Xenobots 2.0 се тука и сè уште се развиваат со матични клетки од жаба

Истиот тим од биолози и компјутерски научници од Универзитетот Тафтс и Универзитетот во Вермонт што го создадоа „Ксеноботи“ минатата година сега развија Xenobots 2.0. Минатогодишната верзија беа нови, ситни биолошки машини за самолекување создадени од клетки од жаба, и тие можеа да навигираат, да туркаат носивост и да дејствуваат како колективна единица во некои случаи.

Xenobots 2.0 

Новите Xenobots 2.0 се форми на живот кои можат сами да состават тело од единечни клетки. Тие не бараат мускули за да се движат, па дури и покажаа меморија што може да се запише. Во споредба со нивните претходни колеги, новите ботови се движат побрзо, се движат во уште повеќе средини и имаат подолг животен век. Во исто време, тие сè уште можат да работат заедно и да се лекуваат кога се оштетени. 

Новото истражување е објавено во Наука Роботика. 

Со Xenobots 1.0, автоматиите со големина на милиметар беа конструирани „одозгора надолу“, со рачно поставување на ткиво и хируршко обликување на кожата на жабата и срцевите клетки, што произведува движење. Со новата верзија на технологијата, тие беа конструирани „од долу нагоре“.

Матичните клетки биле земени од ембрионите на африканската жаба наречена Xenopus laevis, и тоа им овозможило да се соберат сами и да прераснат во сфероиди. По неколку дена, клетките се диференцираат и произвеле цилии кои се движеле напред-назад или ротираат на специфичен начин.

Овие цилии им обезбедуваат на новите ботови еден вид „нозе“ што им овозможува брзо патување низ површините. Во биолошкиот свет, цилиите, или ситни проекции налик на влакна, често се наоѓаат на мукозните површини како што се белите дробови. Тие помагаат со истиснување на странски материјал и патогени, но кај Xenobots тие нудат брзо движење.

Мајкл Левин е угледен професор по биологија и директор на Центарот за откривање Ален на Универзитетот Тафтс. Тој е соодветен автор на студијата.

„Сведоци сме на извонредната пластичност на клеточните колективи, кои градат рудиментарно ново „тело“ кое е сосема различно од нивното стандардно - во овој случај, жаба - и покрај тоа што имаат сосема нормален геном“, рече Левин. „Кај ембрионот на жаба, клетките соработуваат за да создадат полноглавец. Овде, отстранети од тој контекст, гледаме дека клетките можат повторно да го наменат својот генетски кодиран хардвер, како цилиите, за нови функции како што е движењето. Неверојатно е што клетките можат спонтано да преземат нови улоги и да создадат нови планови и однесувања на телото без долги периоди на еволутивна селекција за тие карактеристики“.

Постариот научник Даг Блекистон беше ко-првиот автор на студијата заедно со истражувачката техничарка Ема Ледерер. 

„На некој начин, Xenobots се конструирани слично како традиционален робот. Само ние користиме клетки и ткива наместо вештачки компоненти за да ја изградиме формата и да создадеме предвидливо однесување“. Блекистон рече: „На крајот на биологијата, овој пристап ни помага да разбереме како клетките комуницираат додека комуницираат една со друга за време на развојот, и како можеме подобро да ги контролираме тие интеракции“.

Во текот на UVM, научниците развиваа компјутерски симулации кои моделираа различни форми на Xenobots, кои помогнаа да се идентификуваат различни однесувања што беа изложени и кај поединци и во групи. Тимот се потпираше на кластерот на суперкомпјутери Deep Green во напредното компјутерско јадро на UVM во Вермонт. 

Воден од компјутерските научници и експертот за роботика Џош Бонгард, тимот дошол до стотици илјади еколошки услови преку употреба на еволутивен алгоритам. Симулациите потоа беа искористени за да се идентификуваат Xenobots кои можеа да работат заедно во роеви за да собираат остатоци во поле со честички.

Ја знаеме задачата, но воопшто не е очигледно - за луѓето - како треба да изгледа успешен дизајн. Таму доаѓа суперкомпјутерот и го пребарува просторот на сите можни роеви Xenobot за да го најде ројот што најдобро ја врши работата“, вели Бонгард. „Сакаме Xenobots да врши корисна работа. Во моментов им даваме едноставни задачи, но на крајот се стремиме кон нов вид на жива алатка која би можела, на пример, да исчисти микропластика во океанот или загадувачи во почвата“.

Новата верзија на ботови се побрзи и поефикасни во задачите како собирање ѓубре, и сега можат да покриваат големи рамни површини. Новата надградба ја вклучува и можноста Xenobot да снима информации.

Снимање меморија и само-заздравување

Најимпресивната нова карактеристика на технологијата е способноста на ботови да снимаат меморија, која потоа може да се користи за менување на нејзините дејства и однесувања. Новоразвиената мемориска функција беше тестирана и доказот за концепт покажа дека во иднина може да се прошири за откривање и снимање на светлина, присуство на радиоактивна контаминација, хемиски загадувачи и многу повеќе. 

„Кога ќе внесеме повеќе способности на ботовите, можеме да ги користиме компјутерските симулации за да ги дизајнираме со посложени однесувања и способност за извршување на покомплексни задачи“, рече Бонгард. „Ние би можеле потенцијално да ги дизајнираме не само за да ги пријавуваат условите во нивната околина, туку и да ги менуваат и поправаат условите во нивната околина“.

Новата верзија на роботите се исто така способни да се самозаздравуваат многу ефикасно, покажувајќи дека тие се способни да го затворат најголемиот дел од тешката расцепканост до половина од нивната дебелина за само пет минути.

Новите Xenobots ја носат способноста да преживеат до десет дена на ембрионски резерви на енергија, а нивните задачи може да се извршуваат без дополнителни извори на енергија. Ако се чуваат во различни хранливи материи, тие можат да продолжат со полна брзина со месеци.