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首个活体机器人!全部由细胞构成,可自发运动、自我修复

论文主要作者之一JoshuaBongard教授

由于这种会自己动的细胞团块既不是机械装置,也显然不是动物,因此研究人员给这种活体机器人制定了一个全新的分类:“有生命的,并且可以编程的生命体”。而在数个月的模拟中,计算机模型生成了成百上千个可能变成活体机器人的细胞组合,研究人员后续要做的就是,用真实的细胞把活体机器人制作出来,然后测试它们是否能像在计算机模型中一样可以运动,也可以控制。

研究人员会继续培养干细胞,然后诱导它们分化,最后变成活体机器人的关键组成单元——皮肤细胞和心肌细胞。两种细胞按什么比例混合,组合成什么形式,都是按照计算机模型给出的结果来执行的。皮肤细胞更像是结构的支撑单元,负责稳定整个活体机器人的结构;而心肌细胞则负责提供动力,它们会根据细胞的组合形式来调控运动的方向,并决定前进还是后退。

如果某一种细胞团块能够运动,也可以控制,那么这个细胞组合就会被保留下来,研究人员也会重新将这个组合的相关数据输入计算机模型进行优化。而那些不能按照研究人员要求运作的细胞团块则会被放弃。

最终,研究人员根据计算机模拟的结果,制造出了能够运动,而不需要额外能量和动力的活体机器人。在研究人员提供的水环境中,活体机器人能够运动数天到数周,它们的能量完全来自细胞本身。而一旦能量用完,这些活体机器人就成为了一团死细胞,可以被降解。

随着活体机器人的出现,许多领域的技术将可能迎来变革,比如让活体机器人带着药物定向地向病灶传递药物,又或者在污染水体中搜寻化学物质,在海洋中收集微塑料颗粒。并且,这种机器人的出现也给传统的生物学家抛出了一个关键问题:在活体机器人中,细胞究竟是怎么进行交流的?

在活体机器人中,细胞受损了会自我修复,精密度堪比科幻电影;而同类型的活体机器人碰到一起后会聚集成团块,共同协作。细胞之间是如何进行如此完美地交流,这正是研究人员下一步想要破解的。“活体机器人已经出现了,现在最重要的是,我们怎样能控制它,”论文的主要作者Michael Levin表示。

在研究人员眼里,活体机器人百分之百都是蛙类的DNA,但是它又不是青蛙。现在这些爪蟾的细胞已经成为了组建“新物种”的模块,你很难想象它们能有多少种组建方式。“它们有着现代钢铁机器人做不到的本领,”Levin说。