国内新闻翻译

全球首个活体机器人,现在会自我繁衍了


(观察者网 讯)千百年来,各种生命为了延续自己的基因,繁衍不息。如今,一种造型像“吃豆人”的人造生物机器人,又找到一条新的繁衍之路。

当地时间11月29日,美国佛蒙特大学、塔弗茨大学和哈佛大学威斯研究院(Wyss Institue)的研究人员在《美国科学院院报》(PNAS)上发表论文,描述了世界首种生物机器人Xenobot(也被称为“异形机器人”)的自我繁衍方式。

《美国科学院院报》上的相关论文

去年,由非洲爪蛙干细胞中诞生的异形机器人,已经在科学界制造出伦理上的争议。此番异形机器人学会自我繁衍的消息一出,更是引来舆论界的喧哗。有人担忧异形机器人会突破管制,反噬人类。但科学家认为,这种机器人是环保和医药界的“未来之星”。

异形机器人收集细胞,繁衍后代 官方图

根据哈佛大学威斯学院官网29日发布的新闻,去年以美国佛蒙特大学计算机科学系教授舒亚·邦加德(Joshua Bongard)为通讯作者的研究团队,创造出了世界上首种生物机器人“Xenobot”。

“异形机器人”并不是传统的机器人,也不是机械装置的机器人,而是不到1毫米的生物机器人,即微型生物机器人,比微生物大得多,也比一些寄生虫大。邦加德曾如此定义这种人造生命:“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。”

根据邦加德团队的描述,他们首先从青蛙胚胎中提取活干细胞,让它们孵化成心脏细胞和表皮细胞,单独培养后再将两种细胞拼凑在一起。研究人员再观察它们独特的结构(包括细胞排列和斑点的整体形状)如何与行为对应。

相关数据发送给佛蒙特大学的计算机科学家团队后,后者利用超级计算机集群Deep Green对异形机器人的数字化版本构建了一个模拟环境,并且利用了生命演化的自然选择的过程。

根据这个模型,在模拟中完成特定任务的异形机器人会被认为是“合适的”,从而创造出新一代“进化的”异形机器人。研究人员还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”。重塑的细胞形状各异,有的是楔形,有的是拱形。

由于异形机器人是由非洲爪蛙心脏细胞(收缩细胞)和表皮细胞(被动细胞)结合而成,因而具有自然生命的多种生命特质,如可以在水性介质中移动、具有自我修复能力、可自行生物降解。

本次《美国科学院院报》上的论文,描述的就是异形机器人在运动学上的自我复制方式。哈佛大学威斯研究院的报道形象地描述了“繁衍过程”。原来,这些有爪蛙细胞组装成的有机体,可以游到培养皿中,将数百个干细胞聚集在一起,然后在它们吃豆人形状般的“嘴”里组装新的异形机器人“宝宝”。

吃豆人形状的异形机器人推动松散细胞形成一个新的细胞

几天后,这些“宝宝”成为了新的异形机器人,拥有和父辈一样的外星和移动方式。然后,这些新的异形机器人再度使用同种方式,寻找细胞,建立自己的“副本”,周而复始。

邦加德博士说:“有了正确的设计,它们就会自发地自我复制。”

有意思的是,人工智能在这一过程中“居功至伟”。原本,异形机器人的母体由大约3000个细胞组成,是一个球体。它“可以生孩子”,但没有办法“系统性地繁殖”。通过佛蒙特大学Deep Green超算集群上的人工智能程序模拟,测试了数十亿种体型,其中包括三角形、正方形、海星的形状等等,目的是为了让异形机器人更有效地进行运动学复制。

论文作者之一的山姆·克里格曼(Sam Kriegman)博士说:“我们曾让超算弄清楚如何调整父辈异形机器人的形状。经过几个月的运算,人工智能想出了一些奇怪的设计,其中一种很像吃豆人……它不是一个人类工程师能想出来的东西,为什么只有一个嘴巴,而不是五个呢?”

克里格曼将这一设计提交给了另一名研究人员道格·布莱里斯顿(Doug Blackiston),最终他设计出了这些吃豆人形状的机器人。“然后这些父母创造孩子,孩子创造孙子,孙子创造重孙…….正确的设计,极大地延长了后代的数量。”

邦加德评价说:“我们发现,在生物体或生命系统中有一个以前未知的空间,空间巨大。那么我们该如何探索那个空间呢?我们创造了会走路会游泳的异形机器人。现在我们在研究中发现异形机器人可以进行运动学复制。那么之后还会有什么?”

科学家们在《美国国家科学院院刊》上写道:“生命在表面之下,隐藏着出人意料的行为,这些尚待发现。”

随着媒体的报道,相关研究已经在社交网络上引起热议。“我们完蛋了。”微软全国广播公司(MSNBC)的专栏作家,美国著名媒体人言简意赅地总结道。

“天呐,难道它们会逃跑然后制造另一场疫情吗?它们已经在公开嘲笑我们了。”

“这些人以前难道没看过科幻电影吗?”

对于舆论争议,邦加德回应说,这些毫米级别的异形机器人目前都在实验室中,很容易被销毁。并且,联邦、州和学术机构的伦理专家已对此审查。真正让人担忧的,其实是现实世界。“我们有一种道德责任感去了解,在什么样的情况下我们可以控制它,引导它还是浇灭它。”

他称目前世界面临的新冠疫情,以及环境问题,异形机器人都有能力解决。“我们提出解决方案的速度至关重要。如果我们可以从异形机器人中吸取经验,继续开发技术,那么未来我们可以利用人工智能创造新的生物工具,这将非常有用但也需要很长的时间……比如利用生物机器人从水中提取微塑料或制造新药物。”

此外,研究团队还从异形机器人中看到了再生医学的前景,这是解决创伤损伤、出生缺陷乃至攻克癌症和衰老的方法之一。

本文系观察者网独家稿件,未经授权,不得转载。