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计算中的上帝:全球首个“活体机器人”研究团队在线答疑,无须恐慌!

  来源:github  作者:顺潮网   2020-01-15 阅读:25  
 【新智元导读】昨天,我们报道了“全球首个活体机器人”引发网友热议,有人担心“新物种”进化人类自身难保、有人脑洞人类会不会就是这样被创造出来的、有人对一些研究细节心存疑问,今天,我们分享研究人员对这项研究的答疑,你想知道的答案都在这里。

  昨天,我们报道了“全球首个活体机器人”引发了不小的轰动。(回顾:100% 青蛙基因!全球首个可编程“活体机器人”诞生:被切成两半也能自己缝上!

  这个名叫“Xenobots”的活体机器人由青蛙表皮细胞和心脏细胞的重组为一种全新的生命形式,它可以移动、可以“送货”,还能在切割后自行愈合
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这项惊人的研究来自美国佛蒙特大学和塔弗茨大学团队,并在顶级期刊《美国科学院院报》(PNAS)发表。
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 论文通讯作者、佛蒙特大学计算机科学家 Joshua Bongard 说:

“它们既不是传统的机器人,也不是已知的动物物种,而是一类新的人工制品:一种活的、可编程生物。” 

  在确认无诈后,评论区里很多网友表达了对这项研究对恐惧和担忧:
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  有的网友脑洞:人类是不是就是这样被创造出来的?

  还有一些网友对这项研究的细节很感兴趣,接下来我们整理了研究人员对这项研究的问答和大家分享,你想知道的全在这里。

  100% 的青蛙基因,计算机设计,但 AI 不太可能有意设计出有害的生物

  问:这个研究更大的意义在哪儿?只是用青蛙细胞做机器人吗?

  答:细胞之间是如何通过相互协作,建立起结构复杂、功能完备的生物体的?它们是如何知道要构成什么结构,交换哪些信号?这对于生物医药行业尤其重要。

  目前,包括传染病研究在内的医药领域的几乎所有问题,最后都集中在对解剖学的控制上。如果我们能构建所需的 3D 解剖结构,就能修复新生儿缺陷、将肿瘤重构为正常组织,促进创伤组织重生,更好地对抗老龄化问题等。

 干细胞生物学和基因编辑技术本身并不能解决上述问题。这些活体机器人可以作为一种“沙盒”,观察细胞除了本身的正常发育形态外的其他发育能力。

  我们这次的“活体机器人”用的是 100% 的青蛙基因,但其外观和行为特点一点都不像青蛙,而且是在没有生物进化背景、没有面对自然选择压力下做出的这些行为。

  一旦我们弄明白细胞在合适的刺激条件下,可以构建哪些特别的结构,对于“再生性医疗”的研究就可能取得新的重大突破,而且会推动机器人、通讯系统和 AI 平台的新研究。

  目前的长期目标是:弄清活体细胞构建特殊结构的能力,并利用这个能力解决现有微操技术无法直接解决的难题(比如构建人造眼、人造手等)。我们有理由相信,这篇论文只是未来一系列研究突破的第一步。

  问:什么样的生物组织可以拿来打造计算机设计的生物?

 

  答:青蛙皮肤(下图中绿色部分)和心肌(红色部分)。两者均来自从囊胚期非洲爪蟾胚胎细胞。这些组织会自然生长出纤毛,但是我们除去了纤毛,产生了会步行(而不是会游泳)生物。

  问:它们有多大?

  答:上图所示的红色/绿色生物约为0. 7 毫米

  问:为什么将它们视为生物?

  答:它们“存活”了大约 7 天,之后停止了功能(就合成生物学结构的安全性而言,这是一个积极的特征)。

  尽管像地球上的大量生物一样,它们没有大脑,但表现出了功能性行为,能够在受到损害时自愈,并可以协同工作。它们无法繁殖,但是有些自然发育的生物也不能繁殖。

  对于生物体到底是什么构成的问题,其实并不容易回答。这种“合成活体机器”的诞生会推动生物学家对“有机体”的定义进行更深入、更严格的定义。

  问:它们是水生生物吗?

  答:它们生活在淡水中,可以在4 至 27 度的温度下生存。

  问:它们要进食吗?

  答:生物体预先装有自己的食物来源(脂质和蛋白质沉积物),因此可以生存一周以上。但是,如果在营养丰富的细胞培养基中生长,其寿命可以延长到数周或数月

  问:它们能做什么?

  答:到目前为止,它们可以移动、游泳、推动/携带物体,并成群协同工作

  问:计算机如何设计生物?

  答:计算机为生物构造块(皮肤和心肌)的动力学建模,并像乐高积木一样使用它们来构建不同的生物解剖结构。进化算法会从大量随机设计开始,迭代删除最差的设计,将其替换为更好的设计。这是计算机内部的“适者生存”的进化。然后选择虚拟现实中最合适的设计,用真实的生物组织构建出来。

  问:为什么计算机设计的生物(以下简称 CDO)在论文中被称为“可重构的生物”?

  答:将青蛙细胞拼凑在一起,形成新结构,这与青蛙不同。AI 通过自然选择配置为青蛙的构成进行了重新配置,创建了新的形式和新的功能。所得到的生物的聚集细胞也可以分离。并重组形成新生物。

  问:这些新架构难道不会脱离我们的控制范围吗?

  答:整个过程没有进化:这些 CDO 没有生殖器官,在 7 天后就降解失效了。但是,活生物体是无时无刻不在进化的。应对这一事实的最好方法是多了解、多学习。

  问:与微型机器人相比,CDO 有哪些优缺点?

  答:微型机器人由金属,陶瓷和塑料制成,因此更坚固,从理论上讲,它们的使用寿命比 CDO 更长。但是,一些金属可能对内脏有害。CDO 具有完全的生物相容性和可生物降解性。

  问:如果 AI 确实设计了这些生物,那么邪恶(或无知)的 AI 会不会设计出有害的生物?

  答:AI 不太可能有意设计出有害的生物,但是在设计中可能无意间产生有害的副作用。因此,我们认为,所有计算机设计的技术(包括生物)都需要经过人工验证,然后才能进入创建环节,更不用说实际应用了。此外,对此类技术的监管是政策领域下一步要解决的重要问题。

  总的看来,与目前在病毒学、细菌学和基因编辑领域所做研究的相比,这种设计潜在危害性非常小。

  问:会不会有人对 AI 进行编程,设计出可以武器化的 CDO?

  答:理论上是会的。不过目前,邪恶的天才生物学家可能比 AI 更容易设计出这类东西。我们认为,随着这项技术的成熟,尽快制定相关规范和法规是当务之急。不过,这项技术被滥用的可能性要比细菌、病毒等技术被滥用的风险小得多。

  问:有没有能够自己的设计虚拟生物的源代码?

  答:有的,可以去这里看看。

  github.com/skriegman/reconfigurable_organisms

标签: 机器人

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