Το 2020, μια νέα μορφή ζωής έφτασε στη Γη. Πιο συγκεκριμένα, έφτασε σε ένα εργαστήριο — το εργαστήριο Levin στο Πανεπιστήμιο Tufts στη Μασαχουσέτη. Όπως λένε τα εξωγήινα είδη, δεν ήταν μικρά πράσινα ανθρωπάκια ή οποιοδήποτε άλλο κλισέ επιστημονικής φαντασίας. Έμοιαζαν περισσότερο με μικροσκοπικά μαύρα στίγματα λεπτής άμμου που κινούνταν αργά σε ένα πιάτο Petri. Και ενώ δεν είναι εξωγήινοι στον εξωγήινο ορισμό, είναι σίγουρα με την έννοια ότι είναι παράξενοι. Αυτά τα λεγόμενα «xenobots» είναι ζωντανά, βιολογικά αυτόματα που μπορεί απλώς να σηματοδοτήσουν το μέλλον της ρομποτικής όπως την ξέρουμε.
Περιεχόμενα
- Σμήνη ζωντανών ρομπότ
- Η συμπληρωματική ερώτηση
- Ένας νέος βιολογικός οργανισμός
- Επίλυση των προκλήσεων
«Αυτά δεν ταιριάζουν στον κλασικό ορισμό ενός οργανισμού επειδή δεν μπορούν να αναπαραχθούν — αν και από άποψη ασφάλειας αυτό [είναι] χαρακτηριστικό και όχι ελάττωμα». Ντάγκλας Μπλάκιστον, ένας ανώτερος επιστήμονας στο Allen Discovery Center στο Πανεπιστήμιο Tufts, δήλωσε στο Digital Trends. «Θα μπορούσαν να ταξινομηθούν ως «ατελής οργανισμός». Νομίζω όμως ότι πληρούν τις προϋποθέσεις ως ρομπότ. Παρόλο που ζουν, είναι χτισμένα από τη βάση για έναν συγκεκριμένο σκοπό. Αυτά δεν είναι κάτι που υπήρξε ποτέ, ή θα μπορούσε ποτέ, να υπάρξει στη φύση – είναι μια ανθρώπινη κατασκευή».
Προτεινόμενα βίντεο
Σμήνη ζωντανών ρομπότ
Ας κάνουμε αντίγραφα ασφαλείας. Πέρυσι, ερευνητές στο Tufts δημιούργησαν τα πρώτα μικροσκοπικά, ζωντανά, αυτοτροφοδοτούμενα ρομπότ στον κόσμο. Αυτά τα xenobots έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε ένα σμήνος: περπάτημα, κολύμπι, ώθηση pellets, μεταφορά ωφέλιμου φορτίου και συνεργασία για να «συγκεντρωθούν τα συντρίμμια σκορπίστηκαν κατά μήκος της επιφάνειας του πιάτου τους σε τακτοποιημένους σωρούς». Μπορούν να επιβιώσουν για εβδομάδες χωρίς φαγητό και να θεραπεύσουν τον εαυτό τους μετά πληγές. Α, και είναι φτιαγμένα από κομμάτια βατράχου, που έχουν αναδιαμορφωθεί από ένα A.I.
Σχετίζεται με
- Αυτό το σφαιρικό ρομπότ τύπου BB-8 είναι κατασκευασμένο για να εξερευνά σπηλιές λάβας στο φεγγάρι
- Το Holotron είναι μια ρομποτική στολή που θα μπορούσε να μεταμορφώσει τον τρόπο που χρησιμοποιούμε το VR
- Το ρομπότ «ζώο με μπαλόνι» του Στάνφορντ που αλλάζει σχήμα θα μπορούσε μια μέρα να εξερευνήσει το διάστημα
Για να δημιουργήσουν τα xenobots, οι ερευνητές του Tufts πήραν κύτταρα δέρματος από φρέσκα έμβρυα βατράχου (το είδος του βατράχου ονομάζεται Xenopus laevis) και τους ενθάρρυνε να «επανεκκινήσουν την πολυκυτταρικότητά τους» σε ένα νέο περιβάλλον. Απελευθερωμένα από το υπόλοιπο έμβρυο, αυτά τα κύτταρα του δέρματος σχημάτισαν τι Μάικλ Λέβιν, ο επιστήμονας από τον οποίο πήρε το όνομά του το Levin Lab, αποκαλεί ένα «πρωτόπλασμα», πλήρες με τη δική του μοναδική δομή και συμπεριφορά.
