科学家们制造出了第一个可以自我复制的“机器人”。
一开始,这些长相怪异的“活体机器人”可能因为它们看起来与吃豆人相似而引人注目,但它们与电子游戏角色的相似可能是它们最不奇怪的地方。
这些不同寻常的机器人生物是这些研究人员去年研究成果的副产品,当时他们展示了世界上第一个完全用活细胞建造的机器人——取自非洲爪蟾的皮肤细胞和心脏细胞。
佛蒙特大学的计算机科学家和机器人专家乔舒亚·邦加德当时解释说:“这些是新颖的活的机器人。”
“它们既不是传统的机器人,也不是已知的动物物种。这是一种新的人工制品:一种活的、可编程的有机体。”
现在,邦加德和他的合作者已经迈出了下一步,让活体机器人能够自我复制和创造自己的新版本。
这种情况下,自我复制并不是通过我们通常在生物生命形式中看到的那种复制技术来实现的。
相反,研究人员发现,如果他们在培养皿中放入足够多的活体机器人,它们的集体运动就开始堆积漂浮在溶液中的其他松散的青蛙细胞。
一旦这些细胞足够多地堆积在一起,大约50个聚集在一起的细胞就成为了这种活体机器人有机体的一个后代,能够自己游动,在游动过程中也堆积起了自己的后代。
这种现象被称为自发运动学自我复制,以前在其他种类的分子机器和模型中也看到过,但从未在像活体机器人这样的多细胞系统中看到过。
“我们发现,合成的多细胞集合体也可以通过移动和压缩其环境中的解离细胞来进行运动学上的复制。”研究人员在一篇描述可重构生物体的新论文中解释。
“这种形式的延续,以前在任何有机体中都是看不到的,是几天内自发产生的,而不是在数千年内进化出来的。”
然而,在培养第一代活体机器人过程中,同样单独留在溶液中的分离干细胞并没有自我组装,这表明它们需要活体机器人的初始运动来触发它们形成聚集的生物体。
研究人员在论文中解释说,这种以前从未在植物或动物中出现过的运动学自我复制行为,在没有基因改造的情况下也会出现,这表明了生物实体是如何适应和改变环境的。
该团队还发现,他们可以通过使用人工智能来模拟可能增强自我复制行为的条件来放大这种现象。
模拟表明,某些体型的活体机器人增加了堆的大小和复制次数,而其他体型则抑制或停止了自我复制。”“有一些几何形状比球体好,但不是所有的。”
最终,半条形(基本上是3D版的吃豆人)是把松散的青蛙细胞堆成新生物体的最佳选择,限制活体机器人运动的墙壁也在其中起到了环境影响作用。
虽然我们对这些机器人生物的改造还处于起步阶段,但研究人员表示,如果我们能继续弄清楚它们是如何运作的,并给它们正确的工作,这些不寻常的生物体有朝一日可能会执行有用的任务。
生命的表层之下隐藏着令人惊讶的行为,等待着被发现。
这项研究结果近日发表在《美国国家科学院院刊》上。
(独家编译:科幻世界)
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