当您从青蛙胚胎中获取细胞并将其生长为通过算法“进化”的新生物时,会发生什么?您会得到研究人员称之为世界上第一台“生命机器人”的东西。
图注:一个直径为至微米的四足动物——比针头小一点——是由两栖干细胞制造的。尽管原始的干细胞来自非洲爪蟾(Xenopuslaevis),这些所谓的异种机器人与任何已知的两栖动物都不相似。一项新的研究表明,这些微小的斑点只有0.04英寸(1毫米)宽,由生物学家用组活体组织组合制成,这些活体由计算机模型设计而成。
该研究团队的科学家最近报道,这些活动生物可以独立和集体移动,可以自愈,一次可以存活数周,还可以在患者体内潜在地运输药物。
佛蒙特大学的计算机科学家和机器人专家约书亚·邦加(JoshuaBongard)是研究的共同作者,他说:“它们既不是传统的机器人,也不是已知的动物物种。”“这是一类新的人工制品:一种活的可编程生物。”
算法决定了异种机器人的发展。研究的主要作者,佛蒙特大学伯林顿分校计算机科学系的研究进化机器人的博士萨姆·克里格曼说,它们从皮肤和心脏干细胞生长成数百个细胞团,这些细胞以心肌组织产生的脉冲运动。
克里格曼告诉《生活科学》:“没有来自遥控器或生物电的外部控制。这是一个自主的代理人,几乎就像是发条玩具。”
生物学家为自主异种机器人提供了计算机限制,例如其组织的最大肌肉力量以及它们如何在水环境中运动。然后,该算法产生了几代微小生物。性能最佳的机器人将在算法内部“复制”。就像进化在自然界中一样,最不成功的形式也会被计算机程序删除。
克里格曼说:“最终,它能够为我们提供实际上可移植到真实细胞的设计,这是一个突破。”
然后,研究作者将这些设计变为现实,将干细胞拼凑在一起,形成了由进化算法设计的自供电3D形状。这项研究表明,皮肤细胞将异种机器人结合在一起,心脏组织在其“身体”特定部位的跳动,使“机器人”在皮氏培养皿中通过水推进了数天甚至数周,而无需额外的营养。克里格曼说,这些机器人甚至能够修复重大损坏。
他说:“我们将活着的‘机器人’几乎切成两半,它的细胞像拉链一样能自动拉回切开的身体。”
研究合著者,马萨诸塞州塔夫茨大学再生与发育生物学中心主任迈克尔·莱文说:“我们可以想象这些‘活机器人’在许多有用的应用中是其他机器无法做到的。”莱文在一份声明中说,这些措施可能包括针对有毒的溢出物或放射性污染,收集海洋微塑料甚至从人的动脉中挖出斑块。
模糊化机器人与活生物体之间界限的创作是科幻小说中的热门话题;想想电影《终结者》中的杀手机器或《银翼杀手》世界中的复制品。莱文说,所谓的“活机器人”的前景以及利用技术创造活生物的现象引起了一些人的