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    ?美研发“活体机器人” 可自我修复

    2020-01-16 04:24:43大公报
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    即时赌博网 www.rsjkqs.cn 【大公报讯】综合《卫报》、CNN及新华社报道:迄今为止,大多数机器都以金属、塑料、混凝土等为原料,但近日美国研究人员创造出了首批由青蛙细胞构成的“活体机器人”,可进行编程修改、自由移动,甚至被切开后还能自动愈合。这些“生物机器”独特的性质和功能,在医学、生物学、化学等领域有很高的研究价值,也有广阔的应用前景。

    首批“活体机器人”被命名为“Xenobot”,因为它们的原材料是非洲爪蟾(Xenopus laevis)的干细胞。Xenobot研究项目由美国佛蒙特大学和塔夫茨大学共同完成,获美国国防高等研究计划署机器学习计划资助,研究成果13日刊登于《美国国家科学院院刊》。

    研究人员表示,设计Xenobot使用了人工智能领域的“进化算法”。这种算法首先在佛蒙特大学先进计算中心的Deep Green超级电脑上进行了数月的处理,运用500至1000个皮肤及心肌细胞随机组合出不同的立体构造,再模拟其活动状态,凭藉移动距离等指标,挑选出表现最好的设计加以改造,最终形成一系列设计蓝图。随后,塔夫茨大学研究人员从非洲爪蟾的胚胎中提取干细胞,并培育成皮肤细胞或心肌细胞,在显微镜下按照蓝图组装出Xenobot。

    “全新的生命形态”

    Xenobot的长度不足1毫米,比起一般人认知中有齿轮和机械臂的机器人,看上去更像一块肉团。由于心肌细胞能自主收缩及扩张,Xenobot如同自带迷你引擎,可在水中直行或绕圈。研究团队表示,它们能够在没有额外营养补充的情况下存活7至10天,进行自主移动、探索。令人吃惊的是,它们还展现出了协同能力,如共同绕圈、推动物体。

    佛蒙特大学资深研究员邦加德(Joshua Bongard)表示,Xenobot既不是传统意义上的机器人,也不是任何一种已知动物,而是“有生命的机器”。塔夫茨大学生物学家莱文(Michael Levin)形容它们是“全新的生命形态”、“活生生的可编程生物”。

    Xenobot发展潜力很大,它们由生物组织构成,受损时能自行治愈伤口,即使被切成两半也能恢复,任务完成后则可完全分解,就像自然生物死后腐化一样,对环境较为安全。从一些蓝图中可见,它们可以被设计为带有中空结构,以便携带微小物体到指定区域,有望实现将药物精准释放在人体特定位置,而不损伤健康组织。莱文表示,“活体机器人”未来还有望用于搜索并清理放射性污染、收集海洋中的塑料垃圾,或在动脉中清除粥样硬化斑块等。

    推动再生医学发展

    研究团队指出,Xenobot不仅实际应用前景广阔,还有助于细胞生物学的发展,为人类推开未来之门。莱文表示,研究对再生医学影响深远,今后的方向是扩大“活体机器人”结构规模,甚至可能以血管细胞、感知细胞等,组成人造眼等立体生物构造,弥补先天缺陷、重建老化器官。相关技术还有望实现癌变组织正?;?。

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