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「细胞」首个活体机器人诞生 可编程会自愈超级计算机设计

「细胞」首个活体机器人诞生 可编程会自愈超级计算机设计
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【「细胞」首个活体机器人诞生 可编程会自愈超级计算机设计】首个活体机器人
【「细胞」首个活体机器人诞生 可编程会自愈超级计算机设计】北京联盟资讯 >>> 原始标题：全球首个活体机器人诞生：可编程 ， 会自愈 ， 由超级计算机设计
科学家们创造了世界上第一个由青蛙干细胞生成的有生命的自愈机器人 。
当地时间 1 月 13 日 ， 美国佛蒙特大学（University of Vermont）在其官网上发布新闻稿 ， 宣称佛蒙特大学与塔夫茨大学（Tufts University）的研究团队共同开展研究 ， 利用非洲爪蟾早期胚胎中的皮肤细胞和心脏细胞 ， 创造出了首个活体机器人"xenobots"（异种机器人） 。 这项研究已发表在 1 月 13 日的世界顶级学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上 。
雷锋网了解到 ， xenobots 以非洲爪蛙的名字"Xenopus laevis"命名 ， 不到 1 毫米宽的 xenobots 可以向目标移动 ， 也可拿起物体（比如需要运送到患者体内特定位置的药物） ， 受伤后还可自愈伤口 。
佛蒙特大学计算机科学家、机器人专家 Joshua Bongard 是这项研究的联合负责人 ， 他表示：
 它们既不是传统的机器人 ， 也不是已知的一种动物物种 。 这是一种新的人工制品--一种活的、可编程的有机体 。
xenobots 由佛蒙特大学的超级计算机设计 ， 然后由塔夫茨大学的生物学家组装和测试 。 塔夫茨大学再生与发育生物学中心主任 Michael Levin 说：
不难想象 ， 这些机器人有很多其他机器做不到的应用 ， 比如寻找有害化合物或放射性污染物、在海洋中收集微塑料、在动脉中穿行 ， 清除牙菌斑等等 。
"定制"的生命系统
众所周知 ， 至少自农业出现以来 ， 人类就一直在为自身利益操纵生物 ， 基因编辑也越来越普遍 。 过去几年里 ， 人类已经通过模仿其他动物的体型 ， 制造出了一些人造生物 ， 但研究小组表示 ， 这是有史以来第一次"完全从头开始设计的生物机器" 。
大体上 ， xenobots 的创造过程有两步 。
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首个活体机器人
第一步 ， 利用佛蒙特大学的佛蒙特高级计算核心（Vermont Advanced Computing Core）的 Deep Green 超级计算机集群 ， 研究团队（包括第一作者和博士生 Sam Kriegman）用了几个月的时间 ， 用进化算法为这一新的生命形式设计了上千个设计 。
为完成任务（比如朝一个方向移动） ， 计算机会一遍遍地将几百个模拟细胞重新组合成无数的形式或身体形状 。 随着程序的运行--由关于单个青蛙皮肤和心脏细胞能做什么的生物物理学基本规则驱动--更成功的模拟生物被保存、优化 ， 而失败的则被抛弃 。 在对算法进行 100 次独立运行之后 ， 科学家选出了最满意的设计 ， 用于下一步研究 。
第二步 ， Michael Levin 带领的塔夫茨大学团队和显微外科医生 Douglas Blackiston 要做的就是关键一步--将电脑设计变成现实 。
他们先从非洲蛙种非洲爪蟾的胚胎中收集干细胞 ， 将其分离成单个细胞并孵育 ， 然后用小镊子和更小的电极 ， 将细胞切割并在显微镜下连接 ， 使其非常接近于计算机指定的设计 。
这样 ， 这些细胞被组装成了自然界从未见过的形体 ， 随后它们便开始一起工作了 。 经过上述一番操作 ， 皮肤细胞形成了一个更加被动的结构 ， 而心肌细胞原本无序的收缩则在电脑设计的指导下 ， 在自组织模式的帮助下 ， 产生有序的向前运动 ， 这也就是机器人实现自行移动的关键 。
当然 ， 在研究过程中 ， 难免会有一些意想不到的结果 ， 但有时这些结果也促成了新的发现 。
研究者们注意到 ， 这些可重组的有机体能够以一种连贯的方式移动 ， 并且在胚胎能量储存的驱动下 ， 用数天甚至数周时间探索它们的水环境 ， 但是反过来的时候却失败了 ， 就像甲虫翻跟头一样 。


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