A számítógéppel tervezett békák tudósai létrehozzák az első élő robotokat - az L Express-et
Fotó egy Xenopus laevis-ről (franciaul Xénope du Cap), amelynek őssejtjei lehetővé tették a logikusan "Xenobot" nevű "élő gépek" megformálását.
Miután a szuperszámítógépen szimulálták a tökéletes prototípust, a tudósok megformálták a békasejteket, hogy "élő gépekké" változtassák őket.
Fele robotok, fele élő szervezetek. Az egyesült államokbeli Vermont (UMV) és a Tufts egyetemek tudósainak sikerült számítógépes program és békasejtek kombinálásával "xenobotokat" létrehozni. Néhány milliméter szélességgel mérve ezek az élő, programozható organizmusok egyelőre csak olyan alapvető műveleteket képesek végrehajtani, mint a mozgás, a kis tárgyak tolása és a sérülés után regenerálódni. De egy nap orvosi eszközökként szolgálhatnak, kimutathatják a radioaktív szennyezéseket vagy akár. Tisztítsák meg az óceánokat - jelentették be a kutatók a PNAS folyóiratban január 13-án, hétfőn közzétett tanulmányukban.
"Ezek új élő gépek" - mondta sajtóközleményben Josh Bongard, az UVM robotikai szakértője, a tanulmány társszerzője. "Nem hagyományos robotok vagy állatfajok. Ismertek, hanem egy új kategóriából. műtárgy: élő és programozható organizmus ". Ezeket a lényeket először egy UVM szuperszámítógépben készítették el, majd a Tufts biológusai állították össze, akik béka őssejteket használtak. "Számos alkalmazást el tudunk képzelni ezekre az élő robotokra: veszélyes vagy radioaktív anyagok felderítésére, az óceánokban található mikroplasztikák visszanyerésére vagy akár az emberi test belsejébe történő bejutásra az artériák tisztítására" - magyarázza Michael Levin, a Tufts Biology központ igazgatója. a tanulmány társszerzője.
Személyre szabott élőlény
Ennek a kísérletnek az első része - amelynek egyes lépéseit a Youtube részletezi - ezért a Deep Greende szuperszámítógép UVM-jében kezdődött. Az informatikusok egy evolúciós algoritmust használtak - amelyet az evolúció elmélete ihletett - az új életforma jelöltjeinek ezreinek szimulálására, azzal a megkötéssel, hogy tiszteletben tartsák egy sejt béka fizikai szabályait. Hónapok alatt ez a program digitálisan összeállította és újra összeállította a békasejtek százait, hogy különböző alakú testek sokaságát hozza létre. A cél az a szervezet megtervezése, amely a leghatékonyabban képes végrehajtani az adott feladatokat, például mozgatni, a célt körülvenni és mozgatni stb. A tesztek előrehaladtával a kevésbé kompetens álszervezeteket elvetették, a többiek pedig javultak. Száz teszt után félretették a legígéretesebb modelleket.
Ezt az információt elküldték a Tuftsnak, ahol a második csapat volt felelős a számítógépes modellek életre hívásáért. A kutatók először a Xenopus laevis faj afrikai békáinak embrióiból vett bőr és izom őssejteket gyűjtötték össze, innen származik a xenobots név. Aztán egy mikrokirurg apró csipesszel és elektródákkal "megformálta" őket, olyan alakra, amilyennek a szuperszámítógép a legjobbnak tartotta.
"Mivel nem tudtuk megjósolni, hogy az izomsejtek hogyan fognak viselkedni, amikor összerakják őket, szimuláltuk őket, hogy véletlenszerűen cselekedjenek" - részletezi Josh Bongard, a L'Express interjúja. Vagyis arra kértük az algoritmust, hogy ezeket a sejteket állítsa össze. olyan formára, amely biztosítja számunkra, hogy a xenobotok mindig úgy mozognak, ahogy szeretnénk, függetlenül attól, hogy az izomsejtek hogyan viselkednek a való életben. " "Az algoritmus lehetővé tette számunkra, hogy megjósoljuk azokat a mozgásokat, amelyeket a lények elvégeznek az általunk adott formának megfelelően" - foglalja össze Michael Levin, akit szintén megkérdezett a L'Express.
És valóban, miután a szobrot megformálták, a várt módon elkezdtek mozogni a kis cellák. Az újrakonfigurálható organizmusok pedig koherens módon mozogtak vízi környezetük felfedezése érdekében napokig, ha nem is hetekig, köszönhetően az embrionális energiatárolóknak. Meglepőbb, hogy amikor a ksenobotjaik életre keltek, a kutatók észrevették, hogy együtt dolgozhatnak, például körben mozogva pelleteket tolhatnak a központ egyik területére. "Ez az egyik legcsodálatosabb felfedezés, amelyet megtettünk: nem töltöttük le algoritmusunkat a sejtekbe, és nem továbbítottunk információt, az általunk faragott sejteknek már megvolt a saját" biológiai algoritmusuk ", amely lehetővé teszi számukra az együttműködést" - lelkesedik Michael Levin.