全球首个用青蛙细胞制造的「活体机器人」诞生,有怎样的意义?
这是一种由生物细胞组成的可编程机器人,可自主移动。它不是新物种,不同于现有的器官或生物体,却是活的生物体。
科学家将非洲爪蟾的皮肤细胞和心肌细胞组装成了全新的生命体,这些毫米级的异种机器人可以定向移动,还可以在遇到同类的时候 “搭伙” 合并。它们还可以被定制成各种造型,如四足机器人,如带有 “口袋” 的机器人。
量子位:首个活体机器人诞生:青蛙细胞生成,超级计算机设计,外媒:毛骨悚然
这种生物机器人在在技术实现上并不困难,难能可贵的是创新性的思维和借助超级计算机进行流体力学分析,筛选出最佳的机器人构造模型。
科研人员选择了非洲爪蟾的胚胎,分离出胚胎干细胞,然后在体外进行分化和扩增,分别诱导其分化为表皮细胞和心肌细胞。
说到非洲爪蟾,逛过花鸟鱼虫市场的人应该很多都见过。他们以“金蛙”、“五彩蛙”之名售卖,其实这些都是非洲爪蟾的白化种染色形成,国内一般作为大型观赏鱼的活体饲料:

其实这种小蛤蟆最初是被作为一种实验动物饲养繁殖的,原因很简单,就是皮实耐操而且容易繁殖。人类历史上第一次克隆试验就是用非洲爪蟾完成的,我们更熟知的克隆羊多莉其实是第一只克隆的哺乳动物。
所以这次研究人员选用非洲爪蟾也是因为我们对这种模式生物太熟悉了。
因为作为机器人,首先要会动,那么几百种细胞中会动的就是骨骼肌细胞和心肌细胞了。骨骼肌细胞虽然能动,但是需要外界的电化学信号刺激才能收缩。心肌细胞则不同,只要外界环境的化学成分稳定,就可以保持不断地自主收缩。
而表皮细胞和心肌细胞来源于不同的胚层,在构建生物机器人的时候不容易和心肌细胞混合,而是一团表皮细胞团与一团心肌细胞团紧密粘在一起,形成一定的功能结构。未来如果需要这种生物机器人发挥其他功能,表皮细胞可以换成其他细胞,甚至在这两种细胞之外再加一两种。
论文[1]作者将不会动的表皮细胞称为“被动细胞”,会动的心肌细胞称为“主动细胞”。前者为后者提供收缩运动的杠杆,后者为前者提供动力。这样两种细胞就构成了一种可以运动的复合细胞团。
红色为心肌细胞,绿色为表皮细胞。A:计算机模拟的结构模型;B:荧光显微镜下观察到的生物机器人形态
答案很简单很粗暴——细胞分泌的细胞外基质会把两团细胞粘在一起,拿很细很细的镊子在显微镜下像捏橡皮泥那样塑个型就完事儿了:

这就是这项研究的高明之处和创新性所在——计算机模拟构型。
这让我想起了现代战斗机的外形设计。上世纪八十年代,中美经历过短暂的蜜月期,很多军事航空领域的专家曾经有机会到美国著名的军用飞机设计机构访问。当时美军的所有战斗机外形设计都采用了计算机辅助,效率大幅度提升。这一点震惊了我方专家。从战斗机外形设计上,美国已经比我国先进了整整一个技术时代。
说回到这项研究,究竟表皮细胞和心肌细胞在空间结构上如何搭配才能让细胞完成不同的运动功能呢?与其一种结构一种结构地去盲目试验,研究团队选择了计算机模拟。让不同的搭配结构在计算机模拟环境下进行流体力学的运动试验。
搭建不同形态的生物机器人然后放进培养基里面进行运动试验是被动筛选,而研究人员请计算机代劳则大大提高了效率。我们不妨看一下论文中披露的“冰山一角”:

红色的心肌细胞和蓝色的表皮细胞,以不同的数量比例、不同的搭配方法进行无数种搭配,然后交给计算机进行运算,分析其在液体环境中的运动受力情况和运动轨迹。这样粗筛出最符合设计要求的结构再进行体外实验进行验证。
例如下图所示就是一个能够沿直线运行的结构:

