 图源：active-robots 提到AI你会想到什么？机器人、电脑芯片、语音助手还是无人驾驶？最近，来自佛蒙特大学和塔夫茨大学的科学家将人工智能技术提升到了一个全新的水平。 来认识一下xenobots吧，这是第一个活体机器人，它可以进行自我修复，使用的皮肤和心脏细胞来自于青蛙胚胎的干细胞。其与大多数机器人的不同之处在于，它不是由塑料或金属制成，而是完全由有机细胞材料制成的。 由于使用的细胞正是来自于非洲爪蟾早期胚胎，因此它以非洲爪蟾（Xenopus laevis）的名字命名为“xenobots”。xenobots大约有0.04英寸宽，不到一毫米，小到足以在人体中穿行，可以工作、游泳、散步，甚至可以在没有食物的情况下存活数周。 研究人员表示：“随着时间的推移，传统机器人会退化，可能产生有害的生态和健康副作用。” xenobots相较于传统机器人对环境更友好，对人类健康更安全，是解决机器人退化问题的有效方法。 佛蒙特大学的主要研究人员之一Joshua Bongard说：“这些新颖的活体机器人，它们既不是传统的机器人，也不是已知的动物物种，它是一类新的人工制品：一种活的可编程生物！”  Xenobots机器人的诞生 图源： CNN 前面提到xenobots是由青蛙干细胞中的皮肤细胞和心脏细胞构成的，干细胞是可以分化成不同类型细胞的非特化细胞。但这给我们带来了更多问题——它们是人工制作的吗?是否使用了超级精确的机器人?它们是3d打印的吗?这些问题的答案都是肯定的，xenobots的制造方法既采用了精准的科技手段，又加入了人工干预。 首先，研究人员从青蛙胚胎中提取活的干细胞，然后让它们孵化。接下来，一台超级计算机会为细胞设计特定的“身体形态”，并进行多次这样的操作，以确定哪个模型的动作效果最好。根据UVM报道称，这些模型是“在自然界中从未见过的形式”。 然后，研究人员使用这些电脑生成的设计来模拟实际的细胞。技术人员会经历非常紧张的过程，一个接一个地为每个细胞建模，将其连接到其他细胞上。  图源: News Landing xenobots被塑造成多种形态，每种形态都应用于不同的目的。例如，有一个扫雪机般的附件的xenobots，可以在夜间清除像皮氏培养皿中那样的松散颗粒，并将它们堆积起来；有些有腿状的附加物，可以在培养皿的地板上拖来拖去；还有一些可以利用纤毛旋转游泳。 这些xenobots体内预装了脂质和蛋白质，使它们能够存活大约一周时间，但它们不能繁殖或进化。在营养丰富的环境中，其寿命可以延长到数周。  活体机器人是什么？ 图源: Genetic Literacy Project xenobots无疑是一个伟大的创新，其有机结构和外观并非我们在电视上可以看到的那种高科技机器人。据《大英百科全书》，机器人是“任何一种代替人类努力的自动操作机器，尽管它在外表上可能不像人类，也不像人类那样执行功能。” 然而，xenobots内部并没有蓝牙芯片，也没有某种远程控制装置供科学家来指挥它们，科学家们是如何完全用有机材料制造机器人呢? 这也是研究人员想要回答的问题：他们是否能够获取真实的细胞并对其进行操纵，使其按照研究人员希望的方式运行，就像用塑料或金属制成的机器人一样？ 我们知道xenobots的结构是由青蛙的心脏和皮肤细胞组成的，这意味着什么呢？心脏细胞会自然收缩，而皮肤细胞不会。所以研究人员的想法是，他们可以将皮肤细胞和心脏细胞放在一个特定的结构、模型或位置，并将其作为一个功能性的“活体机器人”使用，它可以四处移动并自我修复。  图源: News Atlas 根据不可收缩的皮肤细胞和可收缩的心脏细胞的位置，xenobots可以以不同的方式移动。图中，我们可以看到计算机生成的模型，上面是皮肤细胞（蓝色），底部是心脏细胞（红色/绿色），这使得xenobots能够用腿一样的附件做摇摆运动。根据计算机生成的结构，xenobots还能执行某些动作，如蹒跚行走、游泳，甚至旋转。  Xenobots的重要性 图源: Wired 从理论上讲，xenobots意味着人工智能迈进一大步，但从现实中看，它又能为世界做什么呢？它只有一根铅笔芯那么宽，要如何改变世界上那么多人的生活呢? 它将带来一个新的公共卫生时代 xenobots很小，如果我们愿意，我们可以让xenobots携带药物进入人体，甚至可以从动脉中刮出斑块；它们还可以自我复制以纠正基因缺陷或替换DNA分子；它们可以充当微型外科医生，用于修复受损细胞或完全替代细胞内结构。 它可以帮助收集海洋中的塑料微粒 这些年来，海洋中的塑料含量显著增加，太平洋上甚至还有一块有德克萨斯州那么大的垃圾带，解决这个问题将对水生物种和我们的供水质量极为有利。如果xenobots被派往海洋中收集塑料微粒，这将惠及所有人。  图源：unsplash 它可以用来清理放射性废物 核废料会导致许多动植物的癌变生长，还会带来一些遗传问题。核能很重要，我们必须找到更有效的解决办法来清理核废料。xenobots有可能解决核废料这个危险的问题，如果将其放到易产生核废料的地区，它们将发挥巨大的作用。  图源: MIT Department of Biology 它们可以帮助科学家了解更多关于细胞生物学的知识 xenobots还可以帮助研究人员了解更多关于细胞生物学的知识，为人类健康和长寿打开未来发展的大门。 研究人员的网站上写道：“如果我们能按需制造出3D生物形态，我们就能修复出生缺陷，将肿瘤重新编程成正常组织，在创伤性损伤或退行性疾病后进行再生，并战胜衰老。” 神乎其技的xenobots可能听起来像科幻电影里的情节，人们难免会产生顾虑。但研究人员表示，没有必要过多担心，尽管超级计算机这种强大的人工智能在制造这些机器人中扮演了重要角色，但它不太可能产生恶意。 “目前很难看到人工智能如何比一个有才华、有恶意的生物学家更容易制造有害生物。” 图源: MIT Technology Review xenobots的未来具有很大的潜力。科学家们一直在挑战生物和数字之间的界限，人类在未来所能取得的进步肯定会永远改变医学、生物学和人工智能领域，也将让世界变得更清洁，拯救更多生命。 |
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来自： 成靖 > 《生物前沿/医学突破》
