जेनोबोट्स 2.0 यहाँ हैं और अभी भी मेंढ़क के स्टेम सेल्स के साथ विकसित किए जा रहे हैं

टफ्ट्स यूनिवर्सिटी और वरमोंट यूनिवर्सिटी के जीवविज्ञानी और कंप्यूटर वैज्ञानिकों की उसी टीम ने जेनोबोट्स 2.0 विकसित किए हैं, जिन्होंने पिछले साल “जेनोबोट्स” बनाए थे। पिछले साल के संस्करण में नए, छोटे स्व-चिकित्सा जैविक मशीनें मेंढ़क की कोशिकाओं से बनाई गई थीं, और वे नेविगेट कर सकती थीं, पेलोड धक्का दे सकती थीं, और कुछ मामलों में एक सामूहिक इकाई के रूप में कार्य कर सकती थीं।

जेनोबोट्स 2.0

नए जेनोबोट्स 2.0 जीवन रूप हैं जो एकल कोशिकाओं से एक शरीर को स्व-चिकित्सा कर सकते हैं। उन्हें गति के लिए मांसपेशियों की आवश्यकता नहीं है, और उन्होंने甚至 रिकॉर्ड करने योग्य स्मृति का प्रदर्शन किया है। उनके पिछले समकक्षों की तुलना में, नए बॉट्स तेजी से चलते हैं, अधिक वातावरण में नेविगेट करते हैं, और लंबे समय तक जीवित रहते हैं। साथ ही, वे अभी भी एक साथ काम कर सकते हैं और खुद को नुकसान पहुंचाने पर स्वयं को चिकित्सा कर सकते हैं।

नई अनुसंधान को साइंस रोबोटिक्स में प्रकाशित किया गया था।

जेनोबोट्स 1.0 के साथ, मिलीमीटर-आकार के स्वचालन का निर्माण “टॉप डाउन” किया गया था, जिसमें ऊतक के मैनुअल प्लेसमेंट और मेंढ़क की त्वचा और हृदय कोशिकाओं के सर्जिकल आकार के साथ, जो गति का उत्पादन करता है। नई प्रौद्योगिकी के साथ, वे “बॉटम अप” के रूप में निर्मित किए गए थे।

मेंढ़क जेनोपस लेविस के भ्रूण से स्टेम सेल लिए गए थे, और इससे उन्हें स्वयं इकट्ठा करने और स्फेरोइड्स में विकसित करने में सक्षम बनाया गया था। कुछ दिनों के बाद, कोशिकाएं भिन्न हो गईं और सिलिया का उत्पादन किया जो आगे और पीछे या एक विशिष्ट तरीके से घूमता था।

इन सिलिया नए बॉट्स को एक प्रकार के “पैर” प्रदान करते हैं जो उन्हें तेजी से सतहों पर यात्रा करने में सक्षम बनाते हैं। जैविक दुनिया में, सिलिया, या छोटे बाल जैसे प्रोजेक्शन, अक्सर श्वसन प्रणाली जैसे फेफड़ों पर म्यूकस सतहों पर पाए जाते हैं। वे विदेशी सामग्री और रोगाणुओं को बाहर निकालने में मदद करते हैं, लेकिन जेनोबोट्स में, वे तेजी से गति प्रदान करते हैं।

माइकल लेविन टफ्ट्स यूनिवर्सिटी में जीवविज्ञान के एक प्रतिष्ठित प्रोफेसर और एलेन डिस्कवरी सेंटर के निदेशक हैं। वह अध्ययन के सहयोगी लेखक हैं।

“हम सेलुलर संग्रह की असाधारण प्लास्टिसिटी को देख रहे हैं, जो एक नए ‘शरीर’ का निर्माण करता है जो उनके डिफ़ॉल्ट – इस मामले में, एक मेंढ़क – से बहुत अलग है,尽管 इसमें एक सामान्य जीनोम है,” लेविन ने कहा। “एक मेंढ़क भ्रूण में, कोशिकाएं एक टैडपोल बनाने के लिए सहयोग करती हैं। यहाँ, उस संदर्भ से हटा दिए जाने पर, हम देखते हैं कि कोशिकाएं अपने जेनेटिक रूप से एन्कोडेड हार्डवेयर, जैसे सिलिया, को नए कार्यों जैसे गति के लिए पुनः उपयोग कर सकती हैं। यह आश्चर्यजनक है कि कोशिकाएं स्वतः नए भूमिकाएँ निभा सकती हैं और नए शरीर योजनाओं और व्यवहारों को बना सकती हैं जिनमें लंबे समय तक विकासवादी चयन की आवश्यकता नहीं होती है।”

वरिष्ठ वैज्ञानिक डग ब्लैकिस्टन अध्ययन के सह-पहले लेखक थे, साथ ही साथ अनुसंधान तकनीशियन एम्मा लेडरर।

