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移动世界。
生活机器人

领先图像©virtua73 / Adobe Stock

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微小的活体机器人创造了他们的世界亮相今年早些时候。这些微小的生物完全由青蛙的干细胞组成,由于一种特殊的计算机算法,它们可以呈现不同的形状,并执行简单的功能:爬行、绕圈移动、移动小物体——甚至与其他有机机器人一起执行任务。

为什么这很重要

这是第一个“生活,可编程的生物”,它在我们认为的某个地方传统的机器人和一个动物。由于它们是由活体组织构成的,这些机器人可以在破裂时进行自我修复。因此,科学家们希望这一突破将有助于我们进一步开发能够自我修复的软机器人。然而,最终,这些小生物的目标是它们能够做真正有用的事情,比如清理微塑料,消化有毒的材料,甚至提供药物在我们的身体。

建筑xenobots

这些机器称为Xenobots,因为它们由非洲爪青蛙(Xenopus Laevis)的干细胞组成。研究人员合作胚胎来自心脏的干细胞 - 由于这些细胞天然膨胀和粘连,因此提供机器人运动 - 提供刚性保护结构的皮肤。每个Xenobot都有关于500到1000个活细胞长度小于1毫米。

研究人员召唤了两种类型的细胞随机配置。有些人的形状像楔子一样,其他像拱门一样。每个Xenobot的独特结构都确定了它的行为方式 - 它会沿着培养皿的底部洗牌,游泳或连接,并在其他人周围做甜甜圈吗?(纽约时报有一些神奇的视频这你应该检查)。

现在这里有电脑向导

计算机科学家建造用于Xenbots的数字副本的虚拟世界。旨在帮助识别最有前途的结构的花哨算法。(通过查看结构的调整可能会影响机器人完成各种任务的能力,算法基本上模仿自然选择。

“事实证明,从头开始设计生物是非常困难的。所以我们告诉计算机我们希望有机体做什么,并且计算机执行试用和错误过程,创建和模拟数百万虚拟生物”,“萨姆·克里格曼是佛蒙特大学的博士生,也是这项研究的合著者。

“我们告诉计算机我们希望有机体做的事情,并且计算机执行试用和错误过程,创建和模拟数百万虚拟生物。”

山姆Kriegman

许多外星机器人最终变成了无用的斑点,“自然选择”发挥了作用,淘汰了它们。然而,其他人却表现出了潜力。它们的结构在算法中不断“遗传”和“变异”,直到研究人员能够在培养皿中完善它们的设计。

一个天然的优势

由于它们是由细胞构成的,这些机器有一个真正的生物钟。它们的细胞能量只能维持一周左右,之后它们就会自然分解。

“这些Xenobots是完全生物降解的,”该研究共同作者Joshua Bongard。“当他们在七天后完成工作时,他们只是死了皮肤细胞。”这使XenBots提供了由其他由混凝土,塑料,钢材和化学品如混凝土,塑料,钢材和化学品组成的其他机器的优势,这可能会对环境和健康有害。

还是那么简单

现在,这些外星机器人可以在培养皿中完成相当简单的任务。但研究人员认为,这可能是为更复杂的任务编程的垫脚石,这将有助于推进精准医学和再生医学等领域。这些机器人还具有帮助改善环境的潜力清理任务。

“我们已经看到了有用的工作的雏形:Xenobots的群体往往会一起努力将颗粒推入整洁的桩,”克里格曼告诉哈佛睿思。“我们可以想象未来的Xenobots做同样的事情微塑料在海洋中:将微小的塑料聚集成一个传统的无人机可以聚集并带到回收中心的大球中。“

此刻,科学家们专注于学习细胞如何彼此通信以及算法。

邦加德对佛蒙特大学说:“生命中有所有这些与生俱来的创造力。”“我们想要更深入地理解这一点——以及我们如何能够引导并推动它走向新形式。”

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