Ученые создали первых в мире самоорганизующихся, живых роботов

Ученые в Университете Вермонта, Университете Тафтса и Институте биологически вдохновленного проектирования Вайсса в Гарвардском университете создали первых в мире самоорганизующихся, живых роботов. Это открытие стало возможным благодаря обнаружению новой формы биологического размножения.

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

Живые Ксеноботы

Эта команда является той же, что создала первых живых “Ксеноботов”, и они обнаружили, что компьютерно-проектированные и手-assembled организмы способны плавать в свою маленькую посуду, чтобы найти отдельные клетки. Затем они собирают сотни их вместе, чтобы собрать “детские” Ксеноботы, которые становятся обычными Ксеноботами после нескольких 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 возглавлял исследование.

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

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

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

“Они будут сидеть на外 стороне головастика, giữая 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 Вайсса. Он был ответственным за сборку “родителей” Ксеноботов и разработку биологической части исследования.

“Люди думали, что мы уже 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, освободившись от становления головастика, они используют свою коллективную интеллект, пластичность, чтобы сделать что-то удивительное”.

Спонтанная Репликация

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

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

Сэм Кригман, доктор философии, является основным автором исследования.

“Это клетки лягушки, реплицирующиеся в sposób, очень khácном от того, как лягушки делают это. Никакое животное или растение, известное науке, не реплицируется таким образом”, – сказал Кригман.

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 самоорганизующиеся системы. У нас есть моральное обязательство понять условия, при которых мы можем контролировать их, направлять их, гасить их, преувеличивать их”.

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

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

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