Joukkue rakentaa ensimmäiset elävät robotit


Tutkijat Vermontin yliopistosta (UVM) ja Tuftsin yliopistosta Massachusettsissa sanoivat 13. tammikuuta 2020, että he ovat nyt koonneet eläviä soluja täysin uusiin elämänmuotoihin. He kutsuvat heitä eläviksi roboteiksi, taixenobotitvartensammakkolajijonka soluista pikku robotit nousivat. Tutkijat kuvaavat niitä pieniksimöykkyjä, alle millimetrin kokoinen (millimetri on noin 1/25 tuumaa, joten nämä pienet läiskät ovat pienempiä). Möykkyissä on 500–1 000 solua. He voivat parantaa itsensä leikkaamisen jälkeen. Möllöt ovat kyenneet ajamaan Petri-maljan yli, järjestäytymään itse ja jopa kuljettamaan pieniä hyötykuormia. Ehkä he lopulta pystyvät kuljettamaan lääkkeen tiettyyn paikkaan ihmiskehossa, kaapimaan plakkia valtimoista, etsimään radioaktiivista saastumista tai keräämään muovisaastetta maapallon valtameriin.

Ja kyllä, tutkijat tunnustavat mahdolliset eettiset kysymykset. Siitä lisää alla.


Joshua Bongard, tietojenkäsittelytieteilijä ja robotiikan asiantuntija Vermontin yliopistossa, joka johti uutta tutkimusta, sanoi lausunnossaan:

Nämä ovat uusia eläviä koneita. He eivät ole perinteinen robotti eikä tunnettu eläinlaji. Se on uusi artefaktiluokka: elävä, ohjelmoitava organismi ...

Katsot soluja, joiden kanssa olemme rakentaneet ksenobotteja, ja genomisesti ne ovat sammakoita. Se on 100% sammakon DNA: ta - mutta nämä eivät ole sammakkoja. Sitten kysyt, että mitä muuta nämä solut pystyvät rakentamaan?

Uuden tutkimuksen tulokset olivatjulkaistuTammikuuta 13Kansallisen tiedeakatemian julkaisut.




ForVM 2020 -kuukalenterit ovat saatavilla! Vain muutama jäljellä. Tilaa nyt!

Pieni neliömäinen möykky, jossa neljä jalkaa, alhaalta katsottuna.

Valmistettu nelijalkainen eliö, jonka halkaisija on 650-750 mikronia (mikroni on miljoonasosa metristä). Tutkijat kuvailivat tätä olentoa (jos sitä voidaan kutsua olennoksi) ”hieman pienemmäksi kuin nastanpää”. Kuva Douglas Blackistonin/ Tuftsin yliopiston kauttaVermontin yliopisto.

Julkaistussa artikkelissaan nämä tutkijatkirjoitti:

Useimmat tekniikat on valmistettu teräksestä, betonista, kemikaaleista ja muovista, jotka hajoavat ajan myötä ja voivat aiheuttaa haitallisia ekologisia ja terveyshaittoja. Olisi siis hyödyllistä rakentaa teknologioita, joissa käytetään itse uusiutuvia ja biologisesti yhteensopivia materiaaleja, joista ihanteelliset ehdokkaat ovat itse eläviä järjestelmiä. Esittelemme siis menetelmän, joka suunnittelee täysin biologisia koneita alusta alkaen: tietokoneet suunnittelevat automaattisesti uusia koneita simulaatiossa ja parhaat mallit rakennetaan yhdistämällä sitten erilaiset biologiset kudokset. Tämä viittaa siihen, että muut voivat käyttää tätä lähestymistapaa suunnittelemaan erilaisia ​​eläviä koneita lääkkeiden turvalliseen toimittamiseen ihmiskehoon, auttamaan ympäristön korjaamisessa tai laajentamaan edelleen ymmärrystämme elämän eri muodoista ja toiminnoista.


Uudet olennot suunniteltiin supertietokoneella UVM: ssä, ja sitten Tuftsin yliopiston biologit koottivat ja testasivat niitä. Tutkijoiden lausunto kuvasi prosessiaan seuraavasti:

Kuukausien käsittelyaika Deep Green -supertietokoneklusterilla UVM: n Vermont Advanced Computing Core -ohjelmassa, tiimi - mukaan lukien johtava kirjailija ja tohtoriopiskelija Sam Kriegman UVM: stä [@KriegmericaTwitterissä]-käytti evoluution algoritmia luodakseen tuhansia ehdokasmalleja uusille elämänmuodoille. Yritettäessä saavuttaa tutkijoiden antama tehtävä - kuten liikkuminen yhteen suuntaan - tietokone kokoaisi yhä uudelleen ja uudelleen muutaman sadan simuloidun solun lukemattomiksi muodoiksi ja kehon muodoiksi. Kun ohjelmia ajettiin - perussääntöjen perusteella, jotka koskivat yksittäisen sammakon ihon ja sydänsolujen biofysiikkaa - menestyksekkäämpiä simuloituja organismeja pidettiin ja parannettiin, kun taas epäonnistuneet mallit heitettiin pois. Sadan itsenäisen algoritmin suorituksen jälkeen lupaavimmat mallit valittiin testattavaksi.