这种生物机器人能够根据使用目的进行计算机预先编程,然后根据模拟结果捏出来需要的构型。虽然这项研究开创了一个非常新颖的思路,但是在我看距离广泛应用还面临一系列的难题:
1,批量生产不能靠捏:目前根据这篇文献的方法,所有生物机器人均为科研人员手工“捏造”。未来如果需要应用到人体,显然几个机器人肯定是不够用的。如何生产成千上万个这种小肉球,使其在结构和功能上趋近于一致,不能纯靠人工。
2,营养供应需要外界提供:虽然在论文中,生物机器人显示出不眠不休的持续工作能力、不惧机械损伤的修复能力。但这一切都有赖于稳定的外环境——这些小肉球无不浸泡在营养丰富、含有氧气的培养基里面。所以可以想见,未来如果这项技术应用于人体,机器人可能只能在血管中运行,依靠血液中的营养和氧气维持生命和功能。
3,未来人体应用还要面临很多问题:如果未来这种技术要应用到人体,肯定不能从胚胎干细胞分化出主动细胞和被动细胞,毕竟那颗胚胎已经张成人了嘛。如果用其他的人类胚胎干细胞,这些干细胞分化以后将产生成熟的MHC抗原,用到其他人体会出现免疫排斥反应,或许需要术前配型。具体类似于器官移植的配型。
如果不走胚胎干细胞分化这条路,这就需要从人体已经分化成熟的人体组织中分离出细胞再扩增用于制造生物机器人。但这又面临了一个更加棘手的问题,心肌细胞要从心脏取组织,而且心肌细胞在体外很难扩增。所以未来人体应用或许异体胚胎干细胞分化增殖这条路或许更容易些。术前要做移植配型。
根据论文中的展望,研究者们认为:生物机器人的特性展示了其未来无限的可能性。它们可以被用来清理海洋中的微塑料污染,定位和消化有毒物质,或者进入人体血管,精准输送药物、清除动脉壁上的斑块等等。
但令我不解的是,海水中电解质浓度比较高,这些小肉球进入海水很有可能出现脱水死亡。而且海水中的营养物质太少,机器人无法直接摄取利用,如何能够清理海洋微塑料垃圾,实在是想不通。文献中也并未提及这一设想的具体实施方法。
说句题外话,目前很多偏向于生物应用的新型机器人其实并不一定都是结构复杂的精密仪器,反而可能是结构极其简单,体型在微米级别的小家伙。
如前段时间火爆全网的“Spermbot”,就是一个小小的金属线圈[2]:

这个小家伙能够自己找到“瘸腿”的精子,从尾巴上套进去,然后自己在体外磁场作用下旋转起来,推动精子奔向卵细胞:

它区别于传统机器人,也不是已知的某种动物物种,而是一种新型的、具有生命的、可编程的生物。这种基于活细胞的机器人可以在人体内进行精准活动,比如药物递送、毒废物清理等。研究于1月13日发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上。
目前,打造活体机器人的方法局限较多,不是对多细胞的形状或行为无法进行控制就是无法预测其行为影响。本研究中,研究人员采用先进算法为新的生命形式创建了数千个候选设计,该机器人可实现预期的行为和功能。可以说xenobots是全球首个基于超级计算机设计的活体机器人。
xenobots在佛蒙特大学的超级计算机上进行设计,然后由塔夫茨大学的生物学家进行组装和测试而成。研究第一步,UVM研究人员采用进化算法在超级计算机上创建可数千种新生命形式的候选设计物。

图片来源:Courtesy Sam Kriegman, Josh Bongard, UVM
算法根据指令(比如整体向一个方向移动)会一次又一次地把几百个模拟细胞重新组装成无数具有新形态的细胞,随着算法不断运行,优胜劣汰,更成功的新型活体会被保留并完善;值得注意的是,算法的运行受“有关青蛙皮肤和心脏细胞可以做什么的生物物理基本规则”驱动。
最终,算法独立运行100次之后,便会选择最有前途的新有机体进行下一步测试。这种新型细胞聚合体,在细胞层面上,与现有人体器官或有机体几乎完全不一样。

