重组细胞活体机器人_全球首个活体机器人诞生：可编程 会自愈

名科学家创造了世界上第一个由青蛙干细胞生成的活体自愈机器人

当地时间1月13日，佛蒙特大学在其官方网站上发布新闻稿，宣布佛蒙特大学和塔夫茨大学的研究团队联合开展研究，利用非洲爪蟾早期胚胎的皮肤细胞和心脏细胞，创造了第一个活体机器人“异种机器人”。这项研究于1月13日发表在世界顶级学术期刊PNAS上。

异种机器人是以非洲爪蟾“Xenopuslaevis”命名的。宽度小于1毫米的异种机器人可以移动到目标或拾取物体(例如需要运送到患者体内特定位置的药物)，并可以治愈受伤后的伤口。

佛蒙特大学的计算机科学家和机器人专家乔舒邦加德(JoshuaBongard)是这项研究的共同负责人。他说:“它们既不是传统机器人，也不是已知的动物物种。”这是一种新的人造产品——一种活的、可编程的生物体“

异种机器人由佛蒙特大学的一台超级计算机设计，然后由塔夫茨大学的生物学家组装和测试塔夫茨大学再生和发育生物学中心主任迈克尔·莱文(MichaelLevin)说:“

”不难想象，这些机器人有许多其他机器无法实现的应用，例如搜索有害化合物或放射性污染物、在海洋中收集微塑料、在动脉中行走、清除斑块等“

”定制的“生命系统”

是众所周知的，至少自从农业出现以来，人类一直为了自己的利益操纵生物体，基因编辑变得越来越普遍

在过去的几年里，人类通过模仿其他动物的体形创造了一些人工生物，但研究小组表示，这是历史上第一次“生物机器完全是从零开始设计的”

一般来说，异种机器人的创建过程有两个步骤

第一步，利用佛蒙特大学佛蒙特高级计算核心的DeepGreen超级计算机集群，研究团队(包括第一作者和博士生萨姆·克里格曼(SamKriegman)用了几个月的时间，利用进化算法为这种新的生命形式设计了数千种设计

。

为了完成任务(例如朝一个方向移动)，计算机会一遍又一遍地将数百个模拟细胞重组成无数的形式或身体形状。随着程序的运行，在关于青蛙皮肤和心脏细胞的生物物理基本规则的驱动下，更成功的模拟生物得以保存和优化，而失败的则被丢弃在100次独立运行该算法后，科学家们为进一步研究选择了最令人满意的设计。

第二步，由迈克尔·莱文和显微外科医生领导的塔夫茨大学团队道格拉斯·布莱克斯顿(Douglas Blackiston)必须迈出将计算机设计变成现实的关键一步

他们首先从非洲爪蟾的胚胎中收集干细胞，将它们分离成单个细胞并孵育。然后他们用镊子和更小的电极切割细胞，并在显微镜下连接它们，使它们非常接近计算机指定的设计。

这样，这些细胞被组装成大自然从未见过的形状，然后它们开始一起工作。经过上述操作后，皮肤细胞形成更加被动的结构，而心肌细胞原有的无序收缩在计算机设计的指导下，借助自组织模式，产生有序的向前运动，这是机器人自运动的关键

当然，在研究过程中，不可避免地会有一些意想不到的结果，但有时这些结果也有助于新的发现

的研究人员注意到，这些可重组的生物体能够以连贯的方式移动，并且在胚胎能量储存的驱动下，花了几天甚至几周时间探索它们的水环境，但反过来失败了，就像甲虫翻筋斗一样。

后来，实验表明，成群的异种机器人会绕着圆圈移动，并自发地集体把一个小球推到中心。其他异种机器人在中间挖一个洞来减少阻力。

，在模拟过程中，科学家发现用这个洞作为袋子，他们可以成功地携带物体佛蒙特大学计算机科学和复杂系统中心的教授JoshBongard说:“这是从计算机设计的生物体向智能药物输送迈出的一步。”我们知道许多机器和硬件产品是由钢、混凝土或塑料等材料制成的。这当然是合理的(如保证质量)，但有时它不可避免地会导致生态和人类健康问题——如海洋塑料日益严重的污染。与

形成对比的是，乔希·邦加德(Josh Bongard)说:“异种机器人具有自我再生修复机制，当它们停止工作而死亡时，它们通常不会破坏外部环境，它们是完全可生物降解的。”当他们七天后完成工作时，他们只是死去的皮肤细胞。另外，笔记本电脑功能强大，但是如果你把它分成两半，你可能无法工作但是在科学家将异种机器人切成两半后，他们发现它们可以治愈自己，然后继续前进，这是传统机器无法做到的。

破解了代码

。同时，研究人员还表示，他们对细胞通讯和连接潜力的研究已经深入到他们对计算科学和生活的理解中。

迈克尔文(199MichaelLevin)说:“目前一个重要的问题是理解决定形式和功能的算法。”基因组可以编码蛋白质，但是硬件如何使细胞在各种条件下合作进行功能解剖仍有待我们去发现。“

同时，为了使有机体发展和发挥功能，已经在有机体的细胞和细胞中进行了有机计算，而不仅仅是在神经元中这些几何特征是通过生物电、生化和生物力学过程形成的。正如迈克尔·莱文(MichaelLevin)所说，

个进程运行在由脱氧核糖核酸指定的硬件上，是可重构的，并使新的生命形式成为可能。如今，许多人担心技术的快速发展和越来越复杂的生物操作会带来负面影响。对此，迈克尔·莱文(MichaelLevin)表示:对

的恐惧并非不合理。当我们开始修补我们甚至不了解的复杂系统时，结果可能难以想象。如果人类想要在未来生存，他们需要更好地理解简单的规则在某种程度上产生了多么复杂的自然。大多数科学侧重于控制“低级规则”。我们还需要理解“高层规则”

迈克尔·莱文(ichael Levin)认为，这项研究对于解决人们的恐惧具有积极意义，这也是研究团队意想不到的收获。