從電腦設計的模型到“誕生實體” 世界首個活體機器人誕生
來源:羊城晚報 發布時間:2020-01-21 10:34:07

專業期刊《美國國家科學院院報》(PNAS)最近發表了一項驚人的研究,來自美國佛蒙特大學和塔弗茨大學團隊稱,他們采用青蛙表皮細胞和心臟細胞重組出全球首個用細胞做成的活體機器人。

研究者在論文中稱:這種活體機器人既不是傳統的機器人,也不是我們已知的某個動物物種。它是以一種“活的可編程的有機體”的形式呈現的一種存在。我們可以認為“它是一種全新的生命形式,因為它們從未在地球上出現過”。

單從這種表述來看,我們似乎很容易就聯想到了曾經熱極一時的電影《異形》。顯然目前該論文中所提到的這些活體機器人還沒有達到異形那種可入侵人體甚至繁殖的能力,但誰知道這些由“細胞組成的可編程的有機體”下一步會發展到什么程度呢?

從電腦設計的模型到“誕生實體”

這些活體機器人,被命名為Xenobots。它們不是用金屬、塑料打造的,而是非洲爪蛙心臟細胞(收縮細胞)和表皮細胞(被動細胞)的結合。它們每個個體長度都不到1毫米。

最初,它們還只是美國佛蒙特大學的研究團隊通過超級計算機集群Deep Green設計出來的模型。研究人員在這個具有20000臺筆記本電腦計算能力的集群上演算了一種進化算法。通過反復試驗,研究人員用類似自然選擇的方式,將性能較差的模型設計剔除,最終得到這組活體細胞模型。

然后研究人員根據已設計好的模型,從爪蛙胚胎干細胞中分化得到合適的兩種細胞。研究人員先將胚胎細胞切開;被切開的兩個部分,被單獨進行培養;然后將二者慢慢進行合并重建;最后,按照超級計算機模擬出來的設計,用鑷子和電極對這個重塑的細胞進行“雕琢”。

被重塑的細胞形狀各異,有的是楔形,有的是拱形。但其中的心臟細胞會產生收縮,從而可以推動Xenobot在水性介質中移動。這種移動還不只是直線行進,也能轉圈圈。

Xenobot未來將有無限可能

因為是由生物細胞構成,所以Xenobot是完全可生物降解的,而且還具有自我修復能力。

在其中一個試驗中,研究人員把已形成的活體機器人再次切成兩半,結果在持續培育下,被切開的兩半竟然自動“縫合”了,而且還可以繼續活動。

有趣的是,研究者說,如果將這個活體機器人翻轉過來,它就會像烏龜被翻了個個兒背朝下一樣,失去了移動能力。

研究者認為,Xenobot活體機器人在水性介質中行動的特性,展示了它們在未來有無限的可能:比如大范圍投放,用來清理海洋中的微塑料污染,或作為可生物降解的藥物輸送給機器人,被送入人體血管中去精準輸送藥物、清除動脈壁上的斑塊,等等。

公開研究期望得到“道德規范化”

目前來說,Xenobot活體機器人還只是單純的細胞物質重組,只不過這種重組是按人類設計好的編程模式來進行的,因此它可以按人類的想法活動。但這已經相當可怕了——研究者們自己也認為,這些活體機器人其實可以算是一種全新的生命形式。雖然它們目前并沒有思想,但不代表它們不會在特定的環境或從事某些特定的任務時,開始向我們無法控制的方向持續進化。

科幻電影《異形》中所描繪的那些外星球來的生命體,唯一的目的就是生存,它們是“一種以肉體存在為核心的純粹生命體,它沒有雜念,沒有人類的非理性和隨機行為”。從這一角度來看,Xenobot活體機器人與那些異形倒是有相似之處的。

因此,該論文的第一作者、美國佛蒙特大學博士研究生山姆·克里格曼坦承:這項研究的確帶來了新的道德問題,那就是“這類機器人的未來變體可能具有神經系統和認知能力”。他認為,這也是他們公開這項研究的目的——社會可以對這件事進行討論,同時也希望相關部門能及時推出有針對性的最佳行動方案來規范化這類研究。(那拉)

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