全球首个“自我繁衍”的活体机器人诞生:真那么神奇?(3)

2021-12-07 13:55  快科技

2、AI如何扩大复制轮次?

既然球状结构的细胞团不利于繁衍,那是不是可以试试其他形状?所以要如何突破这个难题呢?

能够自我复制的Xenobot最初是由在佛蒙特大学的超级计算机上运行的 AI 程序构思出来的。研究者运行了一种能够在模拟中测试数十亿种生物体型的进化算法,目标是发现哪种细胞配置能够实现自我复制。

最终,AI发现了一个成功的设计:一组形状像 1980 年代街机游戏吃豆人的细胞。在「吃豆人」形状下,Xenobots的自我复制系统寿命,由最多2代增加到了4代。

全球首个“自我繁衍”的活体机器人诞生:真那么神奇?

该研究的共同作者、塔夫茨大学高级科学家Douglas Blackiston拿着AI给出的设计,使用微型电烙铁和手术钳手工雕刻出Xenobot母体,它由3000个青蛙细胞组成,能够在培养皿中游走。

随后,添加到培养皿中的青蛙细胞为Xenobot母体提供了原材料,它们用这些材料在吃豆人形状的「嘴巴」中造出新的Xenobot。几天后,新Xenobot又成长为新的Xenobot母体。通过不断往培养皿中添加青蛙细胞原料,这种自我复制过程可以一代又一代地继续下去。

在非洲爪蟾蛙中,这些胚胎细胞会发育成皮肤,附在在蝌蚪的外面,从而阻挡病原体并重新分配粘液。但研究团队将这些细胞置于一个新的环境中,让它们有机会重新想象自身的多细胞性。

全球首个“自我繁衍”的活体机器人诞生:真那么神奇?

事实证明,只想成为皮肤的细胞不是好细胞。

“在过去的很长一段时间,人类一直认为已经找到了生命繁殖或复制的所有方式,但这个方式是以前从未观察到的,”Douglas Blackiston表示。

由大约3000个细胞组成的Xenobot母体自身形成了一个球体。这些球体可以繁殖,但之后系统通常会消亡。实际上,让系统持续繁殖是非常困难的,但借助在超级计算机集群上运行的AI程序,进化算法能够在模拟环境中测试数十亿种体型,比如三角形、正方形、金字塔、海星,用来找到在基于运动的「运动学」复制中更有效的细胞。

“我们发现生物体或生命系统内存在一个此前未知的空间,这是一个广阔的空间,”佛蒙特大学工程与数学科学学院的教授Bongard说。那么,“我们如何去探索那个空间?我们发现了会行走的Xenobots,我们发现了会游泳的 Xenobots。在这项研究中,我们发现了可以自我复制的Xenobots。今后还会有什么?”

或许正如科学家们在《美国国家科学院院刊》研究中所写的那样:生命在表面之下隐藏着令人惊讶的行为,等待被发现。