Οικοδόμηση ζωντανών ρομπότ σμήνη από αμφίβια κύτταρα
Καθώς οι επιστήμονες του Tufts δημιουργούσαν τους φυσικούς οργανισμούς ξενομπότ, ερευνητές εργάζονταν παράλληλα στο Πανεπιστήμιο του Το Βερμόντ χρησιμοποίησε έναν υπερυπολογιστή για να εκτελέσει προσομοιώσεις για να προσπαθήσει να βρει τρόπους συναρμολόγησης αυτών των ζωντανών ρομπότ προκειμένου να λειτουργήσει χρήσιμα καθήκοντα.
«Χρησιμοποιούμε A.I. να «εξελιχθεί» διαφορετικά σχέδια ρομπότ σε έναν εικονικό κόσμο», είπε ο Blackiston. «Ο υπολογιστής έχει μια εργασία, όπως «να φτιάξει ένα ρομπότ που μπορεί να περπατήσει σε ευθεία γραμμή» και συναρμολογεί εκατομμύρια διαφορετικούς συνδυασμούς εικονικά κελιά μέχρι να λυθεί το πρόβλημα… Ο υπολογιστής μου δίνει ένα σχέδιο και αρχίζω να συνδέω τα κελιά για να ζήσω εκδοχή. Έτσι, κατά κάποιο τρόπο, παίρνω εντολές από τον υπολογιστή».
Ενα αρχική εργασία για το έργο, μια απόδειξη αρχής ότι υπάρχουν ζωντανά ρομπότ και ότι η A.I. μπορεί να τα σχεδιάσει για να κάνουν απλά πράγματα, δημοσιεύτηκε πέρυσι. Ένα δεύτερο χαρτί, δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Επιστήμη Ρομποτικής, δείχνει ότι έχουν ληφθεί μέτρα για να γίνουν χρήσιμα εργαλεία.
Η συμπληρωματική ερώτηση
Η παραδοσιακή αναπτυξιακή βιολογία έχει επικεντρωθεί σε συστήματα τυπικών μοντέλων, όπως η μύγα, το ποντίκι και ο βάτραχος, και πώς το γονιδίωμά τους κωδικοποιεί υλικό που δημιουργεί ένα συγκεκριμένο είδος σώματος. Οι ξενομπότ Levin και οι συνεργάτες του ερευνητές εργάζονται πάνω σε αυτό που είπε ότι το Digital Trends είναι η «συμπληρωματική ερώτηση». Αυτό αφορά το «επαναπρογραμματισμός του λογισμικού της ζωής» και εάν τα γενετικά φυσιολογικά κύτταρα δελεάζονται να δημιουργήσουν κάτι που είναι αρκετά διαφορετικό από βιολογική προεπιλογή.
«Νομίζω ότι αυτή είναι η αρχή μιας νέας προσέγγισης στην οποία μια μυριάδα νέων μορφών ζωής προστίθενται στην τυπική εργαλειοθήκη των βιολόγων που τους δίνει τη δυνατότητα να ρωτήσουν πού Τα σωματικά σχέδια προέρχονται, πώς λειτουργεί η συνεργασία μεταξύ των κυττάρων, πώς εφαρμόζεται η κυτταρική συλλογική νοημοσύνη και πώς μπορούμε να διεγείρουμε τις κυτταρικές ομάδες να φτιάξουν ό, τι θέλουμε». είπε ο Λέβιν. «Όχι μόνο αυτό ρίχνει φως στη σχέση μεταξύ γονιδιώματος και ανατομίας - καθώς τα ξενομπότ μας έχουν έναν εντελώς τυπικό βάτραχο γονιδίωμα — αλλά επιτρέπει επίσης χρήσιμα συνθετικά ζωντανά μηχανήματα και μας δίνει ένα νέο sandbox στο οποίο μπορούμε να κατανοήσουμε τους κανόνες μορφογένεση.»
Η ιδέα των βιολογικών ρομπότ δεν είναι νέα. Στην πραγματικότητα, αναμφισβήτητα προηγείται της σύγχρονης αντίληψης των ρομπότ ως σε μεγάλο βαθμό ανθεκτικές, μεταλλικές οντότητες. Τα ρομπότ που φαντάστηκε ο Τσέχος θεατρικός συγγραφέας, Karel Čapek, ο οποίος επινόησε τον όρο «ρομπότ», στο έργο του επιστημονικής φαντασίας το 1920 Rossum's Universal Robots είναι βιολογικής φύσης. Δημιουργούνται σε εργοστάσιο χρησιμοποιώντας συνθετικό οργανικό υλικό, κάνοντάς τα να μοιάζουν περισσότερο με τη σύγχρονη ιδέα των android παρά με μηχανές.
