Xenobotlar: Sürüler Halinde Çalışan Canlı, Biyolojik Robotlar

2020'de Dünya'ya yeni bir yaşam formu geldi. Daha spesifik olarak, bir laboratuvara ulaştı: Massachusetts'teki Tufts Üniversitesi'ndeki Levin Laboratuvarı. Uzaylı türleri söz konusu olduğunda, bunlar küçük yeşil adamlar ya da başka bir bilim kurgu klişesi değildi. Daha çok bir Petri kabında yavaş yavaş hareket eden küçük siyah ince kum lekelerine benziyorlardı. Ve dünya dışı tanımda uzaylı olmasalar da, kesinlikle tuhaf olmaları anlamında öyleler. Bu sözde "ksenobotlar", bildiğimiz şekliyle robot teknolojisinin geleceğine işaret edebilecek canlı, biyolojik otomatlardır.

"Bunlar klasik organizma tanımına uymuyor çünkü üreyemiyorlar; ancak güvenlik açısından bu bir kusur değil, bir özellik." Douglas BlackistonTufts Üniversitesi Allen Keşif Merkezi'nden kıdemli bir bilim insanı, Digital Trends'e şunları söyledi: “Onlar 'kusurlu bir organizma' olarak sınıflandırılabilirler. Ancak bence robot olarak nitelendirilebilirler. Her ne kadar yaşıyor olsalar da, belirli bir amaç için sıfırdan inşa edilmişlerdir. Bunlar doğada var olan ya da olabilecek bir şey değil; insan yapımı bir yapı.”

Yaşayan robot sürüleri

Hadi yedekleyelim. Geçen yıl Tufts'taki araştırmacılar dünyanın ilk küçük, canlı, kendi kendine çalışan robotlarını yarattı. Bu ksenobotlar bir sürü halinde çalışacak şekilde tasarlandı: Yürümek, yüzmek, saçmaları itmek, yük taşımak ve "toplamak" için birlikte çalışmak enkaz, tabaklarının yüzeyi boyunca düzgün yığınlar halinde dağılmış durumda. Haftalarca yemek yemeden hayatta kalabiliyorlar ve sonrasında kendilerini iyileştirebiliyorlar yırtılmalar. Ah, bir de yapay zeka tarafından yeniden yapılandırılan kurbağa parçalarından yapılmışlar.

Tufts araştırmacıları, ksenobotları yaratmak için taze kurbağa embriyolarından (kurbağa türüne kurbağa adı verilir) deri hücreleri aldı. Xenopus laevis) ve onları yeni bir ortamda "çok hücreliliğini yeniden başlatmaya" teşvik etti. Embriyonun geri kalanından kurtulan bu deri hücreleri, Michael LevinLevin Laboratuvarı'na adını veren bilim adamı, kendine özgü yapısı ve davranışıyla tamamlanmış bir "proto-yaratık" olarak adlandırıyor.

Tufts bilim insanları fiziksel ksenobot organizmalarını yaratırken, araştırmacılar da University of the University'de paralel olarak çalışıyorlardı. Vermont, yararlı performanslar sergilemek amacıyla bu yaşayan robotları birleştirmenin yollarını denemek ve bulmak amacıyla simülasyonlar yürütmek için bir süper bilgisayar kullandı. görevler.

“Yapay zeka kullanıyoruz. Blackiston, "sanal bir dünyada farklı robot tasarımlarını 'geliştirmek'" dedi. "Bilgisayara 'düz bir çizgide yürüyebilen bir robot yapmak' gibi bir görev veriliyor ve bilgisayar, milyonlarca farklı robot kombinasyonunu bir araya getiriyor. sorunu çözene kadar sanal hücreler… Daha sonra bilgisayar bana bir plan veriyor ve ben de geçimimi sağlamak için hücreleri birbirine bağlamaya başlıyorum versiyon. Yani bir bakıma bilgisayardan emir alıyorum.”

Bir çalışmayla ilgili ilk makale, yaşayan robotların var olduğuna ve A.I. Onları basit şeyler yapacak şekilde tasarlayabilir, geçen yıl yayınlandı. İkinci bir makale, yakın zamanda yayınlandı Bilim Robotiği, bunların kullanışlı araçlara dönüştürülmesi için adımların atıldığını gösteriyor.

