ქსენობოტები: ცოცხალი, ბიოლოგიური რობოტები, რომლებიც მუშაობენ Swarms-ში

2020 წელს დედამიწაზე ახალი სიცოცხლის ფორმა ჩამოვიდა. უფრო კონკრეტულად, ის მივიდა ლაბორატორიაში - ლევინის ლაბორატორიაში ტაფტსის უნივერსიტეტში, მასაჩუსეტსი. როგორც უცხო სახეობები ამბობენ, ეს არ იყო პატარა მწვანე კაცები ან რაიმე სხვა სამეცნიერო ფანტასტიკური კლიშე. ისინი უფრო ჰგავდნენ წვრილი ქვიშის პატარა შავ ლაქებს, რომლებიც ნელა მოძრაობდნენ პეტრის ჭურჭელში. და მიუხედავად იმისა, რომ ისინი არ არიან უცხოპლანეტელების განმარტებით, ისინი, რა თქმა უნდა, არიან იმ გაგებით, რომ ისინი უცნაურია. ეს ეგრეთ წოდებული „ქსენობოტები“ ცოცხალი, ბიოლოგიური ავტომატებია, რომლებიც შეიძლება უბრალოდ მიუთითებდეს რობოტიკის მომავალზე, როგორც ჩვენ ვიცით.

„ეს არ შეესაბამება ორგანიზმის კლასიკურ განმარტებას, რადგან მათ არ შეუძლიათ გამრავლება – თუმცა უსაფრთხოების თვალსაზრისით ეს [არის] თვისება და არა დეფექტი“. დუგლას ბლექისტონიციფრულ ტენდენციებს განუცხადა ტუფტსის უნივერსიტეტის ალენის აღმოჩენის ცენტრის უფროსმა მეცნიერმა. „ისინი შეიძლება კლასიფიცირდეს, როგორც „არასრულყოფილი ორგანიზმი“. თუმცა, ვფიქრობ, ისინი კვალიფიცირდება როგორც რობოტები. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი ცხოვრობენ, ისინი აშენებულია თავიდანვე კონკრეტული მიზნით. ეს არ არის ის, რაც ოდესმე ყოფილა ან შეიძლება ოდესმე არსებობდეს ბუნებაში - ეს არის ადამიანის მიერ შექმნილი კონსტრუქცია.

ცოცხალი რობოტების გროვა

დავუბრუნდეთ. გასულ წელს Tufts-ის მკვლევარებმა შექმნეს მსოფლიოში პირველი პაწაწინა, ცოცხალი, თვითმმართველობითი რობოტები. ეს ქსენობოტები შექმნილია ჯგუფში ფუნქციონირებისთვის: სიარული, ცურვა, გრანულების დაჭერა, ტვირთის გადაზიდვა და ერთობლივი მუშაობა, რათა „შეაგროვოს ნამსხვრევები მიმოფანტული მათი ჭურჭლის ზედაპირზე დალაგებულ გროვებად“. მათ შეუძლიათ კვირების განმავლობაში იცხოვრონ საკვების გარეშე და შემდეგ განიკურნონ თავი ჭრილობები. ოჰ, და ისინი დამზადებულია ბაყაყის ნაჭრებისგან, ხელახლა კონფიგურირებული A.I-ს მიერ.

ქსენობოტების შესაქმნელად, Tufts-ის მკვლევარებმა აიღეს კანის უჯრედები ახალი ბაყაყის ემბრიონებიდან (ბაყაყის სახეობას ე.წ. Xenopus laevis) და მოუწოდა მათ „გადატვირთონ თავიანთი მრავალუჯრედიანობა“ ახალ გარემოში. დანარჩენი ემბრიონისგან გათავისუფლებული კანის ამ უჯრედებმა ჩამოაყალიბეს რა მაიკლ ლევინიმეცნიერი, რომლის სახელსაც ლევინის ლაბორატორია დაარქვეს, უწოდებს "პროტო-არსებას", სრულყოფილს თავისი უნიკალური სტრუქტურითა და ქცევით.

როდესაც ტაფტსის მეცნიერები ქმნიდნენ ფიზიკურ ქსენობოტ ორგანიზმებს, მკვლევარები პარალელურად მუშაობდნენ უნივერსიტეტში. ვერმონტმა გამოიყენა სუპერკომპიუტერი სიმულაციების გასაშვებად, რათა ეპოვა ამ ცოცხალი რობოტების აწყობის გზები, რათა ემოქმედა სასარგებლო. დავალებები.

