Ученые создали первых в мире самопроизводящихся, живых роботов

Ученые в Университете Вермонта, Университете Тафтса и Институте Уайса биологически вдохновленного проектирования в Гарвардском университете создали первых в мире самопроизводящихся живых роботов. Создание последовало после открытия новой формы биологического размножения.

Результаты исследования были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Живые ксеноботы

Команда является той же, что построила первых живых “ксеноботов”, и они обнаружили, что компьютерно-проектированные и собранные вручную организмы способны плавать в свою крошечную посуду, чтобы найти отдельные клетки. Затем они собирают сотни из них вместе, чтобы собрать “детские” ксеноботы, которые становятся обычными ксеноботами всего через несколько дней.

Новые ксеноботы могут затем выйти и построить копии самих себя, повторяя этот процесс снова и снова.

Джошуа Бонгард, доктор философии, является компьютерным ученым и экспертом в области робототехники в Университете Вермонта. Он совместно руководил исследованием.

“С правильным дизайном – они будут спонтанно самопроизводиться”, – сказал Бонгард.

Команда черпала вдохновение из Xenopus laevis лягушки, в которой эмбриональные клетки будут развиваться в кожу.

Майкл Левин, доктор философии, является профессором биологии и директором Центра открытий Аллена в Университете Тафтса и со-лидером нового исследования. Он также является членом факультета Института Уайса.

“Они будут сидеть на внешней стороне головастиков, держа патогены и перераспределяя слизь”, – сказал Левин. “Но мы помещаем их в новый контекст. Мы даем им шанс переосмыслить свою многоклеточность”.

Дуглас Блэкстон, доктор философии, является соавтором исследования и старшим ученым в Университете Тафтса и Институте Уайса. Он был ответственным за сборку “родителей” ксеноботов и разработку биологической части исследования.

“Люди думали уже очень давно, что мы выяснили все способы, которыми жизнь может размножаться или реплицироваться. Но это что-то, что никогда не было наблюдаемо раньше”, – сказал Блэкстон.

“Это глубоко”, – продолжил Левин. “Эти клетки имеют геном лягушки, но, освобожденные от того, чтобы стать головастиками, они используют свою коллективную интеллект, пластичность, чтобы сделать что-то изумительное”.

Спонтанная репликация

Ранее эксперименты показали, как ксеноботы могут быть спроектированы для выполнения простых задач, но новые показывают, как биологические объекты могут спонтанно реплицироваться.

“У нас есть полный, не измененный геном лягушки, но он не дает никакого намека на то, что эти клетки могут работать вместе над этой новой задачей”, – сказал Левин.

Сэм Криегман, доктор философии, является ведущим автором исследования.

“Это клетки лягушки, реплицирующиеся таким образом, который очень отличается от того, как лягушки это делают. Ни одно животное или растение, известное науке, не реплицируется таким образом”, – сказал Криегман.

Одним из самых больших прорывов в этом исследовании было демонстрация кинематической репликации, которая никогда не была наблюдаема на уровне целых клеток или организмов.

Поскольку это совершенно новая территория в области робототехники, команда реагирует на риски, связанные с такой технологией.

“Мы работаем над пониманием этого свойства: репликации. Мир и технологии быстро меняются. Важно для общества в целом, чтобы мы изучали и понимали, как это работает”, – сказал Бонгард. “(роботы) не то, что не дает мне спать по ночам. То, что представляет риск, – это следующая пандемия; ускорение повреждения экосистемы от загрязнения; усиление угроз от изменения климата. Это идеальная система, в которой можно изучать самопроизводящиеся системы. У нас есть моральный императив понять условия, при которых мы можем контролировать это, направлять это, гасить это, преувеличивать это”.

Живые роботы полностью содержатся в лаборатории, могут быть легко уничтожены и проверены федеральными, государственными и институциональными экспертами по этике.

Команда видит много потенциальных применений для такой технологии, включая регенеративную медицину.

“Если бы мы знали, как сказать коллекциям клеток, что мы хотим, чтобы они делали, в конечном итоге, это регенеративная медицина – это решение проблемы травматических повреждений, врожденных дефектов, рака и старения”, – сказал Левин. “Все эти разные проблемы есть, потому что мы не знаем, как предсказать и контролировать, что группы клеток будут строить. Ксеноботы – это новая платформа для обучения нас”.