全球首个医疗机器人_ 破解生命起源！全球首个活体机器人在美国诞生
人类一直喜欢制造新的生物机器人，因为这可以解决细胞老化、肢体再生或创造新生命的问题。
早在18世纪，科学家们就意识到对死去的动物施加电流可能会导致它们的肌肉抽搐，这就像一种新的生活方式。然后这个想法很快流行起来。电也被字面上写成“生命的火花”。这一理论如此令人兴奋，以至于后来进入了文学和艺术领域。例如，玛丽·雪莱)1818年的小说《弗兰肯斯坦》就是一个例子。闪电风暴激发了年轻的弗兰肯斯坦复活死者。然而，事实证明，对生物电信号的实际科学研究极具挑战性，直到最近出现这种“异种机器人”生物机器人，人类才具备新的条件。这是一种全新的人工生命。
的左侧是在UVM超级计算机上发现的计算机设计有机体的解剖蓝图右边，生物体完全由青蛙皮肤(绿色)和心肌(红色)细胞组成。当这些新的自然生物在颗粒物质领域移动时，它们的背景显示出这些新的自然生物雕刻的痕迹。(提供商:萨姆·克里格曼，UVM)
什么是异种机器人？
什么是9异种机器人“生物机器人？如果我们回到物体的本质，这个问题很容易回答。一个简单的例子可以用来说明一本书通常是由木头制成的，但是我们所能看到的并不是一棵树的物理形态，因为根据生物学，最初死在树上的细胞被人类重新利用来满足另一本书制作的需要，所以我们可以看到一本书。
基于同样的原理，佛蒙特大学和塔夫茨大学的科学家在UVM超级计算机上设计了活体机器人佛蒙特大学的计算机科学家和机器人专家约书亚·邦加德(Joshua Bongard)也负责这项新研究，他说:“这些都是新颖的活机器人“它们既不是传统机器人，也不是已知的动物物种。它们是一种新型的人造产品:一种活的可编程生物！”
早些时候在塔夫茨大学，他们使用从青蛙胚胎中提取的活细胞，并将它们组装成一种全新的生命形式。这些毫米大小的“异种机器人”可以向目标移动，包围目标，并在被切割后自我修复。这些新型生物既不是传统机器人，也不是已知的动物物种。它们是一种新型人造产品:一种活的可编程生物
199的科学家们想象有一天它们可以被用于各种任务，例如发现放射性污染、在海洋中收集微塑料或刮除人类动脉中的斑块。塔夫茨再生和发育生物学中心主任迈克尔·莱文(Michael Levin)表示:“我们可以想象，这些活体机器人在许多有用的应用场景中是独一无二的，它们的功能是其他机器无法实现的。”“异种机器人
的诞生 1999年异种生物机器人的出现也可能是人类发展的必然方向，因为自18世纪以来，人类产品的大多数技术都是由钢、混凝土、化学品和塑料制成的。尽管它们会随着时间的推移而降解，但它们更有可能产生有害的生态和健康副作用。因此，使用不言而喻的生物相容性材料来构建技术必须是人类的总方向，而最理想的候选者是生命系统本身。生命系统比任何现有技术都更加完美和多样化。它们是人类生活的基础。然而，我们创造新生命形式的能力目前仅限于在体外改变现有的生物或生物工程器官。因此，美国科学家大胆地提出了这种创造新生命形式的可扩展方式:人工智能被用来自动设计计算机中的各种候选生命形式，以执行某些所需的功能，然后基于细胞的构建工具包被用来创造便携式设计，以实现具有预期行为的生命系统
基于此，佛蒙特大学和塔夫茨大学的科学家们提出了从零开始完全设计生物机器的方法:计算机在模拟中自动设计一种新的机器人组织结构，然后通过生物实验将不同的生物组织结合起来，构建理论上的最佳设计。这表明其他人可能会使用这种方法来设计各种生物机器，以安全地将药物输送到人体内，帮助进行环境恢复，或者进一步扩展我们对生命可能采取的各种形式和功能的理解。
