今天要介紹的是個大新聞，美國科學家造出了首個活體機器人“xenobots”（異種機器人）。這不是聳人聽聞，是確實發生，并登上了頂級期刊《美國科學院院報》(PNAS)的科學研究。這是通過從青蛙胚胎中提取活細胞，通過超級計算機設計，創造出的第一臺有生命的機器！論文通訊作者約書亞·邦加（Joshua Bongard）說：它們既不是傳統的機器人，也不是已知的動物物種。這是一種活的、可編程的有機體。合著者邁克爾·萊文（Michael Levin）也表示：這是全新的生命形式。它們從未在地球上出現過。研究者認為這樣的活體機器人或能幫助人類尋找放射性污染、清理海洋中的塑料污染，以及清除人類動脈的斑塊。低智能生物在成群結隊時可以表現出很高的智能比如螞蟻 企鵝 鴿子。這項研究來自美國佛蒙特大學、塔夫茨大學和哈佛大學科學家的合作，論文標題為《用于設計可重構生物體的可擴展性管線研究》，發表在本周的《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。通訊作者系佛蒙特大學計算機科學系教授喬什·邦加德（Josh Bongard）。研究團隊使用非洲爪蛙心臟細胞（收縮細胞）和表皮細胞（被動細胞），結合出了這個機器人。結合的依據，是佛蒙特大學的超級計算機集群Deep Green設計出來的模型。
兩類細胞可有爪蛙胚胎干細胞分化而來
爪蛙胚胎干細胞xenobots長度少于1毫米，由超級計算機的“進化算法”設計，聚集了500到1000個皮膚細胞和心臟細胞，這些細胞在水環境中大概能存活7天到10天，并能移動而無需額外補充營養，一些機器人可直線前行，一些機器人可繞圈。心臟細胞會自動收縮放松，猶如小型發動機，驅動xenobots前進，并且受損后它能夠治愈傷口。直到細胞能量用完，它會像生物自然死亡一樣崩潰腐爛。
圖左為超級計算機的模型，圖右為由非洲爪蟾皮膚細胞（綠色）和心肌細胞（紅色）構建的細胞機器人
四足細胞機器人，直徑為 650 微米 - 750 微米
科學家用計算機設計出了多款可移動的細胞機器人形態這些毫米級的“活體機器人”（xenobots）可以朝目標移動，也可以攜帶一個有效載荷（例如需要運送到患者體內特定位置的藥物）。論文通訊作者Joshua Bongard介紹：我們把機器人切成了兩半，結果它不僅能把自己縫合起來，其后還能繼續活動。
被切開后，快速自愈
如果研究人員將這個機器人翻轉過來，它就像烏龜翻了個個兒背朝下，會失去移動能力。
背部朝下則無法移動，可見移動是源于設計xenobots的未來
這項計劃的最終目標是將這些小型活體機器人規模化，用哺乳動物的細胞創造出可能有血管、神經系統、感覺細胞、眼睛的Xenobots。
當被問及這種藥物遞送方式會不會引發人體免疫反應時，研究人員表示，如果能夠實現用患者自己的細胞制造機器人，這項技術才有望真正用于藥物遞送了。佛蒙特大學博士生、研究者之一的山姆·克雷格曼（Sam Kriegman）稱，這項計劃面臨倫理問題，將交由社會和決策者決定下一步怎么做。通訊作者約書亞·邦加教授博士畢業于蘇黎世大學，現在是佛蒙特大學計算機科學系教授，形態演化與認知實驗室負責人，研究重點是進化機器人技術，進化計算和物理模擬。
論文鏈接：
https://www.pnas.org/content/early/2020/01/07/1910837117
https://www.uvm.edu/uvmnews/news/team-builds-first-living-robots
https://techxplore.com/news/2020-01-team-robots.html
文章來源：機器人大講堂
IEEE Spectrum
《科技縱覽》
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