Sitten Tuftsin johtoMichael Levinja mikrokirurgin avaintehtävälläDouglas Blackiston- siirrettysilicon mallejaelämään. Ensin he keräsivät kantasoluja, jotka oli kerätty afrikkalaisten sammakoiden alkioistaXenopus laevis[Afrikkalaiset kynnetyt sammakot; siksi nimi 'ksenobotit']

Nämä erotettiin yksittäisiksi soluiksi ja jätettiin hautomaan. Sitten pieniä pihtejä ja vielä pienempää elektrodia käyttäen solut leikattiin ja liitettiin mikroskoopilla tietokoneen läheisyyteen.


Solut alkoivat työskennellä yhdessä luonnossa koskaan näkemättömiksi kehomuodoiksi. Ihon solut muodostivat passiivisemman arkkitehtuurin, kun taas sydänlihassolujen kerran satunnaiset supistukset pantiin työhön luomalla järjestettyä eteenpäin suuntautuvaa liikettä tietokoneen suunnittelun ohjaamana ja spontaanien itsensä järjestäytyvien mallien avustuksella-jolloin robotit voivat liikkua oma.

Näiden uudelleenkonfiguroitavien organismien osoitettiin pystyvän liikkumaan johdonmukaisella tavalla - ja tutkimaan niiden vetistä ympäristöä päivien tai viikkojen ajan alkion energiavarastojen avulla. Kääntäen he kuitenkin epäonnistuivat, kuten kovakuoriaiset kääntyivät selkäänsä.

Myöhemmät testit osoittivat, että ksenobotiryhmät liikkuvat ympyröissä ja työntävät pellettejä keskeiseen paikkaan - spontaanisti ja kollektiivisesti. Toiset rakennettiin reiällä keskelle ilmanvastuksen vähentämiseksi. Simuloiduissa versioissa tiedemiehet pystyivät käyttämään tätä reikää pussina onnistuneesti kantaakseen esineen.

Vau… joo?

Tutkijat sanoivat näkevänsä tämän työn osana suurempaa kuvaa. Ja he myönsivät, että jotkut saattavat pelätä nopean teknologisen muutoksen ja monimutkaisten biologisten manipulointien seurauksia. Levin kommentoi:

Tuo pelko ei ole järjetön. Kun alamme sotkea monimutkaisia ​​järjestelmiä, joita emme ymmärrä, saamme tahattomia seurauksia.

Hän kuitenkin sanoi:

Jos ihmiskunta selviytyy tulevaisuudessa, meidän on ymmärrettävä paremmin, kuinka monimutkaiset ominaisuudet jotenkin syntyvät yksinkertaisista säännöistä.

Hän sanoi, että suuri osa tieteestä keskittyy:

… Hallita matalan tason sääntöjä. Meidän on myös ymmärrettävä korkean tason säännöt.

Mielestäni yhteiskunnan on ehdottoman välttämätöntä päästä paremmin käsiksi järjestelmiin, joissa tulos on hyvin monimutkainen. Ensimmäinen askel kohti tätä on tutkia: miten elävät järjestelmät päättävät, millainen yleinen käyttäytyminen pitäisi olla ja miten manipuloimme kappaleita saadaksemme haluamamme käyttäytymisen?

Toisin sanoen hän sanoi:

… Tämä tutkimus on suora vaikutus siihen, mitä ihmiset pelkäävät, mikä on tahattomia seurauksia.

Bongard lisäsi:

Elämässä on kaikki tämä luontainen luovuus. Haluamme ymmärtää sen syvemmin - ja kuinka voimme ohjata ja työntää sitä kohti uusia muotoja.

Punaiset ja vihreät lohkot pinottu osittaiseen kuutioon ja punaiset ja vihreät solut möykkyksi.

Vasemmalla tietokoneella suunnitellun organismin anatomiset suunnitelmat, jotka löydettiin UVM-supertietokoneelta. Oikealla on elävä organismi, joka on rakennettu kokonaan sammakon nahasta (vihreä) ja sydänlihassoluista (punasoluista). Taustalla näkyy jälkiä, jotka näiden uusien luonnon organismien parvi on veistänyt niiden liikkuessa hiukkaskentän läpi. Kuva kauttaSam Kriegman/UVM.

Bottom line: Tiedemiehet sanoivat tammikuun 2020 alussa, että he ovat luoneet ensimmäiset elävät robotit eli 'ksenobotit', jotka on koottu sammakon soluista. Niiden luojat lupaavat edistystä lääkkeiden toimittamisesta myrkyllisten jätteiden puhdistamiseen.

Lähde: Skaalautuva putki uudelleenkonfiguroitavien organismien suunnitteluun

UVM: n kautta

Mielenkiintoisia Artikkeleita

Suosittu Luokat