الروبوتات
Xenobots 2.0 هنا ولا يزال يتم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية للضفدع
نفس الفريق من علماء الأحياء وعلماء الكمبيوتر من جامعة تافتس وجامعة فيرمونت الذي أنشأ "xenobotsفي العام الماضي طورت الآن Xenobots 2.0. كانت نسخة العام الماضي عبارة عن آلات بيولوجية جديدة صغيرة ذاتية الشفاء تم إنشاؤها من خلايا الضفادع ، ويمكنها التنقل ، ودفع الحمولات ، والعمل كوحدة جماعية في بعض الحالات.
Xenobots 2.0 تحديث
Xenobots 2.0 الجديدة هي أشكال الحياة التي يمكنها تجميع جسم ذاتيًا من خلايا مفردة. إنهم لا يحتاجون إلى عضلات للتحرك ، بل إنهم أظهروا ذاكرة قابلة للتسجيل. بالمقارنة مع نظيراتها السابقة ، فإن الروبوتات الجديدة تتحرك بشكل أسرع وتتنقل في المزيد من البيئات ولديها عمر أطول. في الوقت نفسه ، لا يزال بإمكانهم العمل معًا وشفاء أنفسهم عند تعرضهم للتلف.
تم نشر البحث الجديد في الروبوتات العلم.
مع Xenobots 1.0 ، تم إنشاء الأتمتة بحجم ملليمتر "من أعلى إلى أسفل" ، مع وضع الأنسجة يدويًا والتشكيل الجراحي لجلد الضفدع وخلايا القلب ، مما ينتج عنه الحركة. مع الإصدار الجديد من التكنولوجيا ، تم بناؤها "من الأسفل إلى الأعلى".
تم أخذ الخلايا الجذعية من أجنة الضفدع الأفريقي المسمى Xenopus laevis ، وهذا مكنها من التجمع الذاتي والنمو إلى الأجسام الشبه الكروية. بعد بضعة أيام ، تمايزت الخلايا وأنتجت أهداب تتحرك ذهابًا وإيابًا أو تدور بطريقة معينة.
تزود هذه الأهداب الروبوتات الجديدة بنوع من "الأرجل" التي تمكنها من السفر بسرعة عبر الأسطح. في العالم البيولوجي ، غالبًا ما توجد الأهداب ، أو نتوءات صغيرة تشبه الشعر ، على الأسطح المخاطية مثل الرئتين. إنهم يساعدون عن طريق طرد المواد الغريبة ومسببات الأمراض ، لكن في Xenobots ، يقدمون حركة سريعة.
مايكل ليفين هو أستاذ متميز في علم الأحياء ومدير مركز Allen Discovery في جامعة Tufts. هو المؤلف المقابل للدراسة.
قال ليفين: "إننا نشهد اللدونة الرائعة للمجموعات الخلوية ، التي تبني" جسمًا "بدائيًا جديدًا يختلف تمامًا عن افتراضية - في هذه الحالة ، ضفدع - على الرغم من امتلاكه جينومًا طبيعيًا تمامًا". "في جنين الضفدع ، تتعاون الخلايا لتكوين شرغوف. هنا ، بعيدًا عن هذا السياق ، نرى أن الخلايا يمكنها إعادة استخدام أجهزتها المشفرة وراثيًا ، مثل الأهداب ، لوظائف جديدة مثل الحركة. إنه لأمر مدهش أن الخلايا يمكن أن تأخذ أدوارًا جديدة تلقائيًا وتخلق خططًا وسلوكيات جسدية جديدة دون فترات طويلة من الانتقاء التطوري لتلك الميزات ".
كان العالم الكبير دوج بلاكيستون مؤلفًا مشاركًا أول للدراسة جنبًا إلى جنب مع تقني الأبحاث إيما ليدر.
