Ксеноботи: живи, биолошки роботи који раде у ројевима

Године 2020. на Земљу је стигао нови облик живота. Тачније, стигао је у лабораторију - Левинову лабораторију на Универзитету Тафтс у Масачусетсу. Што се тиче ванземаљских врста, то нису били мали зелени људи или било који други научнофантастични клише. Више су личиле на мале црне мрље ситног песка које се полако крећу у Петријевој посуди. И док они нису ванземаљски у дефиницији ванземаљаца, они свакако јесу у смислу да су чудни. Ови такозвани „ксеноботи“ су живи, биолошки аутомати који могу само сигнализирати будућност роботике какву познајемо.

„Ови се не уклапају у класичну дефиницију организма јер се не могу размножавати – иако је са становишта безбедности ово [је] карактеристика, а не дефект“, Доуглас Блацкистон, виши научник у Аллен Дисцовери Центру на Универзитету Тафтс, рекао је за Дигитал Трендс. „Они би се могли класификовати као ’несавршени организми‘. Међутим, мислим да се квалификују као роботи. Иако живе, изграђене су од темеља за одређену сврху. Ово није нешто што је икада, или би икада могло постојати у природи - то је конструкција коју је направио човек."

Ројеви живих робота

Хајде да се вратимо. Прошле године, истраживачи из Туфтса створили су прве мале, живе роботе на самопогон на свету. Ови ксеноботи су дизајнирани да функционишу у роју: ходају, пливају, гурају пелете, носе терет и раде заједно на „агрегирању крхотине разбацане по површини њихове посуде у уредне гомиле." Они су у стању да преживе недељама без хране и да се после тога излече раздеротине. Ох, и направљени су од комадића жабе, које је реконфигурисао АИ.

Да би створили ксеноботе, истраживачи Туфтса су узели ћелије коже из свежих ембриона жаба (врста жаба се зове Ксенопус лаевис) и подстакао их да „поново покрену своју вишећелијску“ у новом окружењу. Ослобођене остатка ембриона, ове ћелије коже су формирале шта Мицхаел Левин, научник по коме је Левин лабораторија названа, назива „прото-створење“, комплетно са својом јединственом структуром и понашањем.

Док су научници из Туфтса стварали физичке ксеноботске организме, истраживачи су радили паралелно на Универзитету у Вермонт је користио суперкомпјутер за покретање симулација како би покушао да пронађе начине за склапање ових живих робота како би извели корисне задатака.

„Користимо А.И. да 'развијају' различите дизајне робота у виртуелном свету", рекао је Блацкистон. „Компјутер добија задатак, као што је ’направи робота који може да хода праволинијски‘ и саставља милионе различитих комбинација виртуелне ћелије док не реши проблем… Компјутер ми онда даје нацрт, а ја почињем да повезујем ћелије да бих зарађивао за живот верзија. Дакле, на неки начин примам наређења са рачунара."

Ан почетни рад о делу, доказ принципа да живи роботи постоје, и да А.И. може да их дизајнира да раде једноставне ствари, објављено је прошле године. Други рад, објављен недавно у Сциенце Роботицс, показује да су предузети кораци да се ово претвори у корисне алате.

Комплементарно питање

Традиционална развојна биологија се фокусирала на системе стандардних модела, као што су воћна мушица, миш и жаба, и како њихови геноми кодирају хардвер који ствара одређену врсту тела. Ксеноботи Левин и његови колеге истраживачи раде на ономе што је рекао за Дигитал Трендс да је „комплементарно питање“. Ово се тиче „репрограмирање софтвера живота“, и да ли су генетски нормалне ћелије намамљене да граде нешто што је сасвим другачије од њихових биолошки задат.

„Мислим да је ово почетак новог приступа у којем се мноштво нових облика живота додаје стандардном комплету биолога који им омогућава да питају где Болесни планови потичу из тога како функционише сарадња међу ћелијама, како се имплементира ћелијска колективна интелигенција и како можемо стимулисати ћелијске групе да праве шта год желимо“, рекао је Левин. „Ово не само да баца светло на однос између генома и анатомије – пошто наши ксеноботи имају потпуно стандардну жабу генома — али такође омогућава корисне синтетичке живе машине и даје нам нови сандбок у којем можемо разумети правила морфогенеза“.

Идеја о биолошким роботима није нова. У ствари, он вероватно претходи модерној концепцији робота као углавном робусних, металних ентитета. Роботи које је замислио чешки драмски писац Карел Чапек, који је сковао термин „робот“, у својој научно-фантастичној драми из 1920. Россумови универзални роботи су биолошке природе. Направљени су у фабрици користећи синтетички органски материјал, што их чини сличнијим модерној идеји о андроидима него машинама.