„ჩვენ ვიყენებთ A.I. ვირტუალურ სამყაროში რობოტების სხვადასხვა დიზაინის "განვითარება" - თქვა ბლექისტონმა. „კომპიუტერს ეძლევა დავალება, როგორიცაა „შეადგინე რობოტი, რომელსაც შეუძლია სწორი ხაზით სიარული“ და ის აგროვებს მილიონობით სხვადასხვა კომბინაციას. ვირტუალური უჯრედები სანამ პრობლემას არ მოაგვარებს… შემდეგ კომპიუტერი მაძლევს გეგმას და მე ვიმუშავებ უჯრედების დაკავშირებაზე, რათა საარსებო საშუალება გამოვიჩინო ვერსია. ასე რომ, გარკვეულწილად, მე ვიღებ შეკვეთებს კომპიუტერიდან. ”

ან საწყისი ნაშრომი სამუშაოს შესახებ, პრინციპის დასტური იმისა, რომ ცოცხალი რობოტები არსებობენ და რომ A.I. შეუძლია შექმნას ისინი მარტივი საქმეების გასაკეთებლად, გამოქვეყნდა გასულ წელს. მეორე ნაშრომი, ცოტა ხნის წინ გამოქვეყნდა მეცნიერება რობოტიკა, გვიჩვენებს, რომ გადაიდგა ნაბიჯები ამ ინსტრუმენტად გამოსაყენებლად.

დამატებითი კითხვა

განვითარების ტრადიციული ბიოლოგია ფოკუსირებულია სტანდარტული მოდელის სისტემებზე, როგორიცაა ბუზები, თაგვი და ბაყაყები და როგორ შიფრავს მათი გენომები აპარატურაზე, რომელიც ქმნის გარკვეულ სხეულს. ქსენობოტები ლევინი და მისი თანამემამულე მკვლევარები მუშაობენ იმაზე, რაც მან ციფრულ ტენდენციებს განუცხადა, რომ არის „შემავსებელი კითხვა“. ეს ეხება „სიცოცხლის პროგრამული უზრუნველყოფის ხელახალი პროგრამირება“ და მოტყუებული თუ არა გენეტიკურად ნორმალური უჯრედები, რომ ააშენონ ის, რაც მათგან საკმაოდ განსხვავდება ბიოლოგიური ნაგულისხმევი.

„ვფიქრობ, ეს არის ახალი მიდგომის დასაწყისი, რომლის დროსაც ბიოლოგების სტანდარტულ ინსტრუმენტთა ნაკრების უამრავ ახალ ცხოვრების ფორმას ემატება, რაც მათ საშუალებას აძლევს იკითხონ სად. სხეულის გეგმები მომდინარეობს, როგორ მუშაობს უჯრედებს შორის თანამშრომლობა, როგორ ხდება ფიჭური კოლექტიური ინტელექტის დანერგვა და როგორ შეგვიძლია უჯრედების ჯგუფების სტიმულირება, რომ შექმნან ის, რაც გვინდა“. თქვა ლევინმა. „ეს არა მხოლოდ ნათელს ჰფენს გენომისა და ანატომიის ურთიერთობას, რადგან ჩვენს ქსენობოტებს ჰყავთ სრულიად სტანდარტული ბაყაყი. გენომი - მაგრამ ის ასევე საშუალებას აძლევს სასარგებლო სინთეზურ ცოცხალ მანქანებს და გვაძლევს ახალ ქვიშის ყუთს, რომელშიც გავიგოთ წესები მორფოგენეზი“.

ბიოლოგიური რობოტების იდეა ახალი არ არის. ფაქტობრივად, ის, სავარაუდოდ, წინ უსწრებს რობოტების თანამედროვე კონცეფციას, როგორც მეტწილად უხეში, მეტალის არსებებს. ჩეხი დრამატურგის, კარელ ჩაპეკის მიერ წარმოსახული რობოტები, რომელმაც გამოიგონა ტერმინი „რობოტი“ 1920 წელს თავის სამეცნიერო-ფანტასტიკურ პიესაში. როსუმის უნივერსალური რობოტები ბიოლოგიური ხასიათისაა. ისინი იქმნება ქარხანაში სინთეზური ორგანული მასალის გამოყენებით, რაც მათ უფრო ჰგავს ანდროიდების თანამედროვე იდეას, ვიდრე მანქანებს.

