバエの脳が仮想環境の視覚情報を受け取り、物理的な動きへと変換できることを示す実験的な事例として提示された。現在、このMac Studioは3,000万ウォン台の最高仕様構成であり、10月末には512GBメモリモデルも発売される予定だ。

最後に、Mac Studioのゲーム性能を点検した結果、『サイバーパンク2077』を4K解像度（レイトレーシングOFF）で平均70フレームで駆動した。レイトレーシングをオンにしたウルトラオプションの場合、QHDで70フレーム、4Kで51フレームが出た。ただし、同一オプションでRTX 5090が4K 101フレームを記録することと比較すると、グラフィックス性能の面では差が存在することを確認した。それにもかかわらず、『紅の砂漠』がMacでネイティブに動作し、4Kウルトラオプション基準で60フレームを実現するという点は注目に値する。