Tamamlayıcı soru

Geleneksel gelişim biyolojisi, meyve sineği, fare ve kurbağa gibi standart model sistemlere ve bunların genomlarının, belirli bir vücut türünü oluşturan donanımı nasıl kodladığına odaklanmıştır. Ksenobotlar Levin ve araştırmacı arkadaşları, onun Digital Trends'e "tamamlayıcı soru" olduğunu söylediği şey üzerinde çalışıyorlar. Bu, aşağıdakileri ilgilendirmektedir: "yaşam yazılımının yeniden programlanabilirliği" ve genetik olarak normal hücrelerin kendilerinden oldukça farklı bir şey inşa etmeye ikna edilip edilmeyeceği biyolojik varsayılan.

"Bence bu, biyologların standart araç setine sayısız yeni yaşam formunun eklendiği ve onlara nerede olduğunu sormalarını sağlayan yeni bir yaklaşımın başlangıcı. vücut planlarının kaynağı, hücreler arasındaki işbirliğinin nasıl çalıştığı, hücresel kolektif zekanın nasıl uygulandığı ve hücre gruplarını istediğimizi yapmaya nasıl teşvik edebileceğimizdir." dedi Levin. "Bu sadece genom ve anatomi arasındaki ilişkiye ışık tutmakla kalmıyor, çünkü ksenobotlarımız tamamen standart bir kurbağaya sahip." genom - ama aynı zamanda yararlı sentetik canlı makineleri mümkün kılar ve bize, genomun kurallarını anlamamız için yeni bir sanal alan sağlar. morfogenez.”

Biyolojik robot fikri yeni değil. Aslına bakılırsa, robotların büyük ölçüde sağlamlaştırılmış, metalik varlıklar olduğu yönündeki modern anlayıştan öncesine ait olduğu söylenebilir. 1920 tarihli bilim kurgu oyununda "robot" terimini türeten Çek oyun yazarı Karel Čapek'in hayal ettiği robotlar Rossum'un Evrensel Robotları biyolojik niteliktedir. Sentetik organik malzeme kullanılarak bir fabrikada yaratılıyorlar, bu da onları makinelerden ziyade modern android fikrine daha çok benzetiyor.

Diğer gerçek hayattaki araştırmacılar da doğal dünyayı ve makine dünyasını ilginç şekillerde birleştirmenin yollarını aradılar. Avrupa Birliği tarafından finanse edilen Flora Robotica programı "robotlar ve doğal bitkiler arasındaki yakından bağlantılı simbiyotik ilişkileri geliştirmeyi ve araştırmayı ve bir bitki-robotun potansiyellerini keşfetmeyi" amaçlamaktadır. toplum mimari eserler ve yaşam alanları üretebilir.” Bu arada Deniz Kuvvetleri Araştırma Dairesi tarafından finanse edilen bir proje de inşaata odaklanıyor bir sırt çantası taşıyan cyborg çekirgelerden oluşan böcek ordusu bomba tespiti gibi görevleri gerçekleştirmek için. Çin'deki Zhejiang Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, insanların Farelerin hareketlerini zihin kontrolü beyin-beyin arayüzü adı verilen bir teknoloji aracılığıyla. Geçen yıl Stanford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar Canlı denizanasında düşük güçlü mikroelektronik doğal itiş güçlerini arttırma hedefiyle. Ve benzeri.

Yeni bir biyolojik organizma

Bu projelerle ksenobotlar arasındaki fark, ikincisinin biyolojik bir organizmanın yeteneklerini artırmak için yalnızca teknolojik bileşenleri kullanmamasıdır; tamamen yapay bir robot gibi kontrol edilebilecek veya en azından kontrol edilecek tamamen yeni bir biyolojik organizma yaratır.

"Yapay zeka tarafından tasarlanan ksenobotlar, hem robotun hem de organizmanın tanımlarını çürütüyor çünkü her ikisinin de özelliklerini bünyesinde barındırıyorlar." Josh BongardVermont Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri Bölümü'nden bir profesör, Digital Trends'e şunları söyledi: “Onlar robotlara benziyorlar çünkü insanlar için bazı yararlı işlevleri özerk bir şekilde yerine getirmek üzere tasarlandılar. Ama aynı zamanda genetik olarak değiştirilmemiş, çok farklı biçim ve işlevlere itilmiş kurbağalar olmaları anlamında da organizmalardır.”