სხვა რეალური მკვლევარები ასევე ცდილობდნენ ბუნებრივი და მანქანური სამყაროს საინტერესო გზებით შერწყმას. ევროკავშირის დაფინანსებით პროგრამა Flora Robotica მიზნად ისახავს „რობოტებსა და ბუნებრივ მცენარეებს შორის მჭიდროდ დაკავშირებული სიმბიოზური ურთიერთობების შემუშავება და გამოკვლევა და მცენარე-რობოტის პოტენციალის შესწავლა საზოგადოებას შეუძლია შექმნას არქიტექტურული არტეფაქტები და საცხოვრებელი ფართები“. ამავდროულად, საზღვაო კვლევების ოფისის მიერ დაფინანსებული პროექტი ფოკუსირებულია მშენებლობაზე of an ზურგჩანთიანი კიბორგის კალიების მწერების არმია ისეთი ამოცანების შესასრულებლად, როგორიცაა ბომბის აღმოჩენა. ჩინეთში, ჟეჟიანგის უნივერსიტეტში, მკვლევარებმა შექმნეს კონფიგურაცია, რომელიც ადამიანებს საშუალებას აძლევს გონების კონტროლი ვირთხების მოძრაობებზე ტექნოლოგიის საშუალებით, რომელსაც ეწოდება ტვინის-ტვინის ინტერფეისი. გასულ წელს, სტენფორდის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა ჩანერგეს დაბალი სიმძლავრის მიკროელექტრონიკა ცოცხალ მედუზაში მათი ბუნებრივი ამოძრავების გაძლიერების მიზნით. Და ასე შემდეგ.

ახალი ბიოლოგიური ორგანიზმი

განსხვავება ამ პროექტებსა და ქსენობოტებს შორის არის ის, რომ ეს უკანასკნელი უბრალოდ არ იყენებს ტექნოლოგიურ კომპონენტებს ბიოლოგიური ორგანიზმის შესაძლებლობების გასაძლიერებლად; ის ქმნის სრულიად ახალ ბიოლოგიურ ორგანიზმს, რომელსაც შეუძლია - ან, ყოველ შემთხვევაში, იქნება - კონტროლირება, როგორც მთლიანად ხელოვნური რობოტი.

"A.I.-ის მიერ შემუშავებული ქსენობოტები ავრცელებენ როგორც რობოტის, ასევე ორგანიზმის განმარტებებს, რადგან ისინი განასახიერებენ ორივეს თვისებებს." ჯოშ ბონგარდიციფრულ ტენდენციებს ვერმონტის უნივერსიტეტის კომპიუტერული მეცნიერების დეპარტამენტის პროფესორმა განუცხადა. „ისინი რობოტებს ჰგვანან, რადგან შექმნილია ადამიანებისთვის სასარგებლო ფუნქციების დამოუკიდებლად შესასრულებლად. მაგრამ ისინი ასევე ორგანიზმები არიან იმ გაგებით, რომ ისინი გენეტიკურად უცვლელი ბაყაყები არიან, რომლებიც უბრალოდ განსხვავებულ ფორმებსა და ფუნქციებში არიან გადაყვანილი.

ქსენობოტებს, მათი შემქმნელები გვპირდებიან, სავარაუდოდ ექნებათ სხვადასხვა აპლიკაციები, როგორც შორეულ, ასევე ახლო პერსპექტივაში. ლევინი ვარაუდობს, რომ უახლოესი შესაძლებლობები შეიძლება მოიცავდეს გარემოს გაწმენდას და ზონდირებას, ვინაიდან გამოყენებულია ამფიბიების უჯრედები გარე ტემპერატურის წყალში ცხოვრება, რომელიც ბიოდეგრადირებადია დაახლოებით ერთ კვირაში, შეიძლება იდეალურად შეეფერება ამ სცენარები. ბოტებს შეუძლიათ საშიში ქიმიკატების მეტაბოლიზება და მცირე რაოდენობით დამაბინძურებლების შეგრძნება. მათ აქვთ გარემო გამოცდილების ჩაწერის ძირითადი, ამჟამად პრიმიტიული გზები - წითლად ანათებს და გარკვეული პირობების ზემოქმედების დროს ფორმის შეცვლით.

