محققان از هوش مصنوعی برای توسعه ربات‌های زیستی خود-تکثیر شونده استفاده می‌کنند - RT DE

دانشمندان دانشگاه ورمونت شکل جدیدی از تولیدمثل را کشف کرده‌اند و از آن برای ایجاد ربات‌های زیستی «زنده» با توانایی تولید مثل استفاده کردند. در آینده، این ماشین های زنده می توانند در پزشکی احیا کننده نیز نقش داشته باشند.

یکی از اساسی ترین ویژگی های موجودات زنده این است که می توانند تولید مثل کنند. محققان دانشگاه ورمونت، دانشگاه تافتس و موسسه مهندسی بیولوژیکی Wyss در دانشگاه هاروارد روش جدیدی برای تولید مثل بیولوژیکی کشف کرده‌اند و از آن برای ایجاد اولین ربات‌های زنده با توانایی تولید مثل خود استفاده کرده‌اند.

تیم تحقیقاتی که قبلاً اولین ربات‌های زنده (به اصطلاح xenobots که از سلول‌های قورباغه تشکیل شده‌اند و می‌توانند کارهای ساده‌ای را انجام دهند) توسعه داده‌اند، اکنون دریافته‌اند که ارگانیسم‌هایی که روی رایانه طراحی شده و با دست «مونتاژ» شده‌اند، می‌توانند در اطراف پتری شنا کنند. و سلول های فردی را پیدا کنید. علاوه بر این، آنها می توانند صدها مورد از این سلول ها را جمع آوری کرده و آنها را با "دهان" خود به شکل ربات های مینی بیگانه جمع کنند، که یادآور قهرمان بازی کامپیوتری Pac-Man است. در عرض چند روز، آنها به xenobot های جدیدی تبدیل می شوند که دقیقاً به همان شکل ظاهر و حرکت می کنند. علاوه بر این، این زنوبات‌های جدید می‌توانند در اطراف شنا کنند، قفس‌ها را بیابند و از آنها کپی کنند. همانطور که دانشمندان در کار خود که در یک مجله تخصصی آمده است، می توان این فرآیند را هر چند وقت یکبار تکرار کرد. اطلاعیه های آکادمی ملی علوم منتشر شده است.

Joshua Bongard، متخصص رباتیک و یکی از رهبران این مطالعه، توضیح داد که با طراحی مناسب، xenobots می‌تواند به طور خود به خود تکثیر شود. معمولا این سلول های بنیادی جنینی در لایه پوست وزغ (Xenopus laevis) رشد می کنند. سپس این سلول ها معمولاً در قسمت بیرونی قاشق می نشینند و با عوامل بیماری زا مبارزه می کنند و مخاط ترشح می کنند. اما در طراحی آزمایشی آزمایش‌های خود، محققان سلول‌ها را در معرض محیطی جدید و زمینه‌ای جدید قرار می‌دهند. مایکل لوین، یکی از محققان، توضیح داد که این به سلول های بنیادی اجازه می دهد تا کد ژنتیکی را "به خاطر بسپارند" تا بتوانند به سلول های دیگر تبدیل شوند. سام کریگمن، دانشمند دیگری که در این مطالعه شرکت داشت، توضیح می دهد:

این سلول‌های قورباغه‌ای هستند که به روش‌هایی بسیار متفاوت از روش‌های قورباغه‌ها تکثیر می‌شوند.

مدتهاست تصور می شد که همه احتمالات برای تولید مثل اشکال حیات کشف و شناخته شده است. اما دانشمندان می گویند چنین چیزی قبلاً دیده نشده بود. سلول‌ها ممکن است ژنوم قورباغه داشته باشند، اما چون به خشخاش تبدیل نمی‌شوند، می‌توانند از هوش جمعی خود برای انجام کارهای خارق‌العاده استفاده کنند. در آزمایش‌های قبلی، محققان از امکان ساخت زنوبات‌ها به گونه‌ای که وظایف ساده‌ای را انجام می‌دهند، شگفت‌زده بودند. محققان از این که دریافتند این مجموعه سلولی طراحی شده توسط کامپیوتر شروع به تکثیر خود به خود کردند شگفت زده تر شدند. به گفته لوین، هیچ مدرکی از ژنوم کامل قورباغه وجود نداشت که سلول ها بتوانند با هم کار کنند و نسخه های عملکردی خود را از سلول های مونتاژ شده متراکم کنند.

