全球首个活体机器人生娃!100%青蛙基因,杀不死,可繁衍四世
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【新智元导读】活体机器人「生娃」?全球首次,实属罕见!2020年1月,美国科学家利用从青蛙胚胎中提取的活细胞,创造出全球首个活体机器人Xenobot。现在,这个活体机器人可以像「吃豆人」一样繁殖。

全球首次,实属罕见!

在生孩子这件事儿上,美国科学家创造了奇迹:让机器人「生娃」。

你没看错,世界上第一个「活体机器人」正在繁衍...

当这些酷似「吃豆人」的机器人「父母」在环境中移动时,它们会在「嘴巴」中收集数百个干细胞。

随着时间的推移,这些干细胞会聚集在一起,形成机器人宝宝,发育成熟之后,看起来就像它们的父母一样。

这是由来自佛蒙特大学、塔夫茨大学以及哈佛大学 Wyss研究所的科学家们发现的一种全新生物繁殖形式,并创造了有史以来第一个「自我复制」的活体机器人。

目前,这项研究已于10月22日发表在 PNAS 上。

该研究的合著者、塔夫茨大学的资深科学家 Douglas Blackiston 表示,「长期以来,人们一直认为我们已经找到了生命可以繁殖或复制的所有方式。但这次我们的发现是之前从未见过的。」

全球首次!活体机器人「生娃」

本来,非洲爪蟾蛙的这些胚胎细胞会发育成皮肤。但它会挡在蝌蚪的外面,阻挡病原体并重新分配粘液。

研究人员这次将这些胚胎细胞置于一个新的环境下,让其有机会重新利用这个「多细胞性」。

这次,这些胚胎细胞要发育的目标和皮肤大不相同。

「这些青蛙细胞的复制方式与以往大不相同。科学上已知的任何动植物都不会以这种方式复制」,这项新研究的主要作者 Sam Kriegman 博士说。

最初,由大约 3000 个细胞组成的爪蟾机器人(Xenobot)亲本形成了一个球体。大约 3 天后,球体外表面上会形成纤毛。

当产生的成熟细胞群处于培养皿中约 60000 个分离的干细胞中时,它们的集体运动将一些细胞推到一堆。

如果这个「堆」足够大,这些细胞群就能发育成会游泳、带纤毛的后代。如果分离干细胞更多,则会产生更多的后代。

不过,这个复制过程最多持续两轮。是否会停止取决于适合青蛙胚胎发育的温度范围、解离细胞的浓度、成熟生物的数量和随机行为、溶液的粘度、培养皿的几何形状表面,以及污染的可能性。

确实,就像研究论文作者之一Sam Kriegman 博士所说:「这些机器人可以生孩子,但之后这个复制系统很快就会消亡。要让系统继续复制非常困难」。

看来,球体结构不利于机器人的生殖系统的复制,怎么办?试试别的形状!

这正是AI入场的好时候。

通过 Deep Green 超级计算机集群上运行的AI程序,进化算法在模拟中对数十亿种形状进行了测试——三角形、正方形、金字塔、海星形——让细胞在复制中的效率更高。

研究人员使用一种进化算法,从随机群开始,进化出具有增加自我复制能力的细胞群。( FG = 给定群体实现的子代数。小数部分表示群体距离实现另一轮复制的距离。)

这个进化试验中最成功的世系起源于一个球体,它构建的桩不超过 74% 自我复制所需的大小阈值。

爪蟾机器人(Xenobot)能够在培养皿中找到微小的干细胞并将数百个干细胞聚集在「嘴」(指C型的缺口) 里,几天后这组干细胞就会裂变成新的爪蟾机器人。

我们利用超算弄清楚了如何调整最初父母亲本的形状。经过几个月努力,AI想出了一些奇怪的设计,包括一个类似于「吃豆人」的形状。这种设计相当违反直觉,它看起来很简单,但人类工程师想不出来。」Sam Kriegman说。

比如,为什么是一张嘴?为什么不是5张嘴?不过,形状虽然看起来有点奇怪,但效果很好。经测试,这个「吃豆人」形状大大延长了Xenobot 机器人复制系统的寿命。

实验表明,在经历AI算法筛选出的「吃豆人」形状下,机器人的自我复制系统寿命,由最多2代增加到了4代。

现在,这些机器人的儿子能生孙子,孙子又生了曾孙,繁殖还在继续......