Άλλοι ερευνητές της πραγματικής ζωής προσπάθησαν επίσης να συνδυάσουν τον φυσικό και τον μηχανικό κόσμο με ενδιαφέροντες τρόπους. Χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση Πρόγραμμα Flora Robotica στοχεύει στην «ανάπτυξη και διερεύνηση στενά συνδεδεμένων συμβιωτικών σχέσεων μεταξύ ρομπότ και φυσικών φυτών και να διερευνήσει τις δυνατότητες ενός φυτού-ρομπότ κοινωνία ικανή να παράγει αρχιτεκτονικά αντικείμενα και χώρους διαβίωσης». Ένα έργο που χρηματοδοτείται από το Γραφείο Ναυτικών Ερευνών, εν τω μεταξύ, επικεντρώνεται στην κατασκευή ενός στρατός εντόμων από ακρίδες cyborg που φορούν σακίδιο για την εκτέλεση εργασιών όπως η ανίχνευση βομβών. Στο Πανεπιστήμιο Zhejiang, στην Κίνα, ερευνητές δημιούργησαν μια διάταξη που επιτρέπει στους ανθρώπους να το κάνουν έλεγχος του μυαλού των κινήσεων των αρουραίων μέσω μιας τεχνολογίας που ονομάζεται διεπαφή εγκεφάλου-εγκεφάλου. Πέρυσι, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ ενσωματώθηκαν μικροηλεκτρονική χαμηλής ισχύος σε ζωντανές μέδουσες με στόχο την ενίσχυση της φυσικής τους ώθησης. Και ούτω καθεξής.
Ένας νέος βιολογικός οργανισμός
Η διαφορά μεταξύ αυτών των έργων και των xenobots είναι ότι τα τελευταία δεν χρησιμοποιούν απλώς τεχνολογικά στοιχεία για να αυξήσουν τις ικανότητες ενός βιολογικού οργανισμού. δημιουργεί έναν εντελώς νέο βιολογικό οργανισμό που μπορεί —ή, τουλάχιστον, θα — να ελεγχθεί σαν ένα εξ ολοκλήρου τεχνητό ρομπότ.
"Τα xenobots σχεδιασμένα από A.I. εκρήγνυνται τους ορισμούς τόσο του ρομπότ όσο και του οργανισμού επειδή ενσωματώνουν χαρακτηριστικά και των δύο." Τζος Μπόνγκαρντ, ένας καθηγητής στο Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Βερμόντ, δήλωσε στο Digital Trends. «Είναι σαν ρομπότ γιατί είναι σχεδιασμένα να εκτελούν κάποια χρήσιμη λειτουργία για τον άνθρωπο αυτόνομα. Αλλά είναι επίσης οργανισμοί με την έννοια ότι είναι γενετικά μη τροποποιημένοι βάτραχοι, απλώς ωθημένοι σε πολύ διαφορετικές μορφές και λειτουργίες».
Τα Xenobots, υπόσχονται οι δημιουργοί τους, είναι πιθανό να έχουν μια σειρά από διαφορετικές εφαρμογές, τόσο μακροπρόθεσμες όσο και βραχυπρόθεσμες. Ο Levin πρότεινε ότι οι βραχυπρόθεσμες πιθανότητες μπορεί να περιλαμβάνουν περιβαλλοντικό καθαρισμό και ανίχνευση, καθώς η χρήση αμφίβιων κυττάρων Το να ζει κανείς σε νερό σε εξωτερική θερμοκρασία, το οποίο είναι βιοδιασπώμενο σε περίπου μια εβδομάδα, θα μπορούσε να τα κάνει απόλυτα κατάλληλα για αυτά σενάρια. Τα ρομπότ μπορούν να μεταβολίσουν επικίνδυνες χημικές ουσίες και να αισθανθούν μικροσκοπικές ποσότητες ρύπων. Έχουν ακόμη και βασικούς, επί του παρόντος πρωτόγονους, τρόπους καταγραφής περιβαλλοντικών εμπειριών — λάμποντας κόκκινο και αλλάζοντας σχήμα όταν εκτίθενται σε ορισμένες συνθήκες.
