再生医学新突破！世界上第一个自繁殖的活体机器人问世 AI做出了巨大贡献

来源：生物探索2021-12-02 12:24

在我们眼里，机器人总是由金属材料制成的，这可以使机器人变得强壮和灵活。现在，一种新型的异构机器人诞生了。美国佛蒙特大学、塔夫茨大学和哈佛大学的研究团队开发出了有史以来第一个能够自我繁殖的活体机器人。它彻底打破了人们对机器人的固有印象，有望在未来为创伤、先天缺陷、癌症、衰老等提供更直接、更个性化的药物治疗。研究结果如下

在我们眼里，机器人总是由金属材料制成的，这可以使机器人变得强壮和灵活。现在，一种新型的异构机器人诞生了。美国佛蒙特大学、塔夫茨大学和哈佛大学的研究团队开发出了有史以来第一个能够自我繁殖的活体机器人。它彻底打破了人们对机器人的固有印象，有望在未来为创伤、先天缺陷、癌症、衰老等提供更直接、更个性化的药物治疗。研究成果发表于《美国国家科学院院刊》，题目为“可重构组织中的运动学自复制”。

这个名为“异种机器人”的活体机器人去年有了最初的设计。科学家利用从青蛙胚胎中提取的活细胞将它们组装成新的生命形式。根据当时的介绍，这个机器人可以看作是一个有生命的、可编程的有机体，主要帮助解决复合或放射性污染、海洋微塑料污染等生态环境问题。今年的最新研究有了新的突破。Xenobot可以自我复制，移动速度更快，寿命更长，更好地适应各种环境。

在这项研究中，科学家们从非洲爪蟾身上提取活胚胎，让它们孵化成心脏细胞和表皮细胞，然后将这两种细胞分开培养后放在一起，形成了一个由大约3000个细胞组成的母外星机器人。此时的机器人只是一个球体，可以螺旋运动，但放在机器人周围，可以聚集更多的后代，这种繁殖可以持续1-2代。但是，母外星机器人虽然可以繁殖，但不能“系统繁殖”。为了解决这个问题，科学家们采用了智能人工智能。

研究人员在佛蒙特州高级计算核心的深绿超级计算机集群上运行人工智能程序，为活体机器人的形状构建算法。进化算法可以在模拟中测试数十亿种形状，如三角形、正方形、金字塔形、海星形等。以便找到能使细胞运动学自我复制更有效的形状。

经过模拟测试，一个类似PAC-man的活体机器人诞生了。当放入充满干细胞的培养皿中时，这些机器人可以自由游动，将数百个干细胞聚集在一起，然后在它们的C形“口”中组装出新的后代外星机器人。经过几天的训练，这些新的后代外星机器人已经能够繁殖出更多的小型机器人，这些“PAC-man”活体机器人最多可以繁殖四代，同时它们后代的直径比球形的Xenobot大50%左右。

针对这项研究，团队成员迈克尔莱文教授提到，这项研究让人们看到了进步的希望。“如果我们知道如何告诉细胞群体做我们希望他们做的事情，它将为创伤、先天性缺陷、癌症和衰老等疾病的治疗提供更好的解决方案。目前的问题是，我们应该学会如何预测和控制要构建的细胞群体，而Xenobots将成为一个新的研究和教学平台。”

科学家希望这种新型的活体机器人能够成为一种新型的智能药物输送或内部手术。在生物医学环境中，如果生物机器人是由患者自己的细胞制成的，它可能能够去除动脉壁上的斑块，识别癌症，甚至可以静下心来区分或控制疾病位置。这种结构的一个有益和安全的特征是，如果没有特定的代谢工程，它们的寿命自然是有限的，它们可以自己代谢。

面对这一研究成果，有人会感到振奋，也有人对自我复制生物技术的概念感到担忧，甚至害怕这些活着的机器人会造成无法控制的灾难。团队成员约书亚邦加德教授解释了这个问题：“我们试图理解细胞自我复制的特征。对于整个社会来说，研究和了解它是如何工作的就显得尤为重要。这些毫米大小的活体机器人受到实验室条件的控制，很容易被摧毁，并将由联邦和州机构的伦理专家进行监督和审查。我们也有道德义务去理解和研究控制它、引导它和消除它的条件。”

尽管会有担忧和风险，但我们不能完全忽视这项研究中包含的两个重要成果。首先，智能人工智能在这项研究中发挥了重要作用。人工智能可以通过各种随机组合探索最适合的模型，帮助人类在短时间内找到问题的最佳解决方案；其次，这项研究打破了人们对生命繁衍的固有认知。通过分裂进行细胞复制是一种公认的繁殖方式，但这种自我复制是科学家首次观察到的一种新的繁殖方式，正如科学家在《美国国家科学院院刊》研究中写道：“生命将惊人的行为隐藏在表面之下，等待被发现。”(100yiyao.com)

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