▲算法独立运行100次之后,所筛选的新型有机体。左-以硅材料展现的活体机器人形式;右-实际筛选的新型活体组织(图片来源:参考资料[1])
研究第二步,塔夫茨大学的研究人员需要将硅材料的设计转化为现实。他们提取了非洲爪蟾(Xenopus laevis)胚胎中的干细胞,并将其分离成单个细胞,使其孵化。随后研究人员使用微型镊子和小型电极,将孵化后的细胞切割并在显微镜下连接到计算机指定的设计候选物。
这些细胞随后被组装成了自然界中从未见过的生物形态,开始协同工作。在计算机设计的引导下,活体机器人的皮肤细胞形成了一个更被动的结构,心肌细胞的随机收缩则被用于产生有序的向前的运动;结合机器人具有自发性的自组织模式,于是,这个100%带有蛙基因的活体机器人便可自行移动了。

▲上-“行走的硅材料”;下-行走的活体机器人(图片来源:Courtesy Sam Kriegman, Josh Bongard, UVM)
此外,研究人员在水环境的状态中连续数周对其进行观察,活体机器人在胚胎能量储存的支持下保持连贯运动,就像人类每天正常行走那样,活体机器人也可以日常“匍匐前进”。不过源于计算机设计的驱动,这款活体机器人无法“翻身行走”。
一些集体行为以及物体操控等常规动作,也难不倒它。机器人可进行自发进行绕圈运动并将目标物体推至目标地点,这一技术对于体内药物输送技术的发展来说至关重要,或许精准给药的实现只需要这一团“其貌不扬”的活体组织。

▲机器人进行集体行为、物体控制等动作(图片来源:Courtesy Sam Kriegman, Josh Bongard, UVM)
研究第三步,研究人员不但改善活体组织材料过于脆弱这一问题,还顺势打造了一款“环境友好”机器人。它具有生物降解性,工作周期为7天,一旦使命达成,便会化为普通的、失去活性的皮肤细胞。人们因此也不用担心,是否会有金属等材料残留体内。
更令人惊喜的是,其貌不扬的活体组织本身具有极强的耐挫力,它可根据周围情况做出及时反应,举个例子,当活体机器人被切成两半后,它能自行将“伤口”缝合,然后继续前进!

▲活体机器人的自愈过程(图片来源:Courtesy Sam Kriegman, Josh Bongard, UVM)
研究人员认为,通过现有基因打造一种全新形态的生物体,是迈向破解所谓“形态码学”的基础,还能使人们更深入地了解生物整体组织方式,以及它们计算和存储信息的方式。
有人对此新技术表示感到“恐惧”,研究人员对此并不意外,但基于人类长远的发展以及对健康的需求,科学家们需不断探索,一次次从简单规则中参透复杂结构。疾病的存在一直困扰着人们,研究人员则希望以基因为驱动力来应对复杂的疾病,通过科学的方式将治疗变得更简单。
参考资料:
[1] A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin, Josh Bongard Proceedings of the National Academy of Sciences Jan 2020, 201910837; DOI: 10.1073/pnas.1910837117
[2] Team builds the first living robots Retrieved Jan 14, 2020 from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/uov-tbt010820.php
版权说明:本文来自药明康德内容团队,欢迎个人转发至朋友圈,谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。
热门内容推荐
戒烟后如何将肺部清洁干净?
有哪些几乎是中国人特有的生理疾病?
感谢科学,感谢疫苗,对主子过敏的猫奴有救啦!
烧烤真的会产生大量的致癌物质吗?如何避免烧烤中产生致癌物质?
《科学》:哮喘、鼻炎终于有治啦?花了160年,科学家首次看清呼吸道炎症“病根”
顶尖学术期刊《自然》:几年前,科学家在广州每周释放的500万只蚊子,后来都怎么样了?
? 觉得内容不错,欢迎关注我们!或者点赞、评论分享给其他读者吧!
作为合成生物学领域的答主,因为这项工作类似于工程改造细胞的升级版——合成组织工程(Synthetic Tissue Engineering),所以看到这项工作还是很兴奋的!我花了一天时间阅读了全篇文献,我接下来想以一个合成生物学的视角和思考对这篇文章进行解读,并提出一些个人的思考。
本文分为以下四部分:(感兴趣的同学可以直接跳到相关部分进行阅读)
第一部分:活体机器人的设计过程与特性
第二部分:活体机器人的在设计上的优越性
第三部分:如何联合合成生物学创造更加智能的活体机器人?
第四部分:这些设计会毁灭人类吗?
这是一种过「计算设计 + 生物制造」创造出来,由生物细胞组成的可编程机器人,可自主移动,实现人为设定的多种功能。
这种机器人是通过下面这种流程设计出来的,主要分为两步:计算设计 + 生物制造
计算设计:进化算法 + 性能过滤器
设计的第一步是:「进化算法」。进化算法为新的设计形式创建了多代、数千个候选方案,并在基于物理的虚拟环境中对每个设计进行仿真,并自动分配性能得分。性能较低的设计将被删除,并被性能较高的设计的随机修改副本覆盖。重复此过程可以产生多样化且具有较高性能的设计方案。

