Videnskabsmænd skaber de første selv-reproducerende, levende robotter

Videnskabsmænd fra University of Vermont, Tufts University og Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ved Harvard University har skabt de første selv-reproducerende, levende robotter. Skabelsen fulgte opdagelsen af en ny form for biologisk reproduktion.

Forskningens resultater blev offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Levende Xenobots

Holdet er det samme, der byggede de første levende “Xenobots”, og de opdagede, at de computer-designede og håndsamlede organismer kan svømme ud i deres lille skål for at finde enkeltceller. De samler derefter hundredvis af dem sammen for at samle “baby”-Xenobots, der bliver til regulære Xenobots efter kun få dage.

De nye Xenobots kan derefter gå ud og bygge kopier af sig selv, gentage denne proces igen og igen.

Joshua Bongard, Ph.D., er en computervidenskabsmand og robotekspert ved University of Vermont. Han ledede forskningen sammen med andre.

“Med den rigtige design – vil de spontant selv-reproduceres,” sagde Bongard.

Holdet fik inspiration fra Xenopus laevis-frøen, hvor embryonale celler ville udvikle sig til hud.

Michael Levin, Ph.D., er professor i biologi og direktør for Allen Discovery Center ved Tufts University og co-leder af den nye forskning. Han er også medlem af Wyss Institute.

“De ville sidde på ydersiden af en tadpole, holde patogener ude og redistribuere slim,” sagde Levin. “Men vi giver dem en chance til at genforestille deres multicellularity.”

Douglas Blackiston, Ph.D., er medforfatter til forskningen og seniorforsker ved Tufts University og Wyss Institute. Han var ansvarlig for at samle Xenobot-“forældre” og udvikle den biologiske del af studiet.

“Mennesker har tænkt i lang tid, at vi har fundet ud af alle måder, liv kan reproducere eller replicere på. Men dette er noget, der aldrig er blevet observeret før,” sagde Blackiston.

“Dette er dybtgående,” fortsatte Levin. “Disse celler har genomet fra en frø, men, frie fra at blive til tadpoler, bruger de deres kollektive intelligens, en plasticitet, til at gøre noget forbløffende.”

Spontan Replication

Tidligere eksperimenter demonstrerede, hvordan Xenobots kunne designes til at udføre simple opgaver, men de nye viser, hvordan de biologiske objekter kan spontant replicere.

“Vi har det fulde, uændrede frøgenom, men det giver ingen hint om, at disse celler kan arbejde sammen på denne nye opgave,” sagde Levin.

Sam Kriegman, Ph.D., er hovedforfatter til studiet.

“Disse er frøceller, der replikerer på en måde, der er meget forskellig fra, hvordan frø gør det. Ingen dyre eller planter kendt til videnskaben replikerer på denne måde,” sagde Kriegman.

En af de største gennembrud i denne forskning var demonstrationen af kinematisk replication, som aldrig er blevet observeret på hele celler eller organismer.

Da dette er helt nyt territorie inden for robotteknologi, reagerer holdet på risikoen forbundet med sådan teknologi.

“Vi arbejder på at forstå denne egenskab: replication. Verden og teknologierne ændrer sig hurtigt. Det er vigtigt for samfundet som helhed, at vi studerer og forstår, hvordan dette fungerer,” sagde Bongard. “Det er ikke robotterne, der holder mig vågen om natten. Det, der udgør en risiko, er den næste pandemi; øget økologisk skade fra forurening; intensiverede trusler fra klimaforandring. Dette er et ideelt system til at studere selv-reproducerende systemer. Vi har en moralsk imperative til at forstå betingelserne, under hvilke vi kan kontrollere det, lede det, slukke det, forstærke det.”

De levende robotter holdes helt i et laboratorium, kan let slukkes og er godkendt af føderale, statlige og institutionelle etikkomitéer.

Holdet ser mange potentielle anvendelser for sådan teknologi, herunder regenerativ medicin.

“Hvis vi vidste, hvordan vi skulle fortælle samlinger af celler, hvad de skulle gøre, ville det ultimativt være regenerativ medicin – det er løsningen på traumatiske skader, fødselsdefekter, kræft og aldring,” sagde Levin. “Alle disse forskellige problemer er her, fordi vi ikke ved, hvordan vi kan forudsige og kontrollere, hvad grupper af celler vil bygge. Xenobots er en ny platform for at lære os.”