2020年剛過到第14天,現代機器人就告別了傳統的金屬光澤,有「活體」版本了。來認識一下,全球首個利用細胞制作的活體微型機器人,Xenobots。


它由「非洲爪蟾」的細胞組成,不僅可以移動,損壞后還會自己愈合,直徑不到1毫米:

(機器人移動)


還可以被編輯成不同的造型:


這個情節好像在哪個科幻故事里聽過,但現在這個「故事」實實在在的被發在了期刊上:


用網友的話說:


所以,這到底是怎樣的一個「活體」機器人。

Xenobots的研究團隊來自美國佛蒙特大學和塔弗茨大學團隊,他們利用從非洲爪蟾胚胎中獲得的活細胞,將它們組裝成全新的「生命形式」。


用計算機科學家Joshua Bongard的話說「它既不是傳統的機器人,也不是已知的動物物種,而是一種新的人工制品,活的可編程的有機體。」


嗯,越聽越有內味了。


如果簡單理解,它其實更像是活體版的Minecraft,用細胞做材料零件,拼出的可以動的「機器人」。

設計這個機器人需要用到超級計算機,以及皮膚細胞與心臟細胞。

皮膚細胞就像是骨架,支撐起整個機器人,在下方示意圖中為綠色部分。而心臟細胞則是發動機,通過收縮實現推動機器人,是紅色部分。


但并不是找一堆細胞隨便拼一起,機器人就做完了。

想要讓二者結合達到某個理想狀態,則需要將細胞們合理的排列組合,而這就要交給超級計算機來解決。 
科學家會先給它設計一個目標,比如「沿直線移動」,然后讓計算機用成百上千個虛擬細胞進行各種組合,模擬進化的過程,并從結果中篩選與目標接近的組合保存下來,失敗或者不行的會被淘汰。

接著重復這個過程,不斷「進化」,逐步完成「移動」這個目標。


就這樣,計算機會一遍又一遍的將這些虛擬細胞重新組合成各種形狀,直至研究人員找最優解。

其實這個過程也很像是在玩樂高,只有合理的搭建,你的樂高或者建筑才會「動」起來。


研究人員得到最有希望的設計后,就會拿著這個方案去做實驗,也就是真的動手組合細胞。
實驗的過程需要手動進行,研究員會從非洲爪蟾胚胎干細胞中拿到兩種細胞:


然后分開培養、再放在一起重建:


再按照計算機設計的「樂高圖形」進行雕琢,達到與方案圖形近似的設計。最后,「活體機器人」就出來了。


目前這種機器人還沒有太多能力,當中有些可以直線行走,有些可以繞圈。


有意思的是,一些機器人為了減少移動阻力,會在中間形成一些空洞:


對此科學家表示,這類空洞改良一下,可以做為攜帶裝置攜帶物體,也就是未來機器人或許可以用來為人體輸送藥物,輔助治療血管方面的疾病。

此外,他們還表示可以用來搜索清理有毒廢物、微塑料等等。


這些機器人可以在水生環境中存活一周左右,在耗盡自身能量后死亡,當然這些機器人是完全可生物降解的,會無害地消失。
另外對比傳統機器或者材料,它還有一個新穎的優勢,金屬機器人壞了,需要你花錢、精力去修理,它壞了,可以自我愈合。

它在被切成兩半后,會慢慢重新聚攏,自己縫合在一起:


能再生愈合,可降解,還能動,人造的,這些詞匯無不引人遐想。一些網友感嘆科技發展之快,令人感到害怕:


有網友瞬間就想到了終結者:


有的網友則認為這會涉及到倫理道德。


很擔心這類「機器人」日后演變出怪物:


也有人認為這只是一個開始:


「活體機器人」將非洲爪蟾的細胞引導成了另一種生命形態,這確實會引起人們對未來的擔憂,畢竟這個腦洞開啟了更多的可能性。不過就目前來看,它不能進化、無法繁殖、甚至不能自己補充能量,燈枯油盡后只會變成一塊死去的小細胞,和我們平時理解的「生物」還有著明顯的差距。
而相比未來的「生化危機」,「人工智能大戰」,其實我更擔心下面這位網友提出的腦洞:


(文中圖片素材均來源自網絡,僅供學習交流使用)


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參考資料:

https://en.wikipedia.org/wiki/African_clawed_frog

https://www.pnas.org/content/early/2020/01/07/1910837117#sec-1

https://www.cnet.com/news/tiny-living-robots-made-from-frog-cells-could-soon-swim-inside-your-body/

https://www.youtube.com/watch?time_continue=23&v=FsaUL-48Kew&feature=emb_logo

https://www.sciencealert.com/scientists-have-built-robots-entirely-out-of-living-frog-cells?perpetual=yes&limitstart=1

https://www.uvm.edu/uvmnews/news/team-builds-first-living-robots

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200113175653.htm

https://edition.cnn.com/2020/01/13/us/living-robot-stem-cells-intl-hnk-scli-scn/index.html

https://www.smithsonianmag.com/innovation/scientists-assemble-frog-stem-cells-first-living-machines-180973947/

https://www.telegraph.co.uk/science/2020/01/13/living-robots-created-scientists-turn-frog-cells-entirely-new/



首個活體機器人來了!用青蛙細胞制造,撕成兩半還能自我愈合

圖文簡介

2020年剛過到第14天,現代機器人就告別了傳統的金屬光澤,有「活體」版本了。來認識一下,全球首個利用細胞制作的活體微型機器人,Xenobots。