设计的第二步是:「性能过滤器」。过滤器的主要作用是为了判断并最终删除不符合要求的设计。主要有两个过滤器,第一个是「Robustness Filter,鲁棒性过滤器」,主要是通过噪声抵抗能力来判断并删除那些无法抵抗混乱复杂的现实物理环境的设计。第二个是「Build Filter,建造过滤器」,主要是判断并删除不适合当前生物构建方法的设计。
生物制造:干细胞培养 + 显微操作
首先从囊胚阶段非洲爪蟾胚胎中刮下皮肤细胞和心肌细胞的早期细胞,将它们分离成单个细胞,然后按照层次堆叠的方式对不同细胞进行孵育。然后研究人员使用微小的镊子和电极,手动对聚集的组织进行塑形,在显微镜下操作将其塑造计算机设计的近似形态。

组成了新的形态后,这些细胞就开始协同工作,实现预期中的多样功能。
Collective Behavior 群体性行为:比如两种设计通常会发生碰撞,形成暂时的机械结合,并在沿切线分离之前彼此绕转数圈
Objection Manipulation 物体操控:比如某些设计可以移动特定的物体,清除目标区域的杂物或丢弃目标物体。
Object Transport 物体运输:某些设计通过在其横向平面中心设置孔状结构,可以减少位移中的液体阻力。这种结构在计算模拟中可以实心特定物品的运输,但是在实际实验中并没有实现。
自组织特性
心肌细胞之间出现的自发协调会相干的,相匹配的收缩运动。
不同的设计之间会相互关联,相互协调,完成特定的行为,比如聚集或者围绕运动自我修复特性
此活体机器在遭受破坏时可自我修复,例如自动修复割裂伤。通用化和自动化
此文章的计算设计方法可以实现通用化和自动化,因为生成器和过滤器体系结构允许元素进行模块化添加,删除或重组,以便快速设计和部署新的活体机器系统。可以进一步进行优化
更多的过滤器:更多的参数限制,更加符合设计需求
神经网络可以进行分层设计优化:单个设计能够成为新的构架模块,进行更加复杂的设计。
从文章展示和各路媒体的报到中,可以得知这个活体细胞机器人不仅能在环境中实现多种功能,还能在遭受破坏时自我修复。细胞机器人可在水性环境中存活长达 10天,并能移动而无需额外补充营养。
所以在文章中的应用说到,这项工作可以用于在人体内相关的药物或者清除特定的障碍,并最终完成任务后死亡,被身体清除掉。
比如,作者说的携带药物功能,实际上基于孔状结构的物体递送并没有在实际实验中实现,只是做了计算机模拟而已;而用于清除特定障碍或者有毒物质的能力则是更不靠谱,一个很关键的问题是现在的活体机器人并没有「智能识别能力」,无法对物质进行分辨,所以想要特定清除某些物质还是很难的。
打一个组装赛车的简单比喻。
这篇文章中的活体机器人,可以实现运动与聚集的简单行为,优势是可以实现多细胞水平甚至组织水平上的人工直接改造。就像组装赛车时,我们将不同的模块比如车架、轮胎以及发动机组装起来一样,但是对于车架以及发动机的内部结构(类比于细胞内部的基因)无法进行直接的修改。
而合成生物学的优势在于对于细胞内部的基因网络进行改造和设计,我们在单个细胞内赋予多项功能,比如信号感受器、表达特定的功能蛋白、控制单个细胞的形态或者存活等等,也就是说我们利用合成生物学可以对发动机的内部结构以及汽车内复杂的电路进行直接的修改。但是合成生物学对于组织层面的改造能力有点捉襟见肘(当然现阶段合成生物学发发展主线还是在细胞层面进行改造)。
所以,两者的结合是互补的,十分完美。那么两者如何结合呢?我想分享一下我个人的观点。特定的信号感应器:环境信号 + 人工信号感应器
我们在细胞内加入环境信号的感应器。这样的生物机器人可以识别身体内的多种化学信号,可以识别癌症细胞的特定信号,用于接下来的治疗等步骤。
我们也可以在细胞内加入识别人工信号的感应器,比如光或者温度,使其根据外界信号进行移动或者发挥特定的功能。内部的表达调控网络:可控的药物分子释放 + 可控的细胞分化 + 可控的细胞自杀机制(生物安全)
我们可以在细胞内加入表达药物分子的代谢网络,在内部感应器的配合下,在病灶释放药物分子。
我们还可以利用基因线路控制干细胞的分化,这样一来,不同部分的细胞种类可以发生变化。比如心肌细胞可以在不同时间或者不同环境下,在活体机器的不同部位进行分化,可以产生更加复杂的活体机器。
安全也是什么重要的。除了让活体机器自然死亡,我们还可以利用合成生物学设计使这种机器更加精确的停止其功能,让其的存在可以受到更加精确的控制。更加复杂的膜表面结构用于活体机器人的自组织形成。
其实这篇文章的活体机器人结构类似于雕塑,是人为对细胞进行剥离后形成的。但其实不用这样,通过基因线路调控膜表面的结合蛋白,细胞也可以自组织行程复杂的结构[1],比如下面这样:
合成生物学基因线路设计用于控制细胞的自组织形态
细胞自组织形成胚胎结构https://www.zhihu.com/video/1200718159159910400
所以我们除了人为粗暴的对细胞团进行剥离塑性,也可以在细胞膜表面设计受控的结合蛋白。这样一来不同的细胞之间就可以选择性的进行连接和脱离,这样活体机器人就可以实现自动变形了,类似于一个变形金刚。