"والد" که از حدود 3000 سلول تشکیل شده است، به شکل یک کره است و به طور مستقل فرزندان را تشکیل می دهد. این سیستم معمولاً به سرعت می میرد و بازتولید آن را دشوار می کند.اما محققان در حال استفاده از یک برنامه هوش مصنوعی در یک خوشه ابررایانه و با استفاده از یک الگوریتم تکاملی برای شبیه سازی میلیاردها شکل مختلف بدن، از کره گرفته تا هرم و شکل ستاره دریایی هستند. بنابراین، آنها شکلی را کشف کردند که به سلول‌ها اجازه می‌دهد تا حد ممکن در تکثیر «سینماتیک» بر اساس حرکتشان کارآمدتر کار کنند. همانطور که کریگمن، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح می دهد، این راهی برای درک چگونگی تطبیق شکل والدین اصلی است:

«بعد از ماه‌ها کار، هوش مصنوعی طرح‌های عجیب و غریبی را ارائه کرده است، از جمله طرح‌هایی که یادآور Pac-Man است. بسیار غیر شهودی است. خیلی ساده به نظر می رسد، اما چیزی نیست که یک مهندس انسانی اختراع کند.

اما در عمل ثابت شده است که این دقیقاً همان سیستمی است که کار می‌کند: Xenobots-والدین توانستند «فرزندان» بسازند، که سپس «نوه‌ها» را جمع‌آوری می‌کنند، که به نوبه خود نوه‌ها و سپس نبیره‌ها را ایجاد می‌کنند. با طراحی مناسب می توان تعداد نسل ها را به میزان قابل توجهی افزایش داد. تا به حال، همانندسازی سینماتیکی تنها در سطح مولکول‌های منفرد شناخته شده است، اما هرگز در سطح کل سلول‌ها یا موجودات مشاهده نشده است. این با کار محققان تغییر کرده است. کشف شده است که فضایی عظیم و تا به حال ناشناخته در سیستم های زنده وجود دارد. به گفته محققان، "زندگی رفتار شگفت انگیزی در زیر سطح دارد."

برخی از مردم ممکن است از ایده نانوربات‌های خودتکثیر شونده وحشت داشته باشند، اما دانشمندان گفته‌اند که نگرانی اصلی آنها درک این فرآیندها است. دستگاه های زنده میلی متری که منحصراً در آزمایشگاه هستند، پس از پایان آزمایش ها به راحتی قابل حذف هستند و همچنین توسط کارشناسان اخلاق در سطوح مختلف مورد آزمایش قرار گرفته اند. بونگارد گفت: "چیزی نیست که او را در شب بیدار نگه دارد". از سوی دیگر، یک "تعهد اخلاقی" برای درک شرایط سیستم های خود-تکثیر کننده وجود دارد که تحت آن می توان آنها را کنترل، هدایت یا محدود کرد. وی در این زمینه به بحران تاج نیز اشاره می کند:

"سرعتی که با آن می توانیم راه حل ها را توسعه دهیم بسیار مهم است. اگر بتوانیم فناوری‌هایی را توسعه دهیم که Xenobots در حال یادگیری آن‌ها است و بتوانیم به سرعت به هوش مصنوعی بگوییم: «ما به یک ابزار بیولوژیکی نیاز داریم که X و Y را بسازد و Z را سرکوب کند»، این می‌تواند بسیار مفید باشد. امروز خیلی طول می کشد."

فناوری جدید می‌تواند توسعه راه‌حل‌های مشکلات را در آینده سرعت بخشد - برای مثال با استفاده از ماشین‌های زنده برای حذف میکروپلاستیک‌ها از آب یا توسعه داروهای جدید. این تیم همچنین فرصت های امیدوارکننده ای را در تحقیقات خود در زمینه پزشکی بازساختی می بیند. لوین توضیح داد:

اگر می‌دانستیم که چگونه خوشه‌های سلولی را وادار کنیم تا کاری را که می‌خواهیم انجام دهند، در نهایت پزشکی احیاکننده خواهد بود - راه حلی برای آسیب‌های آسیب‌زا، نقایص مادرزادی، سرطان و پیری.

تاکنون نمی‌توان پیش‌بینی کرد یا کنترل کرد که کدام گروه‌های سلولی تشکیل می‌شوند یا چه چیزی منجر به مشکلات مختلف در پزشکی می‌شود. با Xenobots شما در حال حاضر یک پلت فرم جدید دارید که با آن می توانید این را یاد بگیرید و کشف کنید.

بیشتر در مورد موضوع - محققان سلول های بنیادی در حال ایجاد هیبریدهایی از میمون و انسان هستند