Други истраживачи из стварног живота такође су настојали да комбинују природни и машински свет на занимљиве начине. финансира Европска унија Програм Флора Роботица има за циљ да „развије и истражује блиско повезане симбиотске односе између робота и природних биљака и да истражи потенцијале биљке-робота друштво које је способно да производи архитектонске артефакте и животне просторе.” Пројекат који финансира Канцеларија за поморска истраживања, у међувремену, фокусира се на изградњу оф ан војска инсеката киборг скакаваца који носе ранце за обављање задатака као што је откривање бомбе. На Универзитету Зхејианг, у Кини, истраживачи су направили поставку која омогућава људима да контролисати ум покрете пацова путем технологије која се зове интерфејс мозак-мозак. Прошле године су истраживачи са Универзитета Станфорд уградили микроелектроника мале снаге у живим медузама са циљем да се појача њихов природни погон. И тако даље.

Нови биолошки организам

Разлика између ових пројеката и ксенобота је у томе што ови други једноставно не користе технолошке компоненте за повећање способности биолошког организма; ствара потпуно нови биолошки организам који се може — или ће барем — контролисати као потпуно вештачки робот.

„Ксеноботи дизајнирани од стране вештачке интелигенције експлодирају дефиниције и робота и организма јер отелотворују особине оба,“ Јосх Бонгард, професор на Одсеку за рачунарске науке Универзитета у Вермонту, рекао је за Дигитал Трендс. „Они су попут робота јер су дизајнирани да самостално обављају неку корисну функцију за људе. Али они су такође организми у смислу да су генетски немодификоване жабе, само гурнуте у веома различите облике и функције.

Ксеноботи, обећавају њихови креатори, вероватно ће имати низ различитих апликација, како на даљи, тако и на краткорочне. Левин је сугерисао да би краткорочне могућности могле укључивати чишћење животне средине и откривање, будући да се користе ћелије водоземаца живот у води на спољашњој температури, која је биоразградива за отприлике недељу дана, може их учинити савршено прикладним за ове сценарија. Ботови могу да метаболишу опасне хемикалије и осете мале количине загађивача. Они чак имају основне, тренутно примитивне, начине бележења еколошких искустава - тако што светле црвеном бојом и мењају облик када су изложени одређеним условима.

„Што се тиче животне средине, они би се могли користити за био-детекцију и биоремедијацију“, рекао је Блацкистон. „Могли бисмо да програмирамо живе роботе да осете загађиваче, и надамо се да ћемо их потражити и уништити. Када заврше свој посао, они би [могли] нешкодљиво да се разграђују у животној средини, [без остављања] било каквог вештачког отпада.“

Дугорочна визија је усмерена на регенеративну медицину. „Скоро сви проблеми биомедицине — трауматске повреде, старење, рак, урођене мане — могу бити поражени ако бисмо знали како да мотивишемо ћелијске колективе да изграде све сложене органе које желимо“, рекао је Левин.

Истраживачи спекулишу да ће бити могуће направити ботове од различитих типова ћелија за различите случајеве употребе. „Можете замислити да користите сличан систем за испоруку лекова људском пацијенту или помоћ у процесу поправке након повреде“, рекао је Блацкистон. "Ако се направи од сопствених матичних ћелија пацијента, то би нам омогућило да направимо биокомпатибилне роботе који се природно уклањају из пацијента након што заврше свој посао."

Решавање изазова

Има још много посла пре него што се достигне ова фаза. Један изазов укључује како најбоље контролисати ботове. „[Овај проблем] за сада остаје потпуна мистерија“, рекао је Бонгард. „Радимо на овоме и надамо се да ћемо имати нова изненађења о којима ћемо извештавати у не тако далекој будућности.

Блацкистон је рекао да један концепт укључује програмирање ботова са урођеним биолошким понашањем, које би потенцијално могло да еволуира како старе. Другим речима, ксеноботи би се могли „родити“ са једном сврхом, а затим се пребацити на другу како постану старији.

Још једна препрека укључује убрзавање производње ботова. Тренутно, ксеноботи морају да се праве ручно, што је процес који, приметио је Блацкистон, „захтева много времена под микроскопом и велику контролу фине моторике“. Истраживачи траже начине за прилагођавање 3Д биопринтера за аутоматизацију читавог процеса, што резултира својеврсном линијом за производњу покретних трака за живе роботе.

Једна ствар је сигурна: вероватно ћемо чути много више о ксеноботима како време буде пролазило. „Ксено“ у њиховом имену би се могло задржати, али ће они вероватно постати много познатији свету у годинама које долазе.

Препоруке уредника

• Упознајте робота за бацање који мења игру и може савршено да опонаша било које људско бацање
• Упознајте цифру: робот са нојевим ногама који би вам једног дана могао испоручити пакете
• Упознајте Гхост Роботицс, Бостон Динамицс борбених ботова
• Хаковање фотосинтезе: Да ли вештачко лишће може да подстакне будућност?
• Упознајте робота који помаже лекарима у лечењу пацијената са коронавирусом