Світова прем’єра роботів, повністю розроблених із живих клітин
Їх активи були б численними, як для медицини, так і для екології.
Неймовірно! Дослідники з університетів штату Вермонт і Тафтс у США розробили перші роботи, а точніше біоботи, побудовані повністю з живих клітин. Результати їхніх досліджень були опубліковані в журналі PNAS, і команда зробила свій вихідний код безкоштовно доступним на Github.
Ксеноботи: визначення
Ксеноботи це крихітні роботи розміром із краплю, але все одно можуть містити від 500 до 1000 комірок. На думку керівників досліджень Джошуа Бонгард і Михайло Левін, ці ксеноботи не схожі на жоден живий організм чи орган, з яким вони стикалися або створювали їх на сьогоднішній день. "Це нові, живі машини", - сказав Джошуа Бонгард. “Вони не є ні традиційним роботом, ні відомими видами тварин. Це новий клас артефактів: живий, програмований організм. "
Ми можемо спостерігати за кожним кроком дизайну ксеноботів на YouTube. Тому це почалося завдяки суперкомп'ютер з Університету Вермонта. Інформатики та вчені використали алгоритм, заснований на теорії еволюції, для моделювання тисяч потенційних організмів, які прагнуть представити "нову форму життя". .
Під час цієї довготривалої роботи алгоритм працював невтомно, щоб зібрати та зібрати кілька сотень клітин з метою отримання безлічі живих організмів з різною структурою, метою якої є формування найбільш надійного та ефективного організму при виконанні завдань, визначених дослідниками. В результаті цих випробувань ті, хто найбільш спроможний відповідати очікуванням вчених, були відкладені та вдосконалені, а інші ліквідовані.
Ємності ксеноботів
Результати випробувань були згодом надіслані доУніверситет Тафтса, а друга команда взяла на себе. Його роль: оживити цифрово модельовані моделі. Потім дослідники взяли стовбурові клітини шкіри та серцевого м’яза у ембріонів африканських жаб цього виду Xenopus laevis, від чого ксенобот «робот» отримав свою назву. Потім була проведена скрупульозна і точна робота: мікрохірург «ліпив» клітини за допомогою крихітних пінцетів та електродів, щоб створити ті форми, які суперкомп’ютер вважав найкращими.
"Оскільки ми не могли передбачити, як поводитимуться м'язові клітини, коли їх буде складено, ми змоделювали їх, щоб діяти випадково", - сказав Джош Бонгард L'Express. «Іншими словами, ми попросили алгоритм об’єднати ці клітини таким чином, щоб надати їм форму, яка гарантує, що ксеноботи завжди рухаються так, як ми хочемо, незалежно від поведінки клітин. М’язи насправді. "Алгоритм дозволив нам передбачити рухи, які будуть виконувати істоти в будь-якій формі, яку ми їм надамо", - сказав Майкл Левін, також у L'Express.
Ці ксеноботи можуть виконувати багато простих завдань. Їм вдалося пересуватися у водяному середовищі, поки тиждень, не відчуваючи потреби в поживних речовинах додатково, оскільки вони харчуються жиром і білками з власних “попередньо завантажених” запасів енергії. Якщо вони працюють у групах, вони можуть очистити навколишнє середовище. Один із найефективніших розроблених організмів мав у центрі отвір, що було б дуже корисно, оскільки його можна було б замінити невеликим мішечком, де містився наркотик, наприклад. Ксеноботи теж здатні переміщувати предмети, про що свідчить досвід академіків, які пронизували своє оточення частинками. Потім ксеноботи колективно працювали, щоб зібрати всі частинки в певному місці, рухаючись по колу.
Однак ці маленькі роботи на даний момент не здатні виконувати складні завдання. Але Джош Бонгард вважає, що, вдосконаливши алгоритм, наприклад, включивши здатність інтегрувати органи чуття або нервову тканину в цифрові симуляції, можна було б зробити "більш цікавих" ксеноботів.
Вади та чесноти ксеноботів
Однак важливо розуміти природу цих роботів, або біоботів. Дійсно, хоча всі дослідники кваліфікують їх як "живих", це залежить від визначення терміна "живий". Ксеноботи не є самодостатніми, тому вони не можуть рости самостійно, вони не мають репродуктивних органів і не здатні розмножуватися. Коли клітини не харчуються, вони просто перетворюються на невелику групу мертвих клітин. Але ці помилки також є якостями, оскільки це також означає, що вони є біологічно розкладається. Це перевага перед роботами з металу та пластику. Вчені також довели, що клітини можуть регенерувати. Дійсно, вони експериментували, розрізавши деякі з них навпіл, і обом сторонам вдалося провести реформи.
Це дослідження може змінитиСвіт медицини, а також світ екологія. Дійсно, у майбутньому ці біоботи могли б очищати океани, а також вводитись в організм людини для очищення вен і артерій. "Ми можемо уявити багато корисних застосувань цих живих роботів, яких інші машини не можуть зробити", - сказав Левін, наприклад, виявлення шкідливих сполук або радіоактивне забруднення, збирання мікропластиків в океанах, переміщення артеріями.