Xenobots 2.0 sinn hei an nach ëmmer mat Frog Stammzellen entwéckelt

Datselwecht Team vu Biologen a Computerwëssenschaftler vun der Tufts University an der University of Vermont, déi den "xenobotsD'lescht Joer hunn elo Xenobots 2.0 entwéckelt. D'lescht Joer Versioun waren nei, kleng selbstheilend biologesch Maschinnen, déi aus Frogzellen erstallt goufen, a si konnten navigéieren, Notzlaascht drécken an a verschiddene Fäll als kollektiv Eenheet handelen.

Xenobots 2.0 

Déi nei Xenobots 2.0 si Liewensformen déi e Kierper aus eenzel Zellen selwer zesummesetzen kënnen. Si erfuerderen keng Muskelen fir ze beweegen, a si hu souguer opgeholl Erënnerung bewisen. Am Verglach mat hire fréiere Kollegen beweegen déi nei Bots méi séier, navigéieren nach méi Ëmfeld an hunn méi laang Liewensdauer. Zur selwechter Zäit kënne se nach ëmmer zesumme schaffen a sech selwer heelen wann se beschiedegt ginn. 

Déi nei Fuerschung gouf publizéiert am Science Robotics. 

Mat den Xenobots 1.0 goufen d'millimetergréisst Automatisatiounen "top down" konstruéiert, mat der manueller Plazéierung vum Tissu an der chirurgescher Form vu Froschhaut a Herzzellen, déi Bewegung produzéiert. Mat der neier Versioun vun der Technologie goufen se "ënnen no uewen" gebaut.

Stammzellen goufen aus den Embryonen vum afrikanesche Frog genannt Xenopus laevis geholl, an dëst huet hinnen erlaabt sech selwer ze sammelen an zu Sphäroiden ze wuessen. No e puer Deeg hunn d'Zellen differenzéiert a produzéiert Cilien, déi sech zréck a vir oder op eng spezifesch Manéier rotéiert hunn.

Dës Cilia ginn déi nei Bots mat enger Aart vu "Been" déi et hinnen erlaabt séier iwwer Flächen ze reesen. An der biologescher Welt, Cilia, oder kleng Hoer-ähnlech Projektiounen, ginn dacks op Schleimfläche wéi d'Lunge fonnt. Si hëllefen andeems se auslännesch Material a Pathogenen ausdrécken, awer an de Xenobots bidden se séier Bewegung.

De Michael Levin ass en Distinguished Professor of Biology an Direkter vum Allen Discovery Center op der Tufts University. Hien ass den entspriechende Auteur vun der Etude.

"Mir sinn Zeien vun der bemierkenswäerter Plastizitéit vun celluläre Kollektiven, déi e rudimentären neie 'Kierper' bauen, deen zimmlech ënnerscheed ass vun hirem Standard - an dësem Fall, e Fräsch - trotz engem komplett normale Genom", sot de Levin. "An engem Fräschembryo kooperéiere Zellen fir en Tadpole ze kreéieren. Hei, aus deem Kontext geläscht, gesi mir datt Zellen hir genetesch kodéiert Hardware, wéi Cilia, fir nei Funktiounen wéi Lokomotioun kënnen nei zielen. Et ass erstaunlech datt Zellen spontan nei Rollen iwwerhuelen an nei Kierperpläng a Verhalen kreéieren ouni laang Perioden vun evolutiver Selektioun fir dës Features.

Senior Wëssenschaftler Doug Blackiston war Co-éischt Autor vun der Etude zesumme mat Fuerschung Techniker Emma Lederer. 

"Op eng Manéier sinn d'Xenobots sou wéi en traditionelle Roboter konstruéiert. Nëmme mir benotze Zellen a Stoffer anstatt kënschtlech Komponenten fir d'Form ze bauen an prévisibel Verhalen ze kreéieren. sot Blackiston "Am Biologie Enn, dës Approche hëlleft eis ze verstoen wéi Zellen kommunizéieren wéi se matenee wärend der Entwécklung interagéieren, a wéi mir dës Interaktioune besser kënne kontrolléieren."

Iwwer UVM hunn d'Wëssenschaftler Computersimulatioune entwéckelt, déi verschidde Forme vun den Xenobots modelléiert hunn, déi gehollef hunn all verschidde Verhalen z'identifizéieren, déi a béid Individuen a Gruppen ausgestallt goufen. D'Team huet sech op den Deep Green Supercomputercluster am UVM's Vermont Advanced Computing Core vertraut. 

Leed vun Informatiker a Robotik Expert Josh Bongard, huet d'Team Honnerte vun Dausende vun Ëmweltbedéngungen duerch d'Benotzung vun engem evolutiven Algorithmus komm. D'Simulatioune goufen dunn benotzt fir Xenobots z'identifizéieren, déi a Schwarm zesummeschaffe kënnen, fir Schutt an engem Feld vu Partikelen ze sammelen.

Mir kennen d'Aufgab, awer et ass guer net offensichtlech - fir d'Leit - wéi en erfollegräichen Design soll ausgesinn. Do kënnt de Supercomputer eran a sicht iwwer de Raum vun alle méigleche Xenobot-Schwärmen fir dee Schwarm ze fannen deen d'Aarbecht am Beschten mécht“, seet de Bongard. "Mir wëllen datt Xenobots nëtzlech Aarbecht maachen. De Moment gi mir hinnen einfach Aufgaben, awer schlussendlech ziele mir op eng nei Aart vu Liewensinstrument, dat zum Beispill Mikroplastik am Ozean oder Verschmotzung am Buedem kann botzen.

Déi nei Versioun vun de Bots si méi séier a méi effizient bei Aufgaben wéi Müllsammlung, a si kënnen elo grouss flaach Flächen ofdecken. Den neien Upgrade enthält och d'Fäegkeet fir den Xenobot fir Informatioun opzehuelen.

Recording Memory an Self-Healing

Déi beandrockendst nei Feature vun der Technologie ass d'Fäegkeet fir d'Bots fir Erënnerung opzehuelen, wat dann benotzt ka ginn fir seng Handlungen a Verhalen z'änneren. Déi nei entwéckelt Erënnerungsfunktioun gouf getest an de Beweis vum Konzept huet bewisen datt et an Zukunft verlängert ka ginn fir Liicht z'entdecken an opzehuelen, d'Präsenz vu radioaktive Kontaminatioun, chemesche Verschmotzung, a méi. 

"Wa mir méi Fäegkeeten an d'Bots bréngen, kënne mir d'Computer Simulatioune benotze fir se mat méi komplexe Verhalen ze designen an d'Fäegkeet fir méi ausgeglach Aufgaben auszeféieren", sot Bongard. "Mir kéinte se potenziell designen net nëmme fir Konditiounen an hirer Ëmwelt ze berichten, awer och fir Konditiounen an hirer Ëmwelt z'änneren an ze reparéieren."

Déi nei Versioun vun de Roboter sinn och fäeg sech ganz effizient selwer ze heelen, ze beweisen datt se fäeg sinn d'Majoritéit vun enger schwéierer Volllängt-Laseratioun d'Halschent vun hirer Dicke bannent nëmme fënnef Minutten zouzemaachen.

Déi nei Xenobots iwwerdroen d'Fäegkeet fir bis zu zéng Deeg op embryonalen Energiegeschäfter ze iwwerliewen, an hir Aufgabe kënnen ouni zousätzlech Energiequelle gemaach ginn. Wann se a verschiddene verschiddenen Nährstoffer gehale ginn, kënne se Méint laang op voller Geschwindegkeet weidergoen.