最后再说一些吧,我看到很多媒体为了吸引眼球,在报到中会渲染一种恐惧,以至于让很多感觉这种生物设计是最终会毁灭人类的。很多电影情节也会这样去做,什么火星生命毁灭地球啊,什么生物突变感染人类啊。

说真的,真的不会这样。现在的这些设计,我想说几点:
和自然生物比起来,复杂度简直少了几百万量级的水平!你那这些设计和自然去PK,那会是被暴虐的!
自然的生命可以上珠穆朗玛峰,下马里纳亚海沟,入地球大气边缘,进人体肠道共存。而这个活体机器人最多只能存在10天,而最强的功能就只是蹦跶几下而已,hhh。
我们做这些生命设计无非就是想自然的生命学习而已!只是现在学习的还不够而已。
比如我们为了可以设计一个很炫酷的活体机器人:它可以维持自身的结构,同时源源不断释放攻击癌症的细胞武器,监测体内的情况,并且清除癌变的细胞。酷不酷!?
不过,喂!这不就是人体内的淋巴组织吗?!

所以说,完全不必担心其危险,你应该操心的是为什么现在生物工程师的设计能力这么挫?我们对自然生命的学习还远远不够。40亿年的生命进化宝库其实还有太多的东西值得学习!所以请生物工程师们学习足够了之后再去谈那些幻想中的事情吧,不过我想可能是好几个世纪之后的事情了,允悲。我在2019年的年度总结中,也提到了我这一代的生物工程师的目标,务实一点,就是:学习自然。2019 年你对合成生物学领域的研究有什么经历,收获和感悟?
科学家并不是狂热的。任何生命科学研究的目标都是应对人类以及星球发展中遇到的挑战,比如环境、疾病、资源等等。通过科学,我们一定可以为这些挑战提供一个合理的解决方案。
同时我们还有法律和监管措施,对科学领域的研究进行严格的管理,包括研究内容以及潜在的伦理道德方面。
在这篇文章中, 文末也提到了随着「计算机辅助设计 + 软体机器人设计 + 生物打印 + 合成生物学」等等领域的发展,我们在未来可以设计出性能更加优异的活体机器人,这一点我是赞同的。比如前段时间,就有一个合成生物学 + 3D打印的工作,设计一个可以抵抗极端环境的生物活体材料。如何解读 2019 年 12 月《自然》子刊发表的可以抵抗极端环境的 3D 打印生物活性材料?
所以说,我们也不妨来畅想一下未来:
比如我们可以设计一个可以在白天吸收光能,晚上自动发光的树木,从而替代绿灯,环保节能啊!
我们也可以设计一个能在火星上生存的植物,是火星变成一个绿色的星球!孟凡康:想象中的合成生物学未来:超级大黄蜂、有生命建筑、超级神经计算机与生命的宇宙探索
合成生物学想象中的未来https://www.zhihu.com/video/1200731412447563776
Xenobots不像传统的机器人,它们没有闪闪发亮的齿轮或机械手臂,看起来更像是一个肉团,长度不到一毫米,可以在人体内移动,甚至可以在没有食物的情况下生存数周,还可以成群结队地工作。
有四足的xenobots
更厉害的是,受损的“活体机器人”能我修复,一旦完成任务后就会自我瓦解,就像生物死亡时会腐烂一样。
正是这些特性,让Xenobots可以完成钢铁机器人无法完成的任务。这也是研究人员用生物组织制造机器人的原因。
“活体机器人”到底是怎么建造的?
