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活体机器人成功升级

2021-04-02 中国科学报 辛雨
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由青蛙皮肤细胞制成的活体机器人 图片来源:Douglas Blackiston

  3月31日,美国科学家在《科学—机器人》发表论文。他们利用青蛙皮肤细胞制成的微型活体机器人可以感知环境、治愈疾病,并为自己提供能量。

  去年首次提出的Xenobot活体机器人得名于活体细胞的来源——非洲爪蟾。活体机器人团队如今已经改进了设计,并展示了新功能。

  为了制造球形活体机器人,塔夫茨大学Michael Levin和同事从24小时大的青蛙胚胎中提取了组织。这些组织经过最小限度的物理操作形成了球形结构。

  旧版本活体机器人依靠心肌细胞的收缩推动表面前进,而新的活体机器人游得更快——其表面的毛发状结构可自行推动前进。它们的寿命也比上一代活体机器人增加了3至7天,后者寿命只有7天左右。此外,新的活体机器人在一定程度上具有感知环境的能力,能够在蓝光照射下变红。

  “最基本的发现是,当你把皮肤细胞从正常环境中解放出来,给它们一个机会重新‘想象’多细胞结构时,它们可以构造出其他东西,而不是通常那些。”Levin说,“对我来说,最令人兴奋的事情之一就是可塑性。即使没有经过基因改造的正常细胞,只要拥有正常的青蛙基因组,也能构建出完全不同的东西。”

  这些外形在0.25至0.5毫米之间的活体机器人以机器人群的形式运作,这意味着一群活体机器人可以一起工作,完成一项任务。

  研究小组成员Douglas Blackiston说,因为活体机器人是由细胞制造出来的,所以它们最终会分解并完全生物降解。他希望这些活体机器人能用于生物医学和环境保护。

  “机器人专家研究群体智能已有很长一段时间了,生物学家也一直在研究有机体中的群体智能。”团队成员、佛蒙特大学Josh Bongard表示。

  以前曾有科学家尝试制造活的机器人,比如无线控制蟑螂,但这涉及操控活体动物,引发了伦理问题。而活体机器人与其不同,它们完全由活细胞构成。

  未参与该研究的瑞士洛桑联邦理工学院Auke Ijspeert表示,从伦理角度讲,这种方法可能是问题最少的,因为一切都在体外进行,它们只是从细胞开始,没有神经元,所以这种机器人不是动物。“我们实际操纵的是细胞,所以我认为这可能是‘最干净’的方式。”Ijspeert说。

  但是,活体机器人更像生命体还是传统机器人?“我没有答案。”Bongard说。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1126/scirobotics.abf1571 

打印 责任编辑:阎芳

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