“एक तरह से, जेनोबोट्स एक पारंपरिक रोबोट की तरह बनाए जाते हैं। केवल हम आकार और व्यवहार बनाने के लिए कृत्रिम घटकों के बजाय कोशिकाओं और ऊतकों का उपयोग करते हैं,” ब्लैकिस्टन ने कहा। “जीवविज्ञान के अंत में, यह दृष्टिकोण हमें यह समझने में मदद कर रहा है कि कोशिकाएं एक दूसरे के साथ कैसे संवाद करती हैं क्योंकि वे विकास के दौरान एक दूसरे के साथ बातचीत करती हैं, और हम उन बातचीत को कैसे नियंत्रित कर सकते हैं। “

यूवीएम में, वैज्ञानिक जेनोबोट्स के विभिन्न आकारों के कंप्यूटर सिमुलेशन विकसित कर रहे थे, जो व्यक्तिगत और समूहों में प्रदर्शित विभिन्न व्यवहारों की पहचान करने में मदद करते थे। टीम ने यूवीएम के वरमोंट एडवांस्ड कंप्यूटिंग कोर में डीप ग्रीन सुपरकंप्यूटर क्लस्टर पर भरोसा किया।

जोश बोंगार्ड के नेतृत्व में, कंप्यूटर वैज्ञानिकों और रोबोटिक्स विशेषज्ञों की टीम ने एक विकासवादी एल्गोरिदम का उपयोग करके सैकड़ों हजारों पर्यावरणीय स्थितियों का विकास किया। सिमुलेशन का उपयोग जेनोबोट्स की पहचान करने के लिए किया गया था जो कणों के एक क्षेत्र में मलबे को इकट्ठा करने के लिए झुंड में काम कर सकते थे।

हम जानते हैं कि कार्य, लेकिन यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं है – लोगों के लिए – एक सफल डिज़ाइन कैसा दिखना चाहिए। यहीं पर सुपरकंप्यूटर आता है और सभी संभावित जेनोबोट्स झुंडों के स्थान को खोजता है ताकि वह झुंड ढूंढ सके जो काम सबसे अच्छा करता है,” बोंगार्ड कहते हैं। “हम जेनोबोट्स को उपयोगी काम करना चाहते हैं। अभी हम उन्हें सरल कार्य दे रहे हैं, लेकिन अंततः हम एक नए प्रकार के जीवित उपकरण के लिए लक्ष्य बना रहे हैं जो महासागर में माइक्रोप्लास्टिक्स या मिट्टी में प्रदूषकों को साफ कर सकता है। “

नई बॉट्स का संस्करण कचरा संग्रह जैसे कार्यों में तेजी से और अधिक कुशल है, और वे अब बड़े समतल सतहों को कवर कर सकते हैं। नई अपग्रेड में जेनोबोट के लिए जानकारी रिकॉर्ड करने की क्षमता भी शामिल है।

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रिकॉर्डिंग मेमोरी और स्व-चिकित्सा

प्रौद्योगिकी की सबसे प्रभावशाली नई विशेषता बॉट्स की स्मृति रिकॉर्ड करने की क्षमता है, जिसका उपयोग उनके क्रियाओं और व्यवहारों को संशोधित करने के लिए किया जा सकता है। नए विकसित स्मृति कार्य का परीक्षण किया गया और प्रूफ ऑफ कॉन्सेप्ट ने प्रदर्शित किया कि इसे भविष्य में प्रकाश, रेडियोधर्मी प्रदूषण, रासायनिक प्रदूषकों और अधिक का पता लगाने और रिकॉर्ड करने के लिए विस्तारित किया जा सकता है।

“जब हम बॉट्स में अधिक क्षमताएं लाते हैं, तो हम कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके उन्हें अधिक जटिल व्यवहारों और अधिक जटिल कार्यों को करने की क्षमता के साथ डिज़ाइन कर सकते हैं,” बोंगार्ड ने कहा। “हम उन्हें न केवल उनके पर्यावरण में स्थितियों की रिपोर्ट करने के लिए डिज़ाइन कर सकते हैं, बल्कि उनके पर्यावरण में स्थितियों को संशोधित और मरम्मत भी कर सकते हैं। “

नई रोबोट भी बहुत कुशलता से स्वयं को चिकित्सा कर सकती हैं, जो यह प्रदर्शित करती है कि वे अपनी मोटाई के आधे हिस्से को केवल पांच मिनट में बंद करने में सक्षम हैं।

नए जेनोबोट्स भ्रूण ऊर्जा भंडार पर दस दिनों तक जीवित रहने की क्षमता को बनाए रखते हैं, और उनके कार्यों को किसी अतिरिक्त ऊर्जा स्रोत के बिना किया जा सकता है। यदि उन्हें विभिन्न पोषक तत्वों में रखा जाता है, तो वे महीनों तक पूरी गति से जारी रह सकते हैं।