众所周知,运动学复制在分子水平上是众所周知的,但以前从未在整个细胞或生物体的尺度上观察到。

Douglas表示,「我们已经发现,在生命系统中存在着一个未知的空间。我们如何去探索那个空间?我们发现了会走路的机器人;我们发现了会游泳的机器人。现在,我们又发现了可以运动、可以自我复制的异形机器人。未来还会有什么发现呢?」

诚如研究人员所说,「在生命的表面之下,还隐藏着更多令人惊讶的行为,等待我们去发现。」

回顾:可编程「活体机器人」的诞生

大多数人都会认为机器人是由金属和陶瓷制成的,不过爪蟾机器人同时也是由青蛙细胞制造的有机体。

2020年,还是这群美国科学家,首次利用从青蛙胚胎中提取的活细胞,创造出第一个有生命的机器。

这些毫米级的「活体机器人」(xenobots)可以朝目标移动,也可以携带一个有效载荷(例如需要运送到患者体内特定位置的药物),还能在切割后自行愈合。

在UVM的超级计算机集群上进行了数月的处理之后,该团队(包括主要作者和博士生Sam Kriegman)使用了一种进化算法,为新的生命形式创建了数千个候选设计。

为了完成科学家们布置的任务,比如朝一个方向移动,计算机会一遍又一遍地将几百个模拟细胞重组成各种形状和体型。

从随机构造开始

首先,他们采集非洲爪蟾(学名「Xenopus laevis」)胚胎中的干细胞,并将它们分离成单个细胞,然后进行孵化。

接着,使用微型镊子和一个更小的电极,将细胞切割并在显微镜下连接到计算机所指定的设计中。

这些细胞组装成自然界中从未见过的身体形态,开始协同工作。

皮肤细胞形成了一个更被动的结构,而心肌细胞曾经的随机收缩被用于创造有序的向前运动,这是在计算机设计的指导下,并借助于自发的自组织模式,使机器人能够自行移动。

此外,在实验中,科学家就将活体机器人切开两半,观察究竟会发生什么。

Bongard表示,「我们发现,它会把自己重新缝合起来,然后继续前进。这是一般机器无法做到的。」

论文合著者Levin表示,这些青蛙细胞可以被打造成有趣的新的生物形式,与它们的原有解剖结构完全不同。

构建活体活体机器人,是迈向破解所谓「形态学代码」的一小步,更是向着更深入了解生物的整体组织方式,及其计算和存储信息的方式迈出了一大步。

机器人「生娃」,恐惧?兴奋?

美国科学家首次实现了让活体机器人繁育,有些人可能会觉得这令人振奋。

Bongard表示,「我们正在努力理解这个属性: 复制。世界和技术正在迅速变化,对于整个社会而言,我们研究并理解这种现象是如何发生的,这一点非常重要。」团队的目标是加快人们从认识问题到给出解决方案的转变速度,比如利用活体机器人把塑料微粒从下水道中拉出来,或者制造新的药物。

研究团队看到了活体机器人朝着再生医学发展的前景。

Levin解释道,「如果我们知道如何告诉细胞集合做我们想让它们做的事情,最终,那就是再生医学,比如创伤性损伤、出生缺陷、癌症和衰老的解决方案。这些问题的存在是因为我们不知道们不知道如何预测和控制细胞群的构建。」

然而,有些人可能会对可自我复制的生物技术的概念感到担忧,甚至感到恐惧,比如一些网友。

不知你是否看过《异星灾变》(Raised by Wolves)这部科幻美剧,一个Mother,一个Father ,这2个机器人授命在一个神秘星球抚育人类后代,

剧情演变到最后,机器人母亲怀孕,生出了一个像蛇又像鳗鱼的奇怪物种。

看来,机器人生娃这件事还真是不敢恭维...不知各位网友,是期待多一点,还是害怕多一点?

“我绝不能恐惧。恐惧是思维的杀手。恐惧是带来彻底毁灭的小小死神。我要直面我的恐惧,让它穿越我的身体,当一切逝去,我将打开心眼看清它的轨迹。恐惧所剩无几,唯我独存。
生命的奥秘并不是需要解决的问题,现实的体验才是,这是一个无法停止它来理解的过程,我们必须加入它,随着进程的进展而前进,随它漂浮。”

“领袖从未想领导别人,而是一经召唤,必带头冲锋。”

“梦是好的故事,但重要的事情都是在我们醒着的时候发生的,因为那是我们创作奇迹的地方。”

“心情?当需要战斗的时候就得战斗,跟你的心情无关。”

“被困的野兽会咬断自己的腿逃跑,你会怎么做?”

【佛典故事:真实语的力量 !】(摘编)

天上天下无如佛,十方世界亦无比。
世间所有我尽见,一切无有如佛者。

佛陀时期,僧团众比丘围绕着世尊,在摩揭陀国的周边地区,巡回着游行弘法。一天,佛陀率领诸比丘,游行到摩揭陀郊外的一片大森林。才休息没多久,森林忽然起火,火势勇猛,铺天盖地而来。

佛陀周围的比丘,有的惊慌失措,有的冷静自如,有的恐惧万分。这是可以理解的,因为当时围绕着世尊的,三果以上的圣者比丘并不多。

那些火焰,夹杂着浓烟,不断地蔓延,很快就烧到了佛陀的附近。一些凡夫比丘,已经在恐怖死亡的来临!

