一組研究人員報告稱通過從青蛙胚胎中提取的細(xì)胞，塑造新的生物，這種生物在不完全有機(jī)體和不完全機(jī)械的結(jié)構(gòu)中發(fā)揮獨(dú)特的功能。

文章作者，佛蒙特大學(xué)Joshua Bongard表示：“它既不是傳統(tǒng)的機(jī)器人、也不是已知的動物物種，而是一類全新的人工制品、一種活的可編程生物”。

進(jìn)化機(jī)器人技術(shù)（Evolutionary robotics）是一種新策略，一些科學(xué)家用來探索有關(guān)生物系統(tǒng)功能的問題，而另一些科學(xué)家則用來設(shè)計和測試可能的機(jī)器人結(jié)構(gòu)的能力。Bongard是佛蒙特大學(xué)研究進(jìn)化機(jī)器人技術(shù)的合著者和計算機(jī)科學(xué)家，他的團(tuán)隊與塔夫茨大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Michael Levin合作，開始利用Bongard的算法創(chuàng)建的幾種簡單的基于細(xì)胞的機(jī)器人設(shè)計。

研究人員設(shè)計并制造了可以在培養(yǎng)皿底部移動的異種機(jī)器人。他們還設(shè)計了可以操縱和運(yùn)輸其他物體的結(jié)構(gòu)。當(dāng)幾個設(shè)計放在一起時，它們開始表現(xiàn)出“集體行為”，例如彼此繞行或暫時綁定。

Levin說：“這只是冰山一角�！� “這樣做的目的不是要制造青蛙細(xì)胞機(jī)器人。最終目的是要了解有關(guān)基因組與解剖結(jié)構(gòu)之間關(guān)系，推動再生醫(yī)學(xué)，機(jī)器人技術(shù)和人工智能的發(fā)展�！�

Bongard的設(shè)計僅是理論上的，但令他驚訝的是，Levin實(shí)驗(yàn)室的顯微外科專家Douglas Blackiston采納了其中一項計劃，利用青蛙胚胎細(xì)胞建造了出來。

Bongard說，直到那時，“我們還沒有意識到他們能夠真正采用計算機(jī)設(shè)計的藍(lán)圖并在現(xiàn)實(shí)中構(gòu)建設(shè)計。這確實(shí)改變了項目的重點(diǎn)。”

現(xiàn)在問題變成了：“通常會產(chǎn)生青蛙的細(xì)胞，它們還能構(gòu)建什么？”

研究人員首先通過程序生成一堆由兩個構(gòu)件組成的隨機(jī)形狀——來自青蛙胚胎的心臟細(xì)胞和皮膚細(xì)胞。

然后，它會執(zhí)行自己的自然選擇版本，并開始在仿真中測試設(shè)計，查看哪些設(shè)計最能完成所需的任務(wù)。無效的將被刪除。最有效的設(shè)計會在不同的環(huán)境中進(jìn)行進(jìn)一步的仿真，從而使算法能夠選擇最可靠的版本，這些版本可以在多種環(huán)境中保持所需的功能并承受隨機(jī)噪聲。

接下來，Levin小組從青蛙胚胎中提取細(xì)胞，讓它們“成堆”生長，最終將它們塑造成算法所建立的形狀，就像雕刻家在建造雕像一樣，只是這個雕像是由活細(xì)胞而不是石頭制成的。

Levin認(rèn)為，將來這種結(jié)構(gòu)可以用來制造自我修復(fù)的機(jī)器，就像組織受損時一樣。這些機(jī)器可以在海洋中收集微塑料（不會因在鹽水中降解而增加自身的污染），改善藥物輸送或創(chuàng)造全新的疾病治療方法。

除了這些實(shí)際應(yīng)用外，發(fā)育生物學(xué)家也許還能對這些結(jié)構(gòu)能教我們?nèi)绾谓M織細(xì)胞中獲得新知。

盡管如此，這項工作仍處于初期階段。新墨西哥大學(xué)的計算機(jī)科學(xué)家David Ackley（未參與這項研究）說：“這是出色的概念驗(yàn)證，證明了‘軟機(jī)器人’人工進(jìn)化可以指導(dǎo)功能生物學(xué)的設(shè)計�！