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青蛙细胞生成首个活体机器人诞生

2020/1/16编辑:Ma Liang 人气:1343

  【阿仪网 行业资讯】全球首个用细胞做成的活体机器人,已经诞生了。

  不是设想,不是科幻,是实实在在登上顶级期刊的科学研究。

  而且不用金属、塑料打造,采用青蛙表皮细胞和心脏细胞重组。

  这就是顶级期刊《美国科学院院报》(PNAS)最新发表的惊人研究,来自美国佛蒙特大学和塔弗茨大学团队。

  论文通讯作者约书亚·邦加(Joshua Bongard)说:

它们既不是传统的机器人,也不是已知的动物物种。这是一种活的、可编程的有机体。

  合著者迈克尔·莱文(Michael Levin)也表示:

这是全新的生命形式。它们从未在地球上出现过。

  这些机器人,被命名为Xenobots。

  研究者认为,其在水性介质中行动的特性,展示了未来无限的可能性:清理海洋中的微塑料污染,作为可生物降解的药物输送机器人等等。

  但当它被展示在大众面前时,立即引起了许多人的恐慌。

  是的,有科幻电影《异形》、《异星觉醒》内味了。网友纷纷表示:吓死我了。

  外媒《连线》则用四个字来形容:毛骨悚然。

  活体机器人,到底是怎么一回事?

  Xenobots:首个活体机器人

  这个名叫Xenobot的“异形机器人”,长度不到1毫米,是非洲爪蛙心脏细胞(收缩细胞)和表皮细胞(被动细胞)的结合。

  结合的依据,是佛蒙特大学的超级计算机集群Deep Green设计出来的模型。

  研究人员在这个具有20000台笔记本电脑计算能力的集群上演算了一种进化算法。

  在反复试验当中,用类似自然选择的方式,将性能较差的模型设计剔除。

  代码已开源,地址见文末
  这两种细胞都是研究人员从爪蛙胚胎干细胞中分化得到的。
  研究人员先将胚胎细胞切开。
  细胞被切开的两个部分,单独进行培养。
  而后将二者慢慢进行重建。
  最后,按照超级计算机模拟出来的设计,用镊子和电极对这个重塑的细胞进行“雕琢”。
  所重塑的细胞形状各异,有的是楔形,有的是拱形。
  在下图中,顶部的绿色部分是被动细胞,而底部红、绿交替的部分便是主动细胞。

  △绿色为表皮细胞,红色为心脏细胞

  通过心脏细胞产生的收缩,Xenobot能在水性介质中移动。


  △已调整为8倍速

  不单单能直线行进,也能转圈圈。


  不同于金属、塑料打造的机器人,Xenobot是完全可生物降解的。

  并且,它还具有自我修复能力。
  论文通讯作者Joshua Bongard介绍:

我们把机器人切成了两半,结果它不仅能把自己缝合起来,其后还能继续活动。

  有趣的是,如果你将这个机器人翻转过来,它就像乌龟翻了个个儿背朝下,会失去移动能力。

  计算机 生物,跨界合作

  这项研究由佛蒙特大学计算机科学系教授约书亚·邦加的团队主导。

  论文一作是山姆·克里格曼。佛蒙特大学博士研究生,致力于进化机器人的研究。

△山姆·克里格曼(Sam Kriegman)△山姆·克里格曼(Sam Kriegman)
  通讯作者约书亚·邦加教授博士毕业于苏黎世大学,现在是佛蒙特大学计算机科学系教授,形态演化与认知实验室负责人,研究重点是进化机器人技术,进化计算和物理模拟。

△约书亚·邦加(Josh Bongard)△约书亚·邦加(Josh Bongard)
  而组装机器人的工作,主要由塔夫茨大学生物系教授迈克尔·莱文团队完成。

△迈克尔·莱文(Michael Levin)△迈克尔·莱文(Michael Levin)
  异星觉醒?

  研究者们认为,Xenobot的特性展示了其未来无限的可能性。它们可以被用来清理海洋中的微塑料污染,定位和消化有毒物质,或者进入人体血管,精准输送药物、清楚动脉壁上的斑块等等。

  但或许,这样的一个“异形”机器人,会让你想起科幻电影《异星觉醒》:一个单细胞就能毁天灭地。


  已经有网友表示受到了惊吓:


  论文一作山姆·克里格曼(Sam Kriegman)坦承,这项研究带来了新的道德问题:这类机器人的未来变体可能具有神经系统和认知能力。

我认为重要的是,这项研究是公开的,社会可以对其进行讨论,政策制定者也能有针对性地指定最佳行动方案。

  论文的另一位作者,塔夫茨大学教授迈克尔·莱文(Michael Levin)也指出,这种恐惧并非不合理。但他认为,他们的工作是在帮助人们更好地理解这类系统。

这项研究正是对人们所担忧的事情的直接贡献。

  你怎么看呢?

  传送门

  论文地址:

  https://www.pnas.org/content/early/2020/01/07/1910837117

  Github项目:

  https://github.com/skriegman/reconfigurable_organisms

  参考链接:

  https://www.wired.com/story/xenobot/

  https://www.inverse.com/article/62220-scientists-create-living-machine

  https://www.cnet.com/news/tiny-living-robots-made-from-frog-cells-could-soon-swim-inside-your-body/#ftag=CADf328eec

  https://www.theguardian.com/science/2020/jan/13/scientists-use-stem-cells-from-frogs-to-build-first-living-robots?utm_term=Autofeed&CMP=twt_gu&utm_medium=&utm_source=Twitter#Echobox=1578950205

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(来源: 量子位 文/鱼羊 十三 )

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