«Από την περιβαλλοντική πλευρά, αυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για βιοανίχνευση και βιοαποκατάσταση», είπε ο Blackiston. «Θα μπορούσαμε να προγραμματίσουμε τα ζωντανά ρομπότ να ανιχνεύουν τους ρύπους και ελπίζουμε να τους αναζητήσουμε και να τους καταστρέψουμε. Μόλις τελειώσουν τη δουλειά τους, [θα μπορούσαν τότε] να διασπαστούν ακίνδυνα στο περιβάλλον, [χωρίς να αφήσουν πίσω τους τεχνητά απόβλητα».
Το μακροπρόθεσμο όραμα επικεντρώνεται στην αναγεννητική ιατρική. «Σχεδόν όλα τα προβλήματα της βιοϊατρικής – τραυματικές βλάβες, γήρανση, καρκίνος, γενετικές ανωμαλίες – θα μπορούσαν να είναι νικημένοι αν ξέραμε πώς να παρακινήσουμε τις συλλογικότητες των κυττάρων να χτίσουν όσα πολύπλοκα όργανα θέλουμε», είπε Λέβιν.
Οι ερευνητές εικάζουν ότι θα είναι δυνατή η κατασκευή bots από διάφορους διαφορετικούς τύπους κυττάρων για διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης. «Θα μπορούσατε να φανταστείτε τη χρήση ενός παρόμοιου συστήματος για τη διανομή φαρμάκων σε έναν άνθρωπο ασθενή ή τη βοήθεια στη διαδικασία επισκευής μετά από έναν τραυματισμό», είπε ο Blackiston. «Αν γίνει από τα βλαστοκύτταρα του ίδιου του ασθενούς, θα μας επέτρεπε να κατασκευάσουμε βιοσυμβατά ρομπότ που απομακρύνονται από τον ασθενή φυσικά αφού τελειώσουν τη δουλειά τους».
Επίλυση των προκλήσεων
Υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά που πρέπει να κάνετε πριν φτάσετε σε αυτό το στάδιο. Μια πρόκληση περιλαμβάνει τον καλύτερο έλεγχο των bots. «[Αυτό το πρόβλημα] παραμένει, προς το παρόν, ένα πλήρες μυστήριο», είπε ο Bongard. «Εργαζόμαστε πάνω σε αυτό και ελπίζουμε να έχουμε νέες εκπλήξεις για να αναφέρουμε στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον».
Ο Blackiston είπε ότι μια ιδέα περιλαμβάνει τον προγραμματισμό των ρομπότ με έμφυτες βιολογικές συμπεριφορές, οι οποίες θα μπορούσαν ενδεχομένως να εξελιχθούν καθώς γερνούν. Με άλλα λόγια, τα xenobots θα μπορούσαν να «γεννηθούν» με έναν σκοπό και στη συνέχεια να αλλάξουν σε έναν άλλο καθώς μεγαλώνουν.
Ένα άλλο εμπόδιο περιλαμβάνει την επιτάχυνση της παραγωγής των bots. Επί του παρόντος, τα xenobots πρέπει να κατασκευάζονται με το χέρι, μια διαδικασία που, σημείωσε ο Blackiston, «απαιτεί πολύ χρόνο στο μικροσκόπιο και πολύ καλό έλεγχο του κινητήρα». Οι ερευνητές εξετάζουν τρόπους προσαρμογής τρισδιάστατων βιοεκτυπωτών για να αυτοματοποιήσουν ολόκληρη τη διαδικασία, με αποτέλεσμα μια γραμμή παραγωγής ενός είδους μεταφορικής ταινίας για ζωντανά ρομπότ.
Ένα πράγμα είναι σίγουρο: Είναι πιθανό να ακούσουμε πολλά περισσότερα για τα xenobots όσο περνάει ο καιρός. Το "xeno" στο όνομά τους μπορεί να παραμείνει, αλλά είναι πιθανό να γίνουν πολύ πιο οικεία στον κόσμο τα επόμενα χρόνια.
Συστάσεις των συντακτών
- Γνωρίστε το ρομπότ που αλλάζει το παιχνίδι και μπορεί να μιμηθεί τέλεια κάθε ανθρώπινη ρίψη
- Meet Digit: Το ρομπότ με πόδια στρουθοκαμήλου που μπορεί μια μέρα να σας παραδώσει δέματα
- Γνωρίστε την Ghost Robotics, το Boston Dynamics των combat bots
- Hacking φωτοσύνθεση: Θα μπορούσαν τα τεχνητά φύλλα να τροφοδοτήσουν το μέλλον;
- Γνωρίστε το ρομπότ που βοηθά τους γιατρούς να θεραπεύουν ασθενείς με κορωνοϊό
