當您從青蛙胚胎中取出細胞，並將它們培育成由演算法“進化”而來的新生物體時，會發生什麼？您會得到研究人員稱之為世界首個“活體機器”的東西。
儘管最初的 幹細胞 來自青蛙——非洲爪蟾 Xenopus laevis ——但這些所謂的異種機器人 (xenobots) 與任何已知的兩棲動物都不相似。一項新的研究表明，這些微小的團塊只有 0.04 英寸（1 毫米）寬，由生物學家組裝成計算機模型設計的身體的活體組織構成。
科學家最近報告稱，這些可移動的生物體可以獨立和集體移動，可以自我修復傷口並在一段時間記憶體活數週，並且可能用於在患者體內運輸藥物。
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“它們既不是傳統的機器人，也不是已知的動物物種，”研究合著者、佛蒙特大學的計算機科學家和機器人專家 Joshua Bongard 在一份宣告中說。“這是一種新型的人造物：一種活著的、可程式設計的生物體。”
演算法塑造了異種機器人 (xenobots) 的進化。主要研究作者、佛蒙特大學計算機科學系進化機器人學博士候選人 Sam Kriegman 在伯靈頓表示，它們從皮膚和心臟幹細胞生長成由數百個細胞組成的組織團塊，這些團塊透過心肌組織產生的脈衝移動。
“沒有來自遙控器或生物電的外部控制。這是一個自主體——它幾乎像一個上發條的玩具，”Kriegman 告訴 Live Science 說。
生物學家向計算機輸入了自主異種機器人 (xenobots) 的約束條件，例如其組織的最大肌肉力量以及它們如何在水環境中移動。然後，該演算法產生了多代微小生物體。效能最佳的機器人將在演算法內部“繁殖”。正如進化在自然界中發揮作用一樣，最不成功的形式將被計算機程式刪除。
“最終，它能夠為我們提供實際上可以轉移到真實細胞的設計。這是一個突破，”Kriegman 說。
然後，研究作者將這些設計變為現實，將幹細胞拼接在一起，形成由進化演算法設計的自驅動 3D 形狀。皮膚細胞將異種機器人 (xenobots) 固定在一起，而心臟組織在它們“身體”特定部位的跳動推動著這些機器人 (bots) 在培養皿的水中移動數天甚至數週之久，而無需額外營養，據該研究稱。Kriegman 說，這些機器人 (bots) 甚至能夠修復嚴重的損傷。
“我們幾乎將活體機器人切成兩半，它的細胞自動將它的身體重新拉合起來，”他說。
“我們可以想象這些活體機器人有許多其他機器無法完成的有用應用，”研究合著者、馬薩諸塞州塔夫茨大學再生與發育生物學中心主任 Michael Levin 說。這些應用可能包括針對有毒洩漏物或放射性汙染物、收集海洋微塑膠，甚至清除人體動脈中的斑塊，Levin 在一份宣告中說。
介於機器人和生物體之間的造物是科幻小說中流行的主題；想想“終結者”電影中的殺人機器或“銀翼殺手”世界中的複製人。Levin 說，所謂活體機器人以及使用技術創造生物體的前景，自然會引起一些人的擔憂。
“這種恐懼並非沒有道理，”Levin 說。“當我們開始擺弄我們不理解的複雜系統時，我們將得到意想不到的後果。”
然而，他補充說，在像異種機器人 (xenobots) 這樣的簡單有機形式的基礎上進行構建也可能帶來有益的發現。
“如果人類要生存到未來，我們需要更好地理解複雜特性是如何從簡單規則中產生的，”Levin 說。
該研究結果於 1 月 13 日線上發表在《美國國家科學院院刊》雜誌上。
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