活体机器人代码_ 全球首个活体机器人诞生：100%青蛙基因，遭破坏时可自愈

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你能想象机器人有生命吗？

北京时间1月14日凌晨，世界顶级期刊《美国科学院院刊》(PNAS)发表了一项最新的轰动性研究:美国科学家利用从青蛙胚胎中提取的活细胞，创造了第一个毫米级的“活可编程机器人”(以下简称“活机器人”，英文简称“异种机器人”)

简而言之，“活机器人”是由100%青蛙细胞——非金属非金属非金属机械结构、非单细胞生物——创造出来的新的活个体，是一种新的活的可编程生物

“机器人”有两条“短腿”，可以通过独立的力向目标移动。最关键的一点是，因为它们是“活的机器人”，即使它们被损坏或撕裂，它们也能自我繁殖和修复。

这项研究是由佛蒙特大学(UVM)计算机科学教授约书亚·邦加德领导的。它是在UVM超级计算机上设计的，然后由美国塔夫茨大学的生物学家组装和测试。这是“计算机+生物学”领域的完美合作。

joshua bongard

迈克尔·莱文(Michael Levin)，这篇论文的合著者，塔夫茨大学再生和发育生物学中心的负责人，认为从基因上讲，异种机器人生活的机器人本质上是青蛙——它们100%由青蛙的脱氧核糖核酸组成，但它们不是青蛙，而是机器人。

迈克尔·莱文

迈克尔·莱文说，“建造一个活着的机器人是人类破解‘形态代码’的一小步异质机器人为我们提供了更深入理解生物体整体组织的样本，并帮助我们理解它们(青蛙细胞)如何根据它们(形态代码场)的历史和环境计算和存储信息。“

美国科技网站《连线》199将这项研究描述为“一种新型的令人毛骨悚然的可编程生物”

如果机器人产业在过去的50年里从零开始出现，PNAS今天发表的研究表明，活着的机器人不再是想象和科幻小说，它们将在未来成为现实。此外，在人类的指导下，未来的活机器人可能能够像真正的生物一样适应环境。

生活机器人背后的故事:“计算机+生物”完美的跨境合作

你今天看到的许多科学技术都是在加工钢、混凝土、化学品和塑料的基础上实现的。随着时间的推移，这些物质会降解，还可能产生有害的生态和健康副作用。

合成材料比活体材料使用更广泛，因为前者更易于设计、制造和维护。死细胞更容易重新设计以满足其他需求。例如，一本书的原材料是木头，但是你不能说一棵树可以做成一本书。

因此，将自我更新和生物相容性材料，即类似活细胞的材料应用于科学和技术将是有用和有效的。其中，生命系统本身就是理想材料的候选者。

而这个“活体机器人”是活体材料应用的最佳实践者。研究人员从非洲爪蟾胚胎干细胞中分化出来，将它们分成两个单细胞:心脏细胞(收缩细胞)和表皮细胞(被动细胞)，然后对它们进行孵育。

左边的顶部绿色部分是无源单元，而红色和绿色的交替部分是有源单元(图片来源:反转)

为了让活体机器人按照科学家指定的方式移动，研究小组已经在UVM·VVAC的深绿色超级计算机集群上工作了几个月，并使用进化算法为新的生命形式创造了数以千计的候选设计。为了完成科学家分配的任务(例如向一个方向移动)，计算机一遍又一遍地将数百个模拟细胞重组成无数的形式。

的左侧是由进化算法创建的候选设计，右侧是模型和单元格

的组合

然后将林蛙克劳斯的单个表皮细胞和心肌细胞结合起来，使用深绿设计的最佳模型，使用微型镊子和均匀电极，将细胞切割并在显微镜下连接起来，以接近计算机指定的设计，不断尝试和实验，创造出世界上第一个“活体机器人”

这是历史上第一次“从头开始设计一台完全生物的机器”。100%的机器都是青蛙细胞创造的新生物。

如果以前的机器人设计都是使用机械结构形成的，这项新的研究将细胞组装成自然界中从未见过的身体形状，以便协同工作。这将是人类历史上一个惊人的发现

除了算法之外，研究人员让分化的心肌收缩细胞在计算机设计的指导下，产生有序的向前运动，以便机器人能够继续向前移动

在实验过程中，研究人员还发现了另一个事实:这个“活机器人”可以在水介质中移动，并且可以转圈。

随后的测试表明，这种不同于金属和塑料机器人的活体机器人完全可以生物降解，并且有自我修复的能力。

这篇论文的作者还说，“我们把机器人切成两半。结果，它不仅缝合了自己，而且后来还继续移动。”“

有趣的是，如果你用显微镜轻敲机器人背部的斑点，然后把它翻过来，它就会像乌龟一样躺在那里，一动不动

所有这些形式，像人类的表情一样，在机器人领域都可以称为“外星人觉醒”

未知世界的道德影响

虽然“活机器人”的技术已经在上面用了几百个字来解释，但实际上，这项研究需要克服许多技术困难，而且还有很大的未知风险。

许多人担心快速的技术变革和复杂的生物操作会产生不利影响。论文发表后，一些外国网民评论道，“请不要植入它(活体机器人)”和“很容易造成替代和暗杀”等。

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这篇论文的合著者山姆·克里格曼认为，未来类似“活机器人”的变体很可能具有神经和认知能力。针对上述道德问题，他还认为，在发现这种机器人后，决策者还可以制定最佳行动计划，“每个人都应该做各种事情，(我们)只是探索，(其他人)需要考虑他们行动的道德后果和影响。”“

斯坦福大学法学教授、生物伦理研究中心指导委员会主席汉克·格里利(Hank grilli)同意这一说法，并表示，尽管目前的研究远未创造出任何与人类相似的东西，但他们仍应牢记这样的伦理问题，也需要全社会关注和优化伦理项目。

其他研究人员认为，活机器人的特性在未来显示出无限的可能性。它们可用于清理海洋中的微塑料污染，定位和消化有毒物质，或进入人体血管，准确输送药物，清除动脉壁上的斑块等。这些是活机器人的着陆区。

麻省理工学院(MIT)计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)主任丹妮拉·鲁斯(Daniela Rus)也指出，技术的负面影响与人工智能技术关系不大，而是与人类控制有关。

不管讨论是什么，这并不妨碍我们关注活着的机器人，并认为科幻小说在未来希望现实的着陆。

论文地址:https://www . PNAS . org/content/early/2020/01/07/1910837117

进化算法代码开源地址:https://github.com/skriegman/reconfigurable_organisms

https://cdorgs . git hub . io/

资料来源:https://www.eurekalert.org/pub发布/2020-01/uov-tbt010820.php

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