尽管此过程中的某些步骤仍需要人工干预，但未来的完全自动化将不可避免地为针对各种功能的个性化定制生活系统的设计和部署铺平道路。目前的异种生物机器人是在美国的UVM超级计算机上设计的，然后由塔夫茨大学的生物学家组装和测试，以实现新生命的诞生。
多学科发展后新生活不可避免
新型生物机器人的出现不是巧合，而是长期积累的产物。至少从农业开始，人们就试图为了人类的利益操纵和改造生物体，例如，从狼到狗的改造，从野猫到家猫的改造，基因编辑变得越来越普遍。
和生物技术的不断发展也为此提供了更多的可能性。众所周知，在过去的几年里，一些实验室已经开始尝试人工制造一些人造生物，并复制已知动物的体形(例如，一些人在不久前复制了死去的宠物猫)
但是这个研究结果不同于以前的结果。研究小组在最新发表的研究中写道，这是人类历史上第一次“没有从零开始设计具有完整生物特征的机器人的参考资料”这是生物学的又一步
超级计算机和人工智能也为它的诞生提供了必要的条件。经过几个月在UVM佛蒙特州高级计算核心的深绿色超级计算机集群上的处理，科学团队开发并使用了一种进化算法，人工智能为新的生命形式创造了数以千计的候选设计。之后，生物学家试图完成科学家分配的任务(例如，在一个方向上做不规则的运动)。计算机一次又一次地将数百个模拟细胞重组成无数的形式和形状，从而使最终的可能性成为可能。
随着计算机程序的运行和生物编辑基本规则的不断完善，科学团队受到“青蛙皮肤和心脏细胞功能的基本生物物理规则”的驱动。实验室不断模拟生物，筛选、保存和改进可能的进化体，并放弃失败的设计。在算法独立运行100次后，他们成功地选择了最有前途的设计主体进行测试并获得成功。
然后，在莱文的领导和塔夫茨团队和显微外科医生道格拉斯·布莱克斯顿的关键工作下，研究人员将计算机设计变成了现实首先，他们收集了从非洲青蛙胚胎中提取的干细胞(因此，机器人的名字是“异种机器人”)它们被分成单个细胞进行孵化，然后用小镊子和一个更小的电极切割细胞，并在显微镜下将其连接到计算机指定的设计上。
生命技术应用
这些细胞群形成了自然界中从未见过的身体形式，并开始一起工作。皮肤细胞形成更被动的结构，而随机收缩的心肌细胞开始发挥作用。在微型计算机设计的帮助下，在生物物体自发形成的自组织模式下，生物体有可能有序前进，从而使机器人具有前进的能力。这些可重构的生物体已经被证明能够以一致的方式移动，并且能够依靠胚胎能量储存存活数天或数周，并探索它们周围的水环境。拥有可控的生命体征和运动能力意味着异种机器人可以被称为活体。
科学小组说，随后的实验测试表明，成群的异种机器人将以圆周运动的方式移动，这使得它们能够自发和集体地将粒子推到中心位置。同时，他们也可以在机器人上设计一个小孔来减少阻力。在这些模拟版本中，科学家能够将洞重新定位为一个可以成功携带物体的小口袋。UVM计算机科学和复杂系统中心的教授邦加德说:“这是计算机设计的生物体智能药物输送的关键一步。”“
目前，许多医疗机器人和生物技术都是由钢或塑料制成的。这些元素可以使它们非常稳定，但它们被丢弃后也会造成生态问题和人类健康问题，例如海洋中日益严重的塑料污染以及许多合成材料和电子产品的毒性科学小组说，这也是他们不使用钢作为主要生产原料的原因。活组织的优点和缺点是其脆弱的结构和退化，因为生物体在再生和自身几十年的发展中有45亿年的实际经验。当生物体停止工作(死亡)时，它们通常会无害地分解。UVM的邦加教授说:“异种机器人是完全可生物降解的。当他们在七天后完成工作时，他们只是死皮细胞，比现在的放电微型机器人更先进。”“