据媒体报道,研究团队首先在佛蒙特大学的超级计算机集群上进行设计,并使用了一种进化算法,为新的生命形式模拟出成千上万种可能。比如,如果要求“活体机器人”朝着一个方向移动,超级计算机就会尝试数百种的可能方式,将模拟的细胞组合成不同的形状。
有大的后肢和小的前肢,且有红色心肌层的Xenobots
一旦有了可以实现目标的设计,美国塔夫茨大学的生物学家就开始组装和测试。他们从非洲爪蟾的胚胎中提取干细胞并将其培育成皮肤细胞或心肌细胞,然后用非常小的工具把它们切割开来,并在显微镜下组装成与设计方案相近的结构。
图片来源:英国《卫报》
研究结果表明,心肌细胞就像微型引擎一样,驱动细胞群以一种连贯的方式向前移动,直到它们的能源耗尽。此外,这些“活体机器人”还能够自发地协同工作,并在水性环境中存活几天甚至几周,而无需额外的营养。
科学家们认为,他们将能够创造出更复杂的活体机器人。他们试验了多种可能,比如,在“活体机器人”内创建了一个小袋,使它们可以携带有效载荷。
中心有洞的Xenobots,可能被用来运输药物
更重要的是,“活体机器人”能够自我修复。研究人员声称,与传统材料不同的是,Xenobots可以被切成两半,然后它不仅能把自己缝合起来,还能继续活动。
塔夫茨大学再生与发育生物学中心的负责人迈克尔·莱文表示,这项计划的最终目的是将这些小型活体机器人规模化,用哺乳动物的细胞创造出可能有血管、神经系统、感觉细胞、眼睛的Xenobots。
“我们可以想象这些活体机器人可做那些一般机器人不能实现的事情,比如寻找令人讨厌的化合物或放射性污染物,收集海洋中的塑料微粒,在动脉中移动以刮出斑块。”莱文说。
除了这些直接的实际任务,Xenobots还可以帮助研究人员更多地了解细胞生物学,为人类健康和长寿打开大门。比如修复先天缺陷,将肿瘤重新编程成正常组织,战胜衰老等。这项研究可能会对再生医学产生重大影响。
如果在实验室里创造的Xenobots充分发挥它们的潜力,活体机器人可能很快就会在你的身体里游动。
xenobots在穿过一片区域时留下的痕迹 摄影: Douglas Blackiston
这听起来让人不寒而栗,但研究人员表示,没有必要惊慌。
据悉,这些生物体预先携带了食物,这使它们能够存活一周多一点的时间,但它们无法繁殖或进化。然而,在营养丰富的环境中,它们的寿命可以延长到几周。但当它们死亡时是完全可生物降解的。
研究人员在报告中称,传统机器人对生态和人类健康会产生有害的副作用。作为生物机器,xenobots对环境更友好,对人类健康更安全。
然而,不可否认的是,如果活体机器人的崛起成为现实,我们的世界将比科幻小说更加扑朔迷离。
研究人员承认,这项技术可能被利用,导致出现意想不到的后果。如果系统变得足够复杂,人类甚至可能无法预测它们将如何开展行动。“活体机器人的概念可能会让人产生噩梦,梦见不受欢迎的入侵者从内部攻击我们。”
莱文表示:“这种恐惧并非没有道理……当我们开始摆弄我们不理解的复杂系统时,我们将会得到意想不到的后果。”他认为,他们的工作是更好地理解这些系统的重要一步。
“许多复杂的系统,比如一个蚁群,都是从一个简单的单位——一只蚂蚁开始的。我们不可能预测蚁群的形状,也不可能预测它们如何用彼此相连的方式在水上架起桥梁。”莱文在一份声明中表示,如果人类要在未来中生存,需要更好地理解复杂的属性是如何从简单的规则中产生的。许多科学都集中在“控制底层规则,我们还需要了解高层规则”。