Yaratıcıları, Xenobot'ların hem uzak hem de yakın vadede bir dizi farklı uygulamaya sahip olacağının sözünü veriyor. Levin, amfibi hücrelerinin kullanılması nedeniyle yakın vadeli olasılıkların çevre temizliği ve algılamayı içerebileceğini öne sürdü. Yaklaşık bir hafta içinde biyolojik olarak parçalanabilen dış mekan sıcaklığındaki suda yaşamak, onları bu türler için mükemmel bir şekilde uygun hale getirebilir. senaryolar. Robotlar tehlikeli kimyasalları metabolize edebiliyor ve çok küçük miktarlardaki kirletici maddeleri algılayabiliyor. Hatta çevresel deneyimleri kaydetmenin temel, şu anda ilkel yolları bile var; kırmızı renkte parlıyor ve belirli koşullara maruz kaldığında şekil değiştiriyor.

Blackiston, "Çevre açısından bakıldığında bunlar biyolojik tespit ve biyolojik iyileştirme için kullanılabilir" dedi. "Yaşayan robotları kirletici maddeleri algılayacak ve onları bulup yok edecek şekilde programlayabiliriz. İşlerini bitirdikten sonra, arkalarında herhangi bir yapay atık bırakmadan, çevrede zararsız bir şekilde parçalanabiliyorlar.”

Uzun vadeli vizyon rejeneratif tıbba odaklanmıştır. "Biyotıpla ilgili hemen hemen tüm sorunlar - travmatik yaralanma, yaşlanma, kanser, doğum kusurları - Hücre kolektiflerini istediğimiz karmaşık organları inşa etmeye nasıl motive edeceğimizi bilseydik mağlup olurduk" dedi. Levin.

Araştırmacılar, farklı kullanım durumları için çeşitli hücre türlerinden botlar oluşturmanın mümkün olacağını düşünüyor. Blackiston, "Benzer bir sistemi bir insan hastaya ilaç vermek veya bir yaralanmanın ardından onarım sürecine yardımcı olmak için kullanmayı hayal edebilirsiniz" dedi. "Bir hastanın kendi kök hücrelerinden yapılırsa, bu, işini bitirdikten sonra hastadan doğal olarak temizlenen biyouyumlu robotlar yapmamıza olanak tanır."

Zorlukları çözme

Bu aşamaya ulaşılmadan önce yapılacak daha çok iş var. Zorluklardan biri botların en iyi şekilde nasıl kontrol edileceğiyle ilgilidir. Bongard, "[Bu sorun] şimdilik tam bir gizem olarak kalıyor" dedi. "Bunun üzerinde çalışıyoruz ve çok uzak olmayan bir gelecekte rapor edeceğimiz yeni sürprizlerin olmasını umuyoruz."

Blackiston, konseptlerden birinin robotları, yaşlandıkça potansiyel olarak gelişebilecek doğuştan gelen biyolojik davranışlarla programlamayı içerdiğini söyledi. Başka bir deyişle, ksenobotlar bir amaç için "doğabilir" ve yaşlandıkça başka bir amaç için hareket edebilirler.

Diğer bir engel ise botların üretiminin hızlandırılmasıdır. Şu anda ksenobotların elle yapılması gerekiyor; Blackiston, bunun "mikroskop altında çok fazla zaman ve çok fazla ince motor kontrolü gerektirdiğini" belirtti. Araştırmacılar, tüm süreci otomatikleştirmek için 3 boyutlu biyoyazıcıları uyarlamanın yollarını arıyorlar ve bu da yaşayan robotlar için bir tür taşıma bandı üretim hattı ortaya çıkarıyor.

Kesin olan bir şey var: Zaman geçtikçe ksenobotlar hakkında çok daha fazla şey duyacağız. İsimlerindeki “xeno” kalıcı olabilir ancak bunların önümüzdeki yıllarda dünyaya çok daha aşina hale gelmesi muhtemel.

Editörlerin Önerileri

• Her türlü insan atışını mükemmel şekilde taklit edebilen, oyunun kurallarını değiştiren atış robotuyla tanışın
• Digit ile Tanışın: Bir gün size paket teslim edebilecek devekuşu bacaklı robot
• Savaş robotlarının Boston Dynamics'i Ghost Robotics ile tanışın
• Fotosentezi hacklemek: Yapay yapraklar geleceği besleyebilir mi?
• Doktorların koronavirüs hastalarını tedavi etmesine yardımcı olan robotla tanışın