首个活体机器人诞生：青蛙细胞生成，超级计算机设计
魚羊十三發自凹非寺
量子位報道公眾號QbitAI
全球首個用細胞做成的活體機器人，已經誕生了。
不是設想，不是科幻，是實實在在登上頂級期刊的科學研究。
而且不用金屬、塑料打造，采用青蛙表皮細胞和心臟細胞重組。
這就是頂級期刊《美國科學院院報》(PNAS)最新發表的驚人研究，來自美國佛蒙特大學和塔弗茨大學團隊。
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。
這些機器人，被命名為Xenobots。
研究者認為，其在水性介質中行動的特性，展示了未來無限的可能性：清理海洋中的微塑料污染，作為可生物降解的藥物輸送機器人等等。
但當它被展示在大眾面前時，立即引起了許多人的恐慌。
是的，有科幻電影《異形》、《異星覺醒》內味了。網友紛紛表示：嚇死我了。
外媒《連線》則用四個字來形容：毛骨悚然。
活體機器人，到底是怎么一回事？
Xenobots：首個活體機器人
這個名叫Xenobot的“異形機器人”，長度不到 1 毫米，是非洲爪蛙心臟細胞（收縮細胞）和表皮細胞（被動細胞）的結合。
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。
研究人員在這個具有 20000 臺筆記本電腦計算能力的集群上演算了一種進化算法。
在反復試驗當中，用類似自然選擇的方式，將性能較差的模型設計剔除。
代碼已開源，地址見文末。
這兩種細胞都是研究人員從爪蛙胚胎干細胞中分化得到的。
研究人員先將胚胎細胞切開。
細胞被切開的兩個部分，單獨進行培養。
而后將二者慢慢進行重建。
最后，按照超級計算機模擬出來的設計，用鑷子和電極對這個重塑的細胞進行“雕琢”。
所重塑的細胞形狀各異，有的是楔形，有的是拱形。
在下圖中，頂部的綠色部分是被動細胞，而底部紅、綠交替的部分便是主動細胞。
綠色為表皮細胞，紅色為心臟細胞
通過心臟細胞產生的收縮，Xenobot 能在水性介質中移動。
已調整為 8 倍速
不單單能直線行進，也能轉圈圈。
不同于金屬、塑料打造的機器人，Xenobot 是完全可生物降解的。
并且，它還具有自我修復能力。
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。
有趣的是，如果你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。
計算機+生物，跨界合作
這項研究由佛蒙特大學計算機科學系教授約書亞·邦加的團隊主導。
論文一作是山姆·克里格曼。佛蒙特大學博士研究生，致力于進化機器人的研究。
山姆·克里格曼（Sam Kriegman）
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。
約書亞·邦加（Josh Bongard）
而組裝機器人的工作，主要由塔夫茨大學生物系教授邁克爾·萊文團隊完成。
邁克爾·萊文（Michael Levin）
異星覺醒？
研究者們認為，Xenobot 的特性展示了其未來無限的可能性。它們可以被用來清理海洋中的微塑料污染，定位和消化有毒物質，或者進入人體血管，精準輸送藥物、清楚動脈壁上的斑塊等等。
但或許，這樣的一個“異形”機器人，會讓你想起科幻電影《異星覺醒》：一個單細胞就能毀天滅地。
已經有網友表示受到了驚嚇：
論文一作山姆·克里格曼（Sam Kriegman）坦承，這項研究帶來了新的道德問題：這類機器人的未來變體可能具有神經系統和認知能力。
我認為重要的是，這項研究是公開的，社會可以對其進行討論，政策制定者也能有針對性地指定最佳行動方案。
論文的另一位作者，塔夫茨大學教授邁克爾·萊文（Michael Levin）也指出，這種恐懼并非不合理。但他認為，他們的工作是在幫助人們更好地理解這類系統。
這項研究正是對人們所擔憂的事情的直接貢獻。
你怎么看呢？
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論文地址：
https://www.pnas.org/content/early/2020/01/07/1910837117
Github 項目：
https://github.com/skriegman/reconfigurable_organisms
總結
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