作者：魚羊、十三

題圖來自：電影《異形：契約》

全球首個(gè)用細(xì)胞做成的活體機(jī)器人，已經(jīng)誕生了。

不是設(shè)想，不是科幻，是實(shí)實(shí)在在登上頂級(jí)期刊的科學(xué)研究。

而且不用金屬、塑料打造，采用青蛙表皮細(xì)胞和心臟細(xì)胞重組。

這就是頂級(jí)期刊《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》(PNAS)最新發(fā)表的驚人研究，來自美國(guó)佛蒙特大學(xué)和塔弗茨大學(xué)團(tuán)隊(duì)。

論文通訊作者約書亞·邦加（Joshua Bongard）說：

它們既不是傳統(tǒng)的機(jī)器人，也不是已知的動(dòng)物物種。這是一種活的、可編程的有機(jī)體。

合著者邁克爾·萊文（Michael Levin）也表示：

這是全新的生命形式。它們從未在地球上出現(xiàn)過。

這些機(jī)器人，被命名為Xenobots。

研究者認(rèn)為，其在水性介質(zhì)中行動(dòng)的特性，展示了未來無限的可能性：清理海洋中的微塑料污染，作為可生物降解的藥物輸送機(jī)器人等等。

但當(dāng)它被展示在大眾面前時(shí)，立即引起了許多人的恐慌。

是的，有科幻電影《異形》《異星覺醒》內(nèi)味了。網(wǎng)友紛紛表示：嚇?biāo)牢伊恕?/p>

外媒《連線》則用四個(gè)字來形容：毛骨悚然。

活體機(jī)器人，到底是怎么一回事？

Xenobots：首個(gè)活體機(jī)器人

這個(gè)名叫Xenobot的“異形機(jī)器人”，長(zhǎng)度不到1毫米，是非洲爪蛙心臟細(xì)胞（收縮細(xì)胞）和表皮細(xì)胞（被動(dòng)細(xì)胞）的結(jié)合。

結(jié)合的依據(jù)，是佛蒙特大學(xué)的超級(jí)計(jì)算機(jī)集群Deep Green設(shè)計(jì)出來的模型。

研究人員在這個(gè)具有20000臺(tái)筆記本電腦計(jì)算能力的集群上演算了一種進(jìn)化算法。

在反復(fù)試驗(yàn)當(dāng)中，用類似自然選擇的方式，將性能較差的模型設(shè)計(jì)剔除。

代碼已開源，地址見文末

這兩種細(xì)胞都是研究人員從爪蛙胚胎干細(xì)胞中分化得到的。

研究人員先將胚胎細(xì)胞切開。

細(xì)胞被切開的兩個(gè)部分，單獨(dú)進(jìn)行培養(yǎng)。

而后將二者慢慢進(jìn)行重建。

最后，按照超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬出來的設(shè)計(jì)，用鑷子和電極對(duì)這個(gè)重塑的細(xì)胞進(jìn)行“雕琢”。

所重塑的細(xì)胞形狀各異，有的是楔形，有的是拱形。

在下圖中，頂部的綠色部分是被動(dòng)細(xì)胞，而底部紅、綠交替的部分便是主動(dòng)細(xì)胞。

△綠色為表皮細(xì)胞，紅色為心臟細(xì)胞

通過心臟細(xì)胞產(chǎn)生的收縮，Xenobot能在水性介質(zhì)中移動(dòng)。

△已調(diào)整為8倍速

不單單能直線行進(jìn)，也能轉(zhuǎn)圈圈。

不同于金屬、塑料打造的機(jī)器人，Xenobot是完全可生物降解的。

并且，它還具有自我修復(fù)能力。

論文通訊作者Joshua Bongard介紹：

我們把機(jī)器人切成了兩半，結(jié)果它不僅能把自己縫合起來，其后還能繼續(xù)活動(dòng)。

有趣的是，如果你將這個(gè)機(jī)器人翻轉(zhuǎn)過來，它就像烏龜翻了個(gè)個(gè)兒背朝下，會(huì)失去移動(dòng)能力。

計(jì)算機(jī)+生物，跨界合作

這項(xiàng)研究由佛蒙特大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授約書亞·邦加的團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)。

論文一作是山姆·克里格曼。佛蒙特大學(xué)博士研究生，致力于進(jìn)化機(jī)器人的研究。

△山姆·克里格曼（Sam Kriegman）

通訊作者約書亞·邦加教授博士畢業(yè)于蘇黎世大學(xué)，現(xiàn)在是佛蒙特大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授，形態(tài)演化與認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，研究重點(diǎn)是進(jìn)化機(jī)器人技術(shù)，進(jìn)化計(jì)算和物理模擬。

△

約書亞·邦加（Josh Bongard）

而組裝機(jī)器人的工作，主要由塔夫茨大學(xué)生物系教授邁克爾·萊文團(tuán)隊(duì)完成。

△邁克爾·萊文（Michael Levin）

異星覺醒？

研究者們認(rèn)為，Xenobot的特性展示了其未來無限的可能性。它們可以被用來清理海洋中的微塑料污染，定位和消化有毒物質(zhì)，或者進(jìn)入人體血管，精準(zhǔn)輸送藥物、清楚動(dòng)脈壁上的斑塊等等。

但或許，這樣的一個(gè)“異形”機(jī)器人，會(huì)讓你想起科幻電影《異星覺醒》：一個(gè)單細(xì)胞就能毀天滅地。

已經(jīng)有網(wǎng)友表示受到了驚嚇：

論文一作山姆·克里格曼（Sam Kriegman）坦承，這項(xiàng)研究帶來了新的道德問題：這類機(jī)器人的未來變體可能具有神經(jīng)系統(tǒng)和認(rèn)知能力。

我認(rèn)為重要的是，這項(xiàng)研究是公開的，社會(huì)可以對(duì)其進(jìn)行討論，政策制定者也能有針對(duì)性地指定最佳行動(dòng)方案。

論文的另一位作者，塔夫茨大學(xué)教授邁克爾·萊文（Michael Levin）也指出，這種恐懼并非不合理。但他認(rèn)為，他們的工作是在幫助人們更好地理解這類系統(tǒng)。

這項(xiàng)研究正是對(duì)人們所擔(dān)憂的事情的直接貢獻(xiàn)。

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

Github項(xiàng)目：https://github.com/skriegman/reconfigurable_organisms

參考鏈接：

https://www.wired.com/story/xenobot/

https://www.inverse.com/article/62220-scientists-create-living-machine

https://www.cnet.com/news/tiny-living-robots-made-from-frog-cells-could-soon-swim-inside-your-body/#ftag=CADf328eec

https://www.theguardian.com/science/2020/jan/13/scientists-use-stem-cells-from-frogs-to-build-first-living-robots?utm_term=Autofeed&CMP=twt_gu&utm_medium=&utm_source=Twitter#Echobox=1578950205

總結(jié)

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