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人类第一次制造出可自我复制的活机器人

2021-12-02  lindan9997
majer @ 2021.12.01 , 16:15

人类第一次经人工手段制造出由活细胞为原材料的、可自我复制“机器人”。

这些怪异的“异种机器人”外形酷似吃豆人,是同一批研究人员去年推出的产品的衍生品,当时他们展示了世界上第一个完全由活细胞构建的机器人——取自青蛙胚胎的干细胞。

“这些是新颖的活机器,”来自佛蒙特大学的计算机科学家和机器人专家 Joshua Bongard 当时解释说。

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、可编程的有机体。”

现在,Bongard 和他的合作者采取了下一步行动,让异种机器人能够自我复制。

我们通常在生物生命形式中看到的那种繁殖技术无法实现机器人的自我复制。

相反,研究人员发现,如果他们将足够多的异种机器人彼此靠近放置在培养皿中,他们的集体运动就会开始堆积在溶液中漂浮的其他松散的青蛙细胞。

一旦足够多的细胞堆叠在一起,大约 50 个细胞的聚集堆就成为异种机器人的后代:能够自行游泳,并在此过程中堆积自己的后代。

这种被称为自发运动学自我复制的现象之前曾在其他类型的分子机器和模型中出现过,但从未在异种机器人等活的多细胞系统中出现过。

研究人员在一篇描述可重构生物的新论文中解释说:“我们发现,合成的多细胞组件也可以通过将环境中的解离细胞移动和压缩成功能性自我复制来进行运动学复制。”

“这种自我存续形式,以前未在任何生物体中看到。它们会在几天内自发地出现,而不是经过数千年的演变。”

为了制造自我复制的机器人,研究人员从非洲爪蛙(Xenopus laevis)胚胎皮肤中提取多能干细胞,并将它们在盐水溶液中培养,在此期间,许多细胞会粘附到一个球状生物体中,在其上生长纤毛。它的外层使它能够四处移动。

当十几个第一代生物与分离的干细胞一起放入第二个培养皿中时,生物的运动将干细胞聚集成一堆,形成新一代生物,然后继续重复相同的堆叠行为将细胞堆成堆。

然而,单独留在溶液中的相同解离干细胞没有自组装,这表明它们需要祖先异种机器人的初始运动来触发它们形成聚集的生物体。

研究人员在他们的论文中解释说,这种运动学的自我复制,一种以前从未在植物或动物中出现过的行为,可以在没有基因改造的情况下出现,这表明生物实体可以从根本上适应和改变对环境的反应。

该团队还发现,他们可以通过使用人工智能来模拟可能增强自我复制行为的条件来放大这种后果。

研究人员解释说:“模拟表明,一些放大了绒毛大小和复制轮数,而另一些则抑制或停止了自我复制。有些但并非所有几何形状比球体更好。”

虽然我们仍处于篡改这些活体机器人生物的开始阶段,但研究人员表示,如果我们能够不断弄清楚它们的功能,并给它们合适的任务,那么这些不寻常的生物有朝一日可以完成有用的工作.

研究小组解释说:“这表明,未来的技术可能可在几乎没有外部指导的情况下自发构建机器人,而且生命在表面之下隐藏着令人惊讶的行为等待着被发现。”

研究结果报告在 PNAS 中。

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