Компютърно проектираните учени жаби създават първите живи роботи - L Express
Снимка на Xenopus laevis (Xénope du Cap на френски), чиито стволови клетки са позволили да се оформят "живи машини", логично наречени "Xenobot".
След като симулираха перфектния прототип на суперкомпютър, учените изваяха жабешки клетки, за да ги превърнат в „живи машини“.
Половината роботи, наполовина живите организми. Учени от университетите на Върмонт (UMV) и Тафтс в САЩ са успели да създадат, комбинирайки компютърна програма и жабешки клетки, "ксеноботи". Измервайки ширина няколко милиметра, тези живи, програмируеми организми засега са способни да извършват само основни действия като движение, избутване на малки предмети и регенериране след нараняване. Но те един ден биха могли да служат като медицински инструменти, да откриват радиоактивни замърсявания или дори. Почистете океаните, обявяват изследователите в своето проучване, публикувано този понеделник, 13 януари в списание PNAS.
"Това са нови живи машини", каза Джош Бонгард, експерт по компютърни науки в областта на роботиката в UVM и съавтор на изследването, в съобщение за пресата. "Те не са традиционни роботи или животински видове. Известни, но от нова категория на артефакт: жив и програмируем организъм ". Първоначално тези същества са проектирани в UVM суперкомпютър, а след това са сглобени от биолози от Tufts, които са използвали стволови клетки от жаба. „Можем да си представим много приложения за тези живи роботи: откриване на опасни или радиоактивни материали, възстановяване на микропластмаси, присъстващи в океаните, или дори пътуване вътре в човешкото тяло за почистване на артериите“, обяснява Майкъл Левин, директор на Центъра. съавтор на изследването.
По поръчка живо същество
Първата част от този експеримент - всяка стъпка от която е подробно описана в Youtube - следователно започна в суперкомпютъра Deep Greende UVM. Компютърни учени използваха еволюционен алгоритъм - вдъхновен от еволюционната теория - за симулиране на хиляди кандидат-модели за "нова форма на живот", с ограничението на спазването на биофизичните правила на клетъчната жаба. В продължение на месеци тази програма е сглобявала и сглобявала дигитално стотици жаби клетки, за да създаде множество тела с различна форма. Целта е да се проектира организмът, който е най-ефективен при изпълнение на конкретни задачи, като например преместване, обикаляне на мишена и преместване и т.н. С напредването на тестовете по-некомпетентните организми на организъм бяха изхвърлени, а останалите подобрени. След сто теста бяха оставени настрана най-обещаващите модели.
Тази информация беше изпратена до Tufts, където вторият екип беше отговорен за оживяването на компютърните модели. Изследователите първо събраха кожни и мускулни стволови клетки, взети от ембрионите на африкански жаби от вида Xenopus laevis, откъдето идва и името ксеноботи. Тогава микрохирург ги „извая“ с мънички пинсети и електроди във формата, която суперкомпютърът смяташе за най-добра.
"Тъй като не успяхме да предскажем как ще се държат мускулните клетки, когато са събрани, ние ги симулирахме да действат произволно", уточнява Джош Бонгард, интервюиран от L'Express. С други думи, поискахме алгоритъмът да събере тези клетки заедно във форма, която ни гарантира, че ксеноботите винаги се движат по начина, по който ние искаме, независимо от това как мускулните клетки се държат в реалния живот. " „Алгоритъмът ни позволи да предскажем движенията, които съществата ще изпълняват според формата, която бихме им дали“, обобщава Майкъл Левин, също интервюиран от L’Express.
И наистина, веднъж изваяни, малките клетки започнаха да се движат според очакванията. И реконфигурируемите организми се движат по последователен начин, за да изследват водната си среда в продължение на дни, ако не и седмици, благодарение на своите ембрионални енергийни запаси. По-изненадващо е, че докато наблюдават как ксеноботите им оживяват, изследователите забелязват, че могат да работят колективно, като например да се движат в кръг, за да изтласкат пелети в зона в центъра. „Това е едно от най-удивителните открития, които сме направили: не сме изтеглили нашия алгоритъм в клетките или сме предали каквато и да е информация, клетките, които сме издълбали, вече са имали собствен„ биологичен алгоритъм “, който им позволява да си сътрудничат“, ентусиазира Майкъл Левин.