科学家创造首个青蛙干细胞自愈机器人xenobots，突破活体机器人技术

xinxi1368

上面的文字

科学家创造了世界上第一个由青蛙干细胞生产的世界修复机器人。

1月13日，当地时间，美国的佛蒙特大学（ of ）在其官方网站上发布了新闻稿，声称佛蒙特大学和塔夫茨大学的研究团队共同进行了研究，使用了早期 中的皮肤细胞和心脏细胞创建第一个活机器人”（ Robot）。

该研究已于1月13日发表在美国国家科学院（PNAS）的世界顶级学术期刊论文集（PNAS）。

以非洲爪青蛙的名字命名，如果它的宽度小于1毫米，它可以向目标移动，或者可以捡起物体（例如需要将其运送到患者体内特定位置的药物），受伤后可以自行治愈伤口。

该研究的联合导演说：“它们既不是传统的机器人，也不是已知的动物物种。这是一种新的人工制品 - 一种生命的可编程生物。”

由佛蒙特大学超级计算机设计，然后由塔夫茨大学生物学家组装和测试。塔夫茨大学再生与发育生物学中心主任说：

“不难想象这些机器人具有许多其他机器无法做到的应用，例如寻找有害化合物或放射性污染物，在海洋中收集微塑料，通过动脉，去除斑块等等。”

“定制”生活系统

众所周知，至少自从农业的出现以来，人类一直在为自己的利益操纵生物体，而基因编辑变得越来越普遍。

在过去的几年中，人类通过模仿其他动物的大小来创造了一些人造生物，但团队说这是有史以来第一次“一台完全从头开始设计的生物机器”。

一般而言，创建过程有两个步骤。

第一步是使用佛蒙特大学佛蒙特州高级计算核心的超级计算机群集，研究团队（包括第一作者和博士生）使用进化算法来为这种新生活形式设计数千种设计。

。

为了完成任务（例如朝一个方向移动），计算机将一遍又一遍地重组数百个模拟单元格成无数形式或身体形状。随着该程序的运行 - 由基本的生物物理规则驱动了有关单个青蛙皮肤和心脏细胞可以做的事情 - 更成功的模拟生物被保留，优化，而失败的生物被放弃。经过100种独立运行算法，科学家为下一步研究选择了最令人满意的设计。

第二步，塔夫茨大学团队和由莱文领导的微型外科医生是将计算机设计变为现实的关键步骤

。

他们首先从非洲青蛙爪蟾的胚胎中收集干细胞，将它们分离成单个细胞，然后孵化它们，然后使用小镊子和较小的电极切割细胞并在显微镜下结扎，使它们非常接近计算机指定的设计。

这样，这些细胞被组装成以前从未见过的形状，然后它们开始一起工作。在上述操作之后，皮肤细胞形成了更具被动的结构，而心肌细胞的原始无序收缩则以计算机设计和自组织模式为指导，这是机器人自动化的关键。

当然，在研究过程中不可避免地会有一些意外的结果，但是有时这些结果也会导致新发现。

研究人员注意到，这些重组生物能够以连贯的方式移动，并在胚胎储能的驱动下探索了几天甚至数周的水环境，但反过来又失败了，例如甲壳虫在做翻筋斗。

后来，实验表明，它们的小组将围绕圆圈移动，并自发地将小球推到中心。其他人在中间挖一个洞以减少阻力。

在模拟过程中，科学家发现，使用孔作为袋子，他们可以成功携带物体。

佛蒙特大学计算机科学与复杂系统中心教授说：“这是计算机设计的生物学领域的一步。”

“生活”技术

我们知道许多机器，硬件产品等都是由钢，混凝土或塑料制成的。这是有道理的（例如保证的质量），但有时不可避免地会引起生态和人类健康问题，例如海洋塑料的污染日益增加。

相比之下，乔什说：“有一些自我再生和修复的机制，当他们停止工作和死亡时，通常不会对外界造成损害，它们是完全可生物降解的。七天后完成工作时，它们只是死皮细胞。”

另外，笔记本电脑功能强大，但是如果将它们扔成两半，则可能无法正常工作。但是将其切成两半后，科学家发现他们可以自我治愈，然后继续前进，这是传统机器无法做到的。

破解密码

同时，研究人员还说，他们对细胞通信和连接潜力的研究已深深植根于对计算科学和生活的理解。

“目前，一个关键问题是了解确定形式和功能的算法。基因组可以编码蛋白质，但是硬件如何允许细胞在各种条件下进行协作以执行功能解剖结构，仍在等待我们发现。”

同时，为了使生物体开发和功能，有机计算是在生物体细胞之间和之间进行的，而不仅仅是在神经元内。这些几何特性是通过生物电气，生化和生物力学过程形成的，如下所述：

这些过程在DNA指定的硬件上运行，可重新配置，并使新的生命形式成为可能。

如今，许多人担心快速技术发展和日益复杂的生物学操作的负面影响。作为回应，这意味着：

这种恐惧并不是不合理的，当我们开始摆弄我们甚至不了解的复杂系统时，结果可能很难想象。如果人类将来要生存，他们需要更好地了解简单规则以某种方式产生的复杂性能。大多数科学专注于控制“低级规则”，我们还需要了解“高级规则”。

莱文（Levin）认为，这项研究对于解决人们的恐惧具有积极意义，这也是研究团队的意外收益。