看點：機器人「活了」！美國科學家造出異種生命體，可在體內定向送藥。
未來世界什麼最令你感到恐懼？當機器人變成有生命有思想的「人」意味著什麼？現在，這已經不再是科幻和神話，全球首個活體機器人誕生了！這項最新的研究結果已經於1月13日在美國國家科學院院刊上發表。
美國佛蒙特大學計算機科學家和塔夫茨大學生物學家共同創造出100%使用青蛙DNA的可編程的活體機器人xenobots。它既不是常見的金屬機器人也不是傳統意義上的生物體。這種毫米級的「異種機器人」可以負載一定重量的物體朝著目標移動，例如在患者體內將藥物運送到特定位置。這種活體機器人還能在被切割後進行自愈。
新型人工製品：一種活的可編程生物科學家利用從青蛙胚胎中提取的活細胞在UVM的超級計算機上進行設計，然後由塔夫茨大學的生物學家進行組裝和測試。xenobots的大小只有幾毫米，能按照電腦程式設計的路線移動，還能負載一定的重量。與傳統機器人不同，xenobots不是由金屬、混凝土或塑料製成，而是100%由青蛙細胞創造出的一種新生命體。它們是一種新的人工作製品：一種活的可編程生物。未來的某一天，它們可以被用於各種任務，例如尋找放射性汙染、在海洋中收集微塑料或者在人的動脈中刮擦斑塊。從農業時代開始，人類就開始在為自己的利益操縱生物，遺傳基因編輯正變得越來越普遍，並且在過去幾年中，已經人工組裝了一些人造生物，複製了已知動物的體型。但研究小組在論文中寫道：「這是人類有史以來第一次從頭開始完全設計生物機器。」
100%青蛙基因組成活體機器人為了能讓xenobots按照科學家指定的方式移動，研究團隊在UVM的Vermont Advanced Computing Core的Deep Green超級計算機集群上進行了數月的處理，並使用了一種進化算法為xenobots創建了數千個候選設計。當程序運行時，受青蛙皮膚細胞和心臟細胞的生物性驅動，xenobots會產生運動趨勢。
通過計算機一遍又一遍的將數百個模擬細胞重新組裝成無數種形式和體型，科學家們確定了最優的設計方案。在Michael Levin的領導下，塔夫茨大學生物中心的團隊和顯微外科醫生Douglas Blackiston將測試從計算機轉移到現實中。首先，他們收集了從非洲蛙（非洲爪蟾）的胚胎中收穫的幹細胞，將它們分成單個細胞，並進行孵育。然後使用微型鑷子和電極，將細胞切割，並在顯微鏡下連接成計算機設計的方案模型。
這些細胞組成了自然界中從未見過的生物體形態，並開始協同工作。青蛙的皮膚細胞成為了更為被動的結構，心肌細胞則通過收縮在計算機設計的指導下促使機器人有序的向前運動。這些重新配置的生物體能夠以連貫的方式移動，並能在數天或數周內探索水中環境，並依靠胚胎儲能。不過，如果活體機器人被翻過來，像甲蟲背部朝下那樣，它們就無法繼續移動了，也不能自己翻身。
後來的測試表明，xenobots還能自發的進行團隊合作將測試物體推到中央位置。它們合體行動時還會自發組成中間有孔的形狀，以減少前進的阻力。
在這些模擬版本中，科學家們將這個孔重新定位為可攜帶物體的「口袋」。
可降解、無汙染、能自愈UVM的計算機科學與複雜系統中心系教授Bongard說：「這是朝著使用計算機設計的生物體進行智能藥物輸送邁出的一步。」傳統金屬或塑料原材料製成的機器人雖然更加強大或者靈活，但同時也會影響生態和人類的健康。Bongard說：「活組織的缺點是它薄弱並且會降解，但是生物體不斷再生衍進已經有了45億年的時間經驗，生物體的死亡通常是無害的。」
這種機器人是完全可降解的，當它們完成七天的工作使命後，只是一些死了的皮膚細胞而已。科技產品雖然功能強大，但被破壞後都無法再繼續使用。比如筆記本電腦，如果將電腦劈成兩半，是無法再進行運算的。但xenobots不同，科學家將它們切成兩半後觀察到，這些機器人居然會自我癒合，然後毫髮無傷的繼續按照既定路線前進。這顯然是普通機器人無法做到的。
打破默認細胞結構，全新生物形式誕生Michael Levin說：「正如我們所展示的，這些青蛙細胞可以組成任何有趣的生物形式，這與它們的默認解剖結構完全不同。」為了使有機體得以發展和發揮功能，許多信息共享與合作（有機計算）一直在細胞內和細胞間進行，而不僅限於神經元內。
這些新興的幾何特性是由生物電，生化和生物力學過程所塑造的，這些過程可以重新配置，從而實現了新穎的生物形式。科學家們認為，他們提出的工作「用於設計可重構生物的可擴展管道」是將對生物電代碼的見解應用於生物學和計算機科學的第一步。Michael Levin認為，從基因組織上來看，xenobots的本質是青蛙，它100%由青蛙的DNA組成，但它們卻不是青蛙。他說：「構建異種機器人是邁向破解『形態學代碼』的一小步，提供了更深入了解生物的整體組織方式以及它們如何根據其歷史和環境來計算和存儲信息。」
了解未知世界的高層規則許多人擔心快速的技術變革和複雜的生物操作會對社會生活帶來影響。但當我們開始進行一些未知的研究時，總會得到意想不到的效果。Michael Levin說：「許多科學都集中在控制底層規則，我們需要去了解高層規則。」許多複雜的系統（例如蟻群）都以一個簡單的單元（即螞蟻）開始，因此無法預測它們的菌落形狀或如何利用相互連接的物體在水上架起橋梁。UVM的Josh Bongard說：「生活中蘊含著所有與生俱來的創造力。我們想更深入地了解這一點，以及我們如何指導和推動它發展新形式。」
論文連結：
https://www.pnas.org/content/pnas/early/2020/01/07/1910837117.full.pdf
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