可自愈活体编程机器人|全新医疗方式,亦或现实版《异星觉醒》?

1月14日,由美国佛蒙特大学和塔弗茨大学团队在顶级学术期刊《美国科学院院报》(PNAS)上发表的一篇文章“A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms”,引起业界哗然。该研究团队宣布:它们创造了全球首个用细胞做成的活体机器人,它们把这些活的,可编程的,并且具有自我修复功能的机器人命名为Xenobots。

可自愈活体编程机器人|全新医疗方式,亦或现实版《异星觉醒》?

Xenobots是采用青蛙表皮细胞和心脏细胞重组的,可以在水性介质中行动,是一种从未在地球上出现过的全新的生命形式。这一研究,也让人想起了2017年的热播电影《异星觉醒》以及系列电影《终结者》。很多网友看到这个科学研究报道后后,不禁表示:“What are you 弄啥咧?!”

可自愈活体编程机器人|全新医疗方式,亦或现实版《异星觉醒》?

《异星觉醒》海报

如今,这不是科幻电影,也不是小说情节,而是真切切出现在现实的科学研究中。不过,不同于《异星觉醒》中的火星生命体,Xenobots尚未具有神经系统和认知能力

Xenobots诞生记

Xenobots由非洲爪蛙心脏细胞(收缩细胞)和表皮细胞(被动细胞)结合而成,总长度不到1毫米。这项研究由佛蒙特大学(UVM)计算机科学系教授约书亚·邦加(Joshua Bongard)团队主导,依据佛蒙特大学的超级计算机集群Deep Green设计出来的模型,然后由塔夫茨大学生物系教授迈克尔·莱文团队进行机器人的组装。这是一次跨“计算机+生物”领域的完美合作。

Xenobots的诞生:

从爪蛙胚胎干细胞中分化得到的心脏细胞和表皮细胞;

将两种细胞单独培养后,将二者慢慢进行重建;

在超级计算能力超强的集群上,用类似自然选择的方式,演算进化算法;

按照模拟出来的算法设计,对这个重塑的细胞进行“雕琢”。

(代码已开源,可在Github上查看)

应用前景与担忧:

大多数技术是由钢铁、混凝土、化学制品和塑料制成的,随着时间的推移会降解,并产生有害的生态和健康副作用。因此,利用自我更新和生物相容的材料来建造技术是有用的,理想的候选材料是生命系统本身。Xenobots就是这样一种可完全可生物降解的新材料。

通过心脏细胞产生的收缩,Xenobot能在水性介质中移动(直线行进,或者转圈圈)。并且它还具有自我修复能力,即便被损坏或撕裂,也能自行复制和修复,然后继续活动。

可自愈活体编程机器人|全新医疗方式,亦或现实版《异星觉醒》?

Xenobot能在水性介质中移动

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Xenobot具有自我修复能力

这些特性使它们未来有被应用于清理海洋中的微塑料污染,定位和消化有毒物质,或者作为可生物降解的药物输送机器人进入人体血管,精准输送药物、清除动脉壁上的斑块等。

但是一旦未来技术发展,使这些活体机器人具有神经系统和认知能力,很可能会带来新的道德问题

。 但不可否认何,AI在医学领域的应用已经开始逐一落地,包括脑癌,乳腺癌,眼科疾病的诊断等等。这是一个万物可编程的时代,活体机器人也不再是科幻片的专属,它们将在未来成为现实。 但技术带来的负面影响,其实跟 AI 技术的关系并不大,而是与人类的控制有关。希望在人类的指导下,类似《终结者》的机器人掌控世界的毁灭性灾难不会真的出现,更希望新的技术可以给我们带来医疗领域的全新飞跃。


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