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首个活体机器人诞生:青蛙细胞生成,超级计算机设计

时间:2020-01-14 来源:机器人在线 阅读:649

全球首个用细胞做成的活体机器人,已经诞生了。不是设想,不是科幻,是实实在在登上顶级期刊的科学研究。



而且不用金属、塑料打造,采用青蛙表皮细胞和心脏细胞重组。这就是顶级期刊《美国科学院院报》(PNAS)最新发表的惊人研究,来自美国佛蒙特大学和塔弗茨大学团队。论文通讯作者约书亚·邦加(Joshua Bongard)说:“它们既不是传统的机器人,也不是已知的动物物种。这是一种活的、可编程的有机体”。


合著者迈克尔·莱文(Michael Levin)也表示:“这是全新的生命形式。它们从未在地球上出现过”。这些机器人,被命名为Xenobots


研究者认为,其在水性介质中行动的特性,展示了未来无限的可能性:清理海洋中的微塑料污染,作为可生物降解的药物输送机器人等等。但当它被展示在大众面前时,立即引起了许多人的恐慌。


是的,有科幻电影《异形》、《异星觉醒》内味了。网友纷纷表示:"吓死我了"。外媒《连线》则用四个字来形容:毛骨悚然。活体机器人,到底是怎么一回事?


Xenobots:首个活体机器人。这个名叫Xenobot的“异形机器人”,长度不到1毫米,是非洲爪蛙心脏细胞(收缩细胞)表皮细胞(被动细胞)的结合。


结合的依据,是佛蒙特大学的超级计算机集群Deep Green设计出来的模型。研究人员在这个具有20000台笔记本电脑计算能力的集群上演算了一种进化算法。在反复试验当中,用类似自然选择的方式,将性能较差的模型设计剔除。



这两种细胞都是研究人员从爪蛙胚胎干细胞中分化得到的。



研究人员先将胚胎细胞切开。



细胞被切开的两个部分,单独进行培养。



而后将二者慢慢进行重建。



最后,按照超级计算机模拟出来的设计,用镊子和电极对这个重塑的细胞进行“雕琢”。所重塑的细胞形状各异,有的是楔形,有的是拱形。在下图中,顶部的绿色部分是被动细胞,而底部红、绿交替的部分便是主动细胞


△绿色为表皮细胞,红色为心脏细胞


通过心脏细胞产生的收缩,Xenobot能在水性介质中移动。


△已调整为8倍速


不单单能直线行进,也能转圈圈。



不同于金属、塑料打造的机器人,Xenobot是完全可生物降解的。并且,它还具有自我修复能力。


论文通讯作者Joshua Bongard介绍:“我们把机器人切成了两半,结果它不仅能把自己缝合起来,其后还能继续活动”。有趣的是,如果你将这个机器人翻转过来,它就像乌龟翻了个个儿背朝下,会失去移动能力。



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