就像研究人员所说的一样,“活体机器人”仍是一个充满未知的领域。科学家们也没法说清,xenobots今后会朝着怎样的方向发展。
不过,该篇论文共同作者山姆·克里格曼(Sam Kriegman)提出了一个设想,他指出,类似的“活体机器人”未来变体将很有可能具备神经系统和认知能力。
这无疑让人想到了人工智能威胁论。
研究人员指出,尽管超级计算机在制造这些活体机器人中扮演了重要角色,但人工智能“不太可能”有邪恶的意图。目前很难看出人工智能比一个有恶意的天才生物学家更容易创造出有害的生物。
虽然科技本没有善恶之分,但xenobots显然面临更加严峻的伦理问题。
Kriegman认为,在发现这类机器人后,政策制定者也能针对性地定制最佳行动方案,“每个人都应该做各种不同的事情,(我们)只是在探索,而(其他人)需要考虑其行为的伦理后果和影响。”
(更多精彩内容,请关注公众号:ofyouth)
参考资料:
1. 中新网:美科学家造首个“活机器人”:有两条腿 能自行修复
2. .快科技:科学家制造世界首个活体机器人 使用青蛙胚胎细胞能自愈
3. 钛媒体:全球首个活体机器人诞生:100%青蛙基因,遭破坏时可自愈
4. 新华网:美研究团队用细胞组装“活体”机器人
5. Meet the xenobot: world's first living, self-healing robots created from frog stem cells
6. SCIENTISTS CREATE FIRST ‘LIVING ROBOTS’ IN MAJOR BREAKTHROUGH
7. Tiny living robots made from frog cells could soon swim inside your body
8. Scientists use stem cells from frogs to build first living robots
9. Living robots built using frog cells
活体机器人有以下特征:
1.维持自我形态,自我修复
研究显示,这个活体机器人,不仅仅可以维持自己的形态不受改变,而且有自我修复的功能。
在数10天没有营养供给的情况下,也是可以存活的,机器人运动可直线运动,也可围绕着自己自行旋转。
2.机器人在中间有一个孔,可携带物质
机器人自发的在中间形成一个孔,这个其实就代表了,可以在中间携带物质,不管是药品或者其他营养物质。
3.可自行降解
当机器人停止工作(也就是死亡)时,它们通常会无害地降解。相比金属和塑料等其它材质的药物递送工具,这也是生物细胞机器人用于人体递送药物的巨大优势。
以上都符合药物的传输者,使之成为一个完美的药物传送者。
但人问题来了:
是否会因为自我免疫造成,对身体的损伤,研究者说:如果能用自身的细胞合成机器人就解决了这个问题。此回答,真的是太完美了,可这又引发了另一个问题:用人的细胞合成是否有背伦理学?
关于这部分,等到真的人的细胞和神经所制造出的机器人出现的时候,我们到底会觉得它可爱还是害怕,到那时候,我们再来讨论!