"بطريقة ما ، تم بناء Xenobots مثل الروبوتات التقليدية إلى حد كبير. نحن فقط نستخدم الخلايا والأنسجة بدلاً من المكونات الاصطناعية لبناء الشكل وخلق سلوك يمكن التنبؤ به ". قال بلاكيستون: "في نهاية علم الأحياء ، يساعدنا هذا النهج على فهم كيفية تواصل الخلايا أثناء تفاعلها مع بعضها البعض أثناء التطور ، وكيف يمكننا التحكم في تلك التفاعلات بشكل أفضل."
في UVM ، كان العلماء يطورون عمليات محاكاة حاسوبية صممت أشكالًا مختلفة من Xenobots ، مما ساعد في تحديد أي سلوكيات مختلفة تم عرضها في كل من الأفراد والمجموعات. اعتمد الفريق على مجموعة أجهزة الكمبيوتر العملاقة Deep Green في مركز الحوسبة المتقدمة Vermont التابع لـ UVM.
بقيادة علماء الكمبيوتر وخبير الروبوتات جوش بونجارد ، توصل الفريق إلى مئات الآلاف من الظروف البيئية من خلال استخدام خوارزمية تطورية. ثم تم استخدام عمليات المحاكاة لتحديد Xenobots التي يمكن أن تعمل معًا في أسراب لتجميع الحطام في حقل من الجسيمات.
نحن نعرف المهمة ، لكنها ليست واضحة على الإطلاق - بالنسبة للأشخاص - كيف يجب أن يبدو التصميم الناجح. هذا هو المكان الذي يأتي فيه الكمبيوتر العملاق ويبحث في مساحة جميع أسراب Xenobot الممكنة للعثور على السرب الذي يؤدي المهمة بشكل أفضل "، كما يقول بونجارد. "نريد أن تقوم Xenobots بعمل مفيد. في الوقت الحالي ، نمنحهم مهامًا بسيطة ، لكننا في النهاية نهدف إلى نوع جديد من الأدوات الحية التي يمكنها ، على سبيل المثال ، تنظيف المواد البلاستيكية الدقيقة في المحيط أو الملوثات في التربة ".
الإصدار الجديد من الروبوتات أسرع وأكثر كفاءة في مهام مثل جمع القمامة ، ويمكنها الآن تغطية الأسطح المسطحة الكبيرة. تتضمن الترقية الجديدة أيضًا قدرة Xenobot على تسجيل المعلومات.
تسجيل الذاكرة والشفاء الذاتي
الميزة الجديدة الأكثر إثارة للإعجاب في هذه التقنية هي قدرة الروبوتات على تسجيل الذاكرة ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لتعديل إجراءاتها وسلوكياتها. تم اختبار وظيفة الذاكرة المطورة حديثًا وأثبت إثبات المفهوم أنه يمكن تمديدها في المستقبل لاكتشاف الضوء وتسجيله ، ووجود التلوث الإشعاعي ، والملوثات الكيميائية ، وغير ذلك.
قال بونجارد: "عندما نجلب المزيد من القدرات إلى الروبوتات ، يمكننا استخدام محاكاة الكمبيوتر لتصميمها بسلوكيات أكثر تعقيدًا والقدرة على تنفيذ مهام أكثر تفصيلاً". "يمكننا تصميمها ليس فقط للإبلاغ عن الظروف في بيئتها ولكن أيضًا لتعديل وإصلاح الظروف في بيئتها."
النسخة الجديدة من الروبوتات قادرة أيضًا على الشفاء الذاتي بكفاءة عالية ، مما يدل على أنها قادرة على إغلاق غالبية التمزق الشديد بطول نصف سمكها في غضون خمس دقائق فقط.
تحمل Xenobots الجديدة القدرة على البقاء على قيد الحياة لمدة تصل إلى عشرة أيام في مخازن الطاقة الجنينية ، ويمكن تنفيذ مهامها بدون مصادر طاقة إضافية. إذا تم الاحتفاظ بها في العديد من العناصر الغذائية المختلفة ، فيمكن أن تستمر بأقصى سرعة لشهور.
