取自青蛙細胞,第一個活著的機器人,人類正在創造全新的生命形式

2021-02-08 破殼科普社

當說起來機器人的時候,大家腦中想像的估計都是下圖這種。而最近美國研究人員創造了一種完全由細胞所組成的機器人,創造了一個真正活著的機器人。

這個全新形式的機器人和傳統的機器人完全不同,叫做異種機器人(Xenobot),寬度小於1毫米。它不是由任何塑料或者金屬組成的,而是來自青蛙的胚胎幹細胞,已經可以實現前進、後退、旋轉等動作。這是一個人造機器人,在某種意義上算是活著的。下面這張圖,就是它的模樣。

鑑於這是一種全新的生命形式,人們也很難去定義和了解他。是的,儘管美國的研究人員創造了這個機器人,但是他們也並不完全了解它。研究人員最開始考慮能否將活著的細胞通過某種方式按照人類的意願去行動,就像其他通過各個電子器件組成的機器人一樣。

他們採用兩種不同的青蛙細胞,皮膚細胞和心肌細胞,心肌細胞會自然收縮,而皮膚細胞不會收縮。所以核心思想就是,通過兩個細胞的結合,我們可以創造一個可移動的結構。

就像上圖看到的,通過計算模擬不同細胞來嘗試最好的細胞結構,圖中藍色部分就是非收縮性質的細胞,而綠色和紅色代表可收縮細胞。通過計算機的顯像,我們就可以看到真實的細胞結構,如下半段。在超級計算機的幫助下,通過進化算法就可以獲得上百萬種組合,從而可以挑選最完美的一個。

接著得到了最完美的模擬圖形後,研究人員就在機器的幫助下開始實際製造真實的細胞結構,可見於上圖。這是一個非常耗精力的工作,需要一個單元一個單元地將細胞分開,然後粘貼到一起。不過,神奇的是,細胞會有自然想要在一起的欲望,這讓工作輕鬆了不少。

總結來說,研究人員告訴超級計算機他們想要的移動方式,計算機額給出設計結果,研究人員根據結果進行實物改造,從而得到機器人。

我們都知道,單個細胞能做到的事情非常有限,但是當它們組合到一起就會發生驚人的變化,比如說,人類就是由數萬億個細胞組成,不同的細胞完美地配合在一起。所以,讓研究人員感到震驚的是,這些異種機器人有時候會自發地做出一些行動,比如說,將一個異種機器人扯開,它還會自己重新結合起來。

不同的組合意味著有著不同的特殊情況,下一步,研究人員就是要搞明白他們設計的行動,和那些隱藏在設計之下的自發行動有什麼聯繫,或者是這些行動有限性在哪。

那麼這些機器人對我們有什麼幫助呢?

最顯著的就是可以把這些機器人移植到病人體內,從而實現特定細胞的功能,以此來解決一些疾病,比如說可以讓它們完成清理病毒、腫瘤等任務。而且研究人員表現,這些機器人能夠成群結隊地工作,可應用於海洋中,清理和收集海裡的垃圾。在這項實驗中,異種機器人在崩潰前,存活了7到10天,考慮到它們都是青蛙細胞,完全可降解,也不用擔心汙染問題。

在技術上實現這一切後,我們就需要考慮道德上的問題,當這些活著的生命按照人類意願去完成任務時,我們要不要給予它們等同於其他生命一樣的權利。在短期來看,這些機器人能夠滿足我們當前的需求,但是長期來看,人類是否又打開了一個全新的潘多拉魔盒呢?

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