在医学模拟下，异种移植的另一个特征更令人震惊。在物理上，细胞分解后很难重组。然而，在新的实验中，科学家切割异种移植物并观察发生了什么。邦加德举了一个例子:“我们的笔记本电脑是一项强大的技术，但是当我们试图把它减半时，它就不能很好地工作。”我们把机器人切成两半，但接着它缝合好自己，继续前进。这是典型的机器做不到的。“这也可能为新型生物机器人的独特特性提供基础。想象一下，在分开的肢体断裂后，可以直接连接的图像，我们会想到电影中的许多场景
破解形态码
莱文和邦加德都表示，人类目前所知的细胞如何交流和连接的潜力，实际上已经渗透到计算科学和我们对生命的理解中，并在这一成品中表现良好。莱文认为，目前生物学中最大的问题是理解决策的生物学形式以及将其转化为特定函数的算法。例如，基因组编码蛋白质。为了解构细胞的功能，模拟并使细胞在各种条件下合作是人类面临的最大挑战。
为了克服这一挑战，使生物体能够发展和发挥功能，他们认为许多信息共享和合作单元(有机计算)应该在细胞内部和细胞之间进行，而不仅仅是在神经元内部。莱文说:“这些新的几何特征是由生物电、生物化学和生物力学过程形成的。这些过程在特定于脱氧核糖核酸的硬件上运行。这些过程是可重构的，从而使新的生命形式成为可能。”“
使用计算机模拟设计来创建异种机器人的体内延迟记录，以及通过计算机进行细胞操作和组装的过程。资料来源:塔夫茨大学道格拉斯·布莱克斯通256岁以上 199年的科学家认为，他们在新PNAS研究中的工作——“设计可重构生物的可扩展管道”，是将关于生物电代码的见解应用于生物学和计算机科学的第一步。"究竟是什么决定了细胞协同的解剖结构？"莱文提议“外界了解我们用异种机器人构建的细胞，从基因上讲，它们是青蛙，100%是青蛙的基因，但从基因上讲，它们也可以是非青蛙，所以人们会想，这些细胞还能构建什么？”
莱文说:“正如我们已经表明的，这些青蛙细胞可以被写成有趣的生物形式，这与它们默认的解剖结构完全不同。”他和塔夫茨团队中的其他科学家仍然在美国国防部高级研究计划局和UVM的“终身学习机器人”计划以及美国国家科学基金会的支持下进行持续的研究。他认为异种机器人的构建只是朝着破解他所说的“形态代码”迈出的一小步。下一步是进一步了解生物体的整体组织，以及它们应该如何根据历史和环境计算和存储信息。
未来影响
许多人担心快速的技术变化和复杂的生物操作的影响莱文说:“这种恐惧不是不合理的，因为当我们开始处理我们不理解的复杂系统时，我们可能会得到意想不到的后果。”然而，这一过程是不可避免的，因为许多复杂的系统(如蚁群)实际上是从一个简单的单位(即蚂蚁)开始的，所以如果它们的形态无法预测，也不可能知道它们是如何利用相互连接的身体在水上搭建桥梁的。莱文认为，如果人类要生存到未来，他们需要更好地理解复杂的属性来自简单的规则。他说，目前许多人类科学都专注于“控制底层规则，但我们人类仍然需要理解顶层规则，以便进行顶层设计。”
莱文认为，对于社会来说，更好地处理结果非常复杂的系统是绝对必要的，而不是因为害怕它们的后果而避开它们，但要做到这一点的第一步是探索:例如，生命系统如何决定整体行为？整体应该是什么，我们如何操纵碎片以实现期望的行为？
莱文说:“换句话说，这项研究直接有助于解决人们的担忧，这是一个意想不到的结果。”然而，无论是自动驾驶汽车的迅速到来，还是基因驱动的改变消除了整个病毒谱，还是许多其他复杂的自治系统，都必然会逐渐改变人类的生活体验，这是人类前进的根本。
1999年紫外线的邦加德总结道:“生命包含了所有生物与生俱来的创造力。我们人类只需要更深入地理解这一点，引导并推动它走向新的形式，这可能就足够了。”“所有权:美国国家科学院