有些比丘说:“我们来找找木材烧逆火吧,这样的话,也许那些大火不会烧到我们的面前。”于是,一些比丘信以为真,有的已动身去附近寻找木材了。

见到他们慌乱的样子,一位证果比丘说:“各位法友!你们究竟在干什么?!就像在大白天,却看不见天上的太阳;就像站在须弥山下,却看不见须弥山;你们与高贵无比的天人师相伴而行,却不思维佛陀的功德与力量,在那里自乱阵脚,成何体统!你们现在前往佛前,老老实实的呆在世尊的身边,这才是明智的选择!”

于是,那些慌乱的比丘纷纷集合,一起来到佛陀的面前。佛陀不语,面露微笑,宁静如夜空中那轮皎洁的明月!看到世尊胸有成竹的安祥面庞,那些慌乱比丘的心,刹那间安静下来。

森林大火强烈狂猛,不一会,已烧到佛陀周围方圆百米左右的范围。然而,大火只在百米开外狂烈焚烧,始终不敢越雷池半步!

比丘们惊奇万分,因为周围的树木、花草等,已经被大火全部吞没,唯独这块百米之地安然无恙!

抑制不住内心的激动,比丘们开始赞叹佛陀的功德:“这实在是佛的功德所至!没有生命的大火,竟然也通人性一般,就是不烧到佛陀的身边。或许,世尊使用了神通力?”

佛陀听到他们的议论,开口说话:“诸比丘!这大火不能烧进百米之内,并不是我今生的力量所导致。它的缘起,出自于某个过去世,我所使用的真实语的力量!之后,在一个大劫内,火焰到这里将永远不能燃烧!这即是所谓的劫内持续奇迹!”

这时,阿难长老扩展四叠衣作为佛座,恳请佛陀上座说法。众比丘也右绕佛陀,恭敬礼拜后坐于一边:“世尊!我们只知道现在的一些事情,过去世的因缘很深奥,请求佛陀明确开示!”于是佛为说过去之事。

昔日,在摩揭陀国的附近,释迦菩萨投生于鹌鹑的母胎。破卵飞出时,这只幼鹑美丽如月,呈月圆之状,小巧可爱。

过后,幼鹑的父母,将它放置于树上的鸟巢,每天找来食饵,用嘴巴喂幼鹑进食。这只幼鹑虽然有翅膀,但目前没有腾空飞翔的能力;它虽然也有双腿,但目前没有在地上行走的能力。而这座大森林,年年会出现一些火灾,扰乱鸟类及其他动物的生活。

某一天,森林又起大火,发出赫人的爆破声,一石激起千层浪,整个森林瞬时慌乱一片,众多动物纷纷逃命。鸟群也都由自己的巢中飞出,因害怕死亡而腾空逃去。幼鹑的父母也不例外,置菩萨于巢中不顾,掠空而逃。

菩萨幼鹑抬头,看见大火已经逼近,心想:“如果我有展翅腾空的能力,我将随心所欲的飞到任何地方!如果我有扬足步行的力量,我将奋力徒步的走到任何地方!然而,现在只是空想。”

“父母尚且害怕死亡,为保自身而弃我不顾,如今我没有救助者,只能靠自己!今天能否保住性命,不得而知。”想到这里,怆然泪下。

俄顷,幼鹑心中浮起一念:“在这个世间,有戒德圆满者,有慧德圆满者。昔日,为实现诸波罗蜜而坐于菩提树下,现身成正觉的佛陀,依戒律、禅定、智慧而得解脱。依解脱完成知见,保持慈悲、真实、忍辱,慈爱所有众生,称为一切知智之佛。”

幼鹑继续思维:“在佛陀所具备的许多善德中,我也具有其中的一项,即是真实波罗蜜。昔日诸佛所行善德波罗蜜,必然是真实无误的!如果我以真实语,发真实波罗蜜誓愿,也许能够退去大火,保全生命!”

于是,菩萨幼鹑开口说偈:“世有戒德有真实,对此清净有慈悲。依此真实自性法,我为无上之誓言。”接着,菩萨以真实语发愿:“有翅不得飞,有足不能步,父母双飞离,此火速归去。”

在这真实语誓愿发出的同时,大火停止于百米方圆处。不一会,整个森林火焰开始退去,就像一只火把被投入到水中,森林火退时居然不再燃烧,瞬间就消失于无形。

菩萨幼鹑见状,说偈一首:“炽燃大火聚,与我誓言俱,一旦皆消去,恰如一火把,投向水中灭。”此后,这块场地在一劫的时间内,永远不会燃烧,称为大劫持续奇迹!如是,菩萨以真实语避过火灾,享尽正常寿命后,随其业报离世而去。

佛陀说完这个本生故事,接着便说明四谛义理,说完四圣谛,多位比丘证得初果至四果。最后,佛陀连结过去、今生,作因缘结语:“那时,幼鹑的父母,是我今世的父母,而幼鹑即是我。”

——故事选自《本生经》(南传)
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