从电脑设计的模型到“诞生实体” 世界首个活体机器人诞生
来源:羊城晚报 发布时间:2020-01-21 10:34:07

专业期刊《美国国家科学院院报》(PNAS)最近发表了一项惊人的研究,来自美国佛蒙特大学和塔弗茨大学团队称,他们采用青蛙表皮细胞和心脏细胞重组出全球首个用细胞做成的活体机器人。

研究者在论文中称:这种活体机器人既不是传统的机器人,也不是我们已知的某个动物物种。它是以一种“活的可编程的有机体”的形式呈现的一种存在。我们可以认为“它是一种全新的生命形式,因为它们从未在地球上出现过”。

单从这种表述来看,我们似乎很容易就联想到了曾经热极一时的电影《异形》。显然目前该论文中所提到的这些活体机器人还没有达到异形那种可入侵人体甚至繁殖的能力,但谁知道这些由“细胞组成的可编程的有机体”下一步会发展到什么程度呢?

从电脑设计的模型到“诞生实体”

这些活体机器人,被命名为Xenobots。它们不是用金属、塑料打造的,而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。它们每个个体长度都不到1毫米。

最初,它们还只是美国佛蒙特大学的研究团队通过超级计算机集群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。通过反复试验,研究人员用类似自然选择的方式,将性能较差的模型设计剔除,最终得到这组活体细胞模型。

然后研究人员根据已设计好的模型,从爪蛙胚胎干细胞中分化得到合适的两种细胞。研究人员先将胚胎细胞切开;被切开的两个部分,被单独进行培养;然后将二者慢慢进行合并重建;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”。

被重塑的细胞形状各异,有的是楔形,有的是拱形。但其中的心脏细胞会产生收缩,从而可以推动Xenobot在水性介质中移动。这种移动还不只是直线行进,也能转圈圈。

Xenobot未来将有无限可能

因为是由生物细胞构成,所以Xenobot是完全可生物降解的,而且还具有自我修复能力。

在其中一个试验中,研究人员把已形成的活体机器人再次切成两半,结果在持续培育下,被切开的两半竟然自动“缝合”了,而且还可以继续活动。

有趣的是,研究者说,如果将这个活体机器人翻转过来,它就会像乌龟被翻了个个儿背朝下一样,失去了移动能力。

研究者认为,Xenobot活体机器人在水性介质中行动的特性,展示了它们在未来有无限的可能:比如大范围投放,用来清理海洋中的微塑料污染,或作为可生物降解的药物输送给机器人,被送入人体血管中去精准输送药物、清除动脉壁上的斑块,等等。

公开研究期望得到“道德规范化”

目前来说,Xenobot活体机器人还只是单纯的细胞物质重组,只不过这种重组是按人类设计好的编程模式来进行的,因此它可以按人类的想法活动。但这已经相当可怕了——研究者们自己也认为,这些活体机器人其实可以算是一种全新的生命形式。虽然它们目前并没有思想,但不代表它们不会在特定的环境或从事某些特定的任务时,开始向我们无法控制的方向持续进化。

科幻电影《异形》中所描绘的那些外星球来的生命体,唯一的目的就是生存,它们是“一种以肉体存在为核心的纯粹生命体,它没有杂念,没有人类的非理性和随机行为”。从这一角度来看,Xenobot活体机器人与那些异形倒是有相似之处的。

因此,该论文的第一作者、美国佛蒙特大学博士研究生山姆·克里格曼坦承:这项研究的确带来了新的道德问题,那就是“这类机器人的未来变体可能具有神经系统和认知能力”。他认为,这也是他们公开这项研究的目的——社会可以对这件事进行讨论,同时也希望相关部门能及时推出有针对性的最佳行动方案来规范化这类研究。(那拉)

关键词:活体机器人

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