„ეკოლოგიური კუთხით, ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბიო აღმოჩენისა და ბიორემედიაციისთვის“, - თქვა ბლექისტონმა. „ჩვენ შეგვეძლო ცოცხალ რობოტებს დავაპროგრამოთ დამაბინძურებლების გრძნობა და იმედია მოვძებნოთ ისინი და გავანადგუროთ ისინი. სამუშაოს დასრულების შემდეგ, მათ [შეიძლება] უვნებლად დაიშალონ გარემოში, ხელოვნური ნარჩენების დატოვების გარეშე. ”

გრძელვადიანი ხედვა ორიენტირებულია რეგენერაციულ მედიცინაზე. ბიომედიცინის თითქმის ყველა პრობლემა - ტრავმული დაზიანება, დაბერება, კიბო, თანდაყოლილი დეფექტები - შეიძლება იყოს დავამარცხებდით, თუ ვიცოდით, როგორ მოტივირება მოახდინოთ უჯრედების კოლექტივებში, რომ აეშენებინათ ის, რაც ჩვენ გვსურს, რთული ორგანოები“, - თქვა ლევინი.

მკვლევარები ვარაუდობენ, რომ შესაძლებელი იქნება ბოტების შექმნა სხვადასხვა ტიპის უჯრედებისგან სხვადასხვა გამოყენების შემთხვევისთვის. „შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ მსგავსი სისტემის გამოყენება ადამიანთა პაციენტში წამლების მიწოდებისთვის ან ტრავმის შემდეგ აღდგენის პროცესში დასახმარებლად“, - თქვა ბლექისტონმა. „პაციენტის საკუთარი ღეროვანი უჯრედებისგან დამზადებული რომ იყოს, ის საშუალებას მოგვცემს შევქმნათ ბიოთავსებადი რობოტები, რომლებიც პაციენტისგან ბუნებრივად იშლება სამუშაოს დასრულების შემდეგ“.

გამოწვევების გადაჭრა

ამ ეტაპის მიღწევამდე კიდევ ბევრი სამუშაოა გასაკეთებელი. ერთი გამოწვევა მოიცავს იმაზე, თუ როგორ უნდა აკონტროლოთ ბოტები. ”[ეს პრობლემა] ჯერჯერობით სრულ საიდუმლოდ რჩება”, - თქვა ბონგარდმა. ”ჩვენ ვმუშაობთ ამაზე და ვიმედოვნებთ, რომ ახალი სიურპრიზები გვექნება არც ისე შორეულ მომავალში.”

ბლექისტონმა თქვა, რომ ერთი კონცეფცია გულისხმობს ბოტების დაპროგრამებას თანდაყოლილი ბიოლოგიური ქცევებით, რომლებიც პოტენციურად შეიძლება განვითარდეს ასაკთან ერთად. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ქსენობოტები შეიძლება „დაიბადონ“ ერთი მიზნით, შემდეგ კი სხვაზე გადაერთონ, როცა ისინი ასაკს იღებენ.

კიდევ ერთი დაბრკოლება გულისხმობს ბოტების წარმოების დაჩქარებას. ამჟამად, ქსენობოტები ხელით უნდა აშენდეს, პროცესი, რომელიც, ბლექისტონმა აღნიშნა, „მოითხოვს დიდ დროს მიკროსკოპის ქვეშ და დიდი მოტორიკის კონტროლს“. მკვლევარები ეძებენ 3D ბიოპრინტერების ადაპტაციის გზებს მთელი პროცესის ავტომატიზაციისთვის, რაც გამოიწვევს ცოცხალი რობოტებისთვის კონვეიერის წარმოების ხაზს.

ერთი რამ უდავოა: დროთა განმავლობაში ქსენობოტების შესახებ უფრო მეტს მოვისმენთ. მათ სახელზე „ქსენო“ შეიძლება შემოიფარგლოს, მაგრამ ისინი, სავარაუდოდ, მსოფლიოსთვის უფრო ნაცნობი გახდება მომდევნო წლებში.

რედაქტორების რეკომენდაციები

• გაიცანით თამაშის შემცვლელი რობოტი, რომელსაც შეუძლია შესანიშნავად მიბაძოს ნებისმიერი ადამიანის სროლას
• Meet Digit: სირაქლემას ფეხებიანი რობოტი, რომელიც შესაძლოა ერთ დღეს მოგაწოდოთ ამანათი
• გაიცანით Ghost Robotics, საბრძოლო ბოტების Boston Dynamics
• ჰაკერული ფოტოსინთეზი: შეიძლება თუ არა ხელოვნურ ფოთლებს მომავლის საწვავი?
• გაიცანით რობოტი, რომელიც ექიმებს კორონავირუსით დაავადებულთა მკურნალობაში ეხმარება