PNAS重磅：全球首个用细胞做成的活体机器人诞生！未来或具有神经系统和认知能力

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brainnews 2020-01-16

以下文章来源于量子位 ，作者关注前沿科技

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全球首个用细胞做成的活体机器人，已经诞生了。

不是设想，不是科幻，是实实在在登上顶级期刊的科学研究。

而且不用金属、塑料打造，采用青蛙表皮细胞和心脏细胞重组。

这就是顶级期刊《美国科学院院报》(PNAS)最新发表的惊人研究，来自美国佛蒙特大学和塔弗茨大学团队。

论文通讯作者约书亚·邦加（Joshua Bongard）说：

它们既不是传统的机器人，也不是已知的动物物种。这是一种活的、可编程的有机体。

合著者迈克尔·莱文（Michael Levin）也表示：

这是全新的生命形式。它们从未在地球上出现过。

这些机器人，被命名为Xenobots。

研究者认为，其在水性介质中行动的特性，展示了未来无限的可能性：清理海洋中的微塑料污染，作为可生物降解的药物输送机器人等等。

但当它被展示在大众面前时，立即引起了许多人的恐慌。

是的，有科幻电影《异形》、《异星觉醒》内味了。网友纷纷表示：吓死我了。

外媒《连线》则用四个字来形容：毛骨悚然。

活体机器人，到底是怎么一回事？

Xenobots：首个活体机器人 这个名叫Xenobot的“异形机器人”，长度不到1毫米，是非洲爪蛙心脏细胞（收缩细胞）和表皮细胞（被动细胞）的结合。

结合的依据，是佛蒙特大学的超级计算机集群Deep Green设计出来的模型。

研究人员在这个具有20000台笔记本电脑计算能力的集群上演算了一种进化算法。

在反复试验当中，用类似自然选择的方式，将性能较差的模型设计剔除。

代码已开源，地址见文末

这两种细胞都是研究人员从爪蛙胚胎干细胞中分化得到的。

研究人员先将胚胎细胞切开。

细胞被切开的两个部分，单独进行培养。

而后将二者慢慢进行重建。

最后，按照超级计算机模拟出来的设计，用镊子和电极对这个重塑的细胞进行“雕琢”。

所重塑的细胞形状各异，有的是楔形，有的是拱形。

在下图中，顶部的绿色部分是被动细胞，而底部红、绿交替的部分便是主动细胞。

△绿色为表皮细胞，红色为心脏细胞

通过心脏细胞产生的收缩，Xenobot能在水性介质中移动。

△已调整为8倍速

不单单能直线行进，也能转圈圈。

不同于金属、塑料打造的机器人，Xenobot是完全可生物降解的。

并且，它还具有自我修复能力。

论文通讯作者Joshua Bongard介绍：

我们把机器人切成了两半，结果它不仅能把自己缝合起来，其后还能继续活动。

有趣的是，如果你将这个机器人翻转过来，它就像乌龟翻了个个儿背朝下，会失去移动能力。

计算机+生物，跨界合作

这项研究由佛蒙特大学计算机科学系教授约书亚·邦加的团队主导。

论文一作是山姆·克里格曼。佛蒙特大学博士研究生，致力于进化机器人的研究。

△山姆·克里格曼（Sam Kriegman）

通讯作者约书亚·邦加教授博士毕业于苏黎世大学，现在是佛蒙特大学计算机科学系教授，形态演化与认知实验室负责人，研究重点是进化机器人技术，进化计算和物理模拟。

△约书亚·邦加（Josh Bongard）

而组装机器人的工作，主要由塔夫茨大学生物系教授迈克尔·莱文团队完成。

△迈克尔·莱文（Michael Levin）

异星觉醒？

研究者们认为，Xenobot的特性展示了其未来无限的可能性。它们可以被用来清理海洋中的微塑料污染，定位和消化有毒物质，或者进入人体血管，精准输送药物、清除动脉壁上的斑块等等。

但或许，这样的一个“异形”机器人，会让你想起科幻电影《异星觉醒》：一个单细胞就能毁天灭地。

已经有网友表示受到了惊吓：

论文一作山姆·克里格曼（Sam Kriegman）坦承，这项研究带来了新的道德问题：这类机器人的未来变体可能具有神经系统和认知能力。

我认为重要的是，这项研究是公开的，社会可以对其进行讨论，政策制定者也能有针对性地制定最佳行动方案。

论文的另一位作者，塔夫茨大学教授迈克尔·莱文（Michael Levin）也指出，这种恐惧并非不合理。但他认为，他们的工作是在帮助人们更好地理解这类系统。

这项研究正是对人们所担忧的事情的直接贡献。

你怎么看呢？

论文地址： https://www.pnas.org/content/early/2020/01/07/1910837117

Github项目： https://github.com/skriegman/reconfigurable_organisms

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PNAS重磅：全球首个用细胞做成的活体机器人诞生！未来或具有神经系统和认知能力