1月15日消息，據(jù)國外媒體報道，在進(jìn)化算法的幫助下，科學(xué)家用非洲爪蟾的皮膚細(xì)胞和心臟細(xì)胞造出了一種新型“活體機器人”，將其命名為xenobots(爪蟾拉丁名“Xenopus laevis”和機器人“robots”兩個詞的結(jié)合)。在顯微鏡下，這些小小的“肉團(tuán)”在液體中忙個不停，時而向前，時而往后，時而轉(zhuǎn)圈圈。只要往其中滴入一些細(xì)胞碎屑，它們就會將碎屑聚攏成一堆。如果在某個小“肉團(tuán)”的背上輕彈一下，它就會立即躺倒，像只四腳朝天的烏龜。

圖為xenobots從一些顆粒物中穿過時留下的痕跡。這些由細(xì)胞構(gòu)成的簡單機器人可以表現(xiàn)出十分復(fù)雜的行為。

它們的行為令人聯(lián)想起追逐獵物的扁蟲和水熊蟲。水熊蟲體型雖小，卻五臟俱全，能完成一系列復(fù)雜行為，但這些xenobots與水熊蟲并不是一回事，畢竟它只包含兩種成分：爪蟾的皮膚細(xì)胞和心臟細(xì)胞。

研究人員希望這種由收縮細(xì)胞和被動細(xì)胞構(gòu)成的新型生物體、以及它們的奇特行為可以幫助科學(xué)家揭開細(xì)胞交流之謎。

此次研究的共同作者、塔夫茨大學(xué)發(fā)展生物物理學(xué)家邁克爾·萊文指出，細(xì)胞之間的合作方式向來是“一大謎團(tuán)”?！拔覀冏罡信d趣的是，細(xì)胞究竟是如何通過合作、組成特定功能結(jié)構(gòu)的?！币坏┡辶诉@一點，他們也許還能更進(jìn)一步、發(fā)掘更多細(xì)胞的神秘潛能。

在細(xì)胞本身、以及一些高級算法的“幫助”下，萊文和同事們開始共同設(shè)計xenobots。他們先從爪蟾胚胎中提取了干細(xì)胞，然后使干細(xì)胞分化成能夠自然收縮的心臟細(xì)胞和無法自然收縮的皮膚細(xì)胞。接著，他們利用細(xì)胞天生容易與其它細(xì)胞結(jié)合的特性，在顯微鏡下將這兩種成分結(jié)合在一起。最后的成品形狀各異，有些像楔子，有些像拱門。在本文附帶的動圖中，上方的藍(lán)綠色方塊代表被動細(xì)胞，下方時紅時綠的方塊則代表主動收縮細(xì)胞。

上方為計算機設(shè)計的機器人，下方為對應(yīng)的xenobots。

Xenobots四處移動時，研究人員可以觀察其獨特的結(jié)構(gòu)與行為之間的對應(yīng)關(guān)系，包括細(xì)胞的排列方式和“肉團(tuán)”的整體形狀等等。他們將這些信息發(fā)給了一支由計算機科學(xué)家組成的團(tuán)隊，后者據(jù)此搭建了一個虛擬模型，供數(shù)字版本的xenobots在其中活動。接著，這些科學(xué)家運用了類似于自然選擇過程的進(jìn)化算法，觀察xenobots的結(jié)構(gòu)對它們的生存有何影響。這套系統(tǒng)嘗試以多種方法操縱xenobots的設(shè)計，看看這些新設(shè)計會如何影響它們的功能。在模擬中能出色完成特定任務(wù)的xenobots會被定義為自然選擇中的“適者”，可以與其它表現(xiàn)出色的同類進(jìn)行交配，生成“進(jìn)化版”的新一代xenobots。

在此基礎(chǔ)上，萊文和同事們試著將這些數(shù)字設(shè)計變成現(xiàn)實。失敗的作品棄之不理，成功的作品則被發(fā)送給剛才提到的計算機科學(xué)家，讓他們根據(jù)實驗室人員了解到的信息進(jìn)一步調(diào)整模擬系統(tǒng)。

這些沒有大腦的“肉團(tuán)”的行為非常詭異?！八鼈儠r不時地改變自己的運動方式?！比R文指出。如果遇上了其它單獨存在的細(xì)胞，它們便會將這些細(xì)胞驅(qū)趕、聚攏到一處。假如將一個xenobot切開，它還可以自動愈合，就像電影《終結(jié)者2》中的T-1000一樣。兩個xenobot可能會與對方結(jié)合，如同一對“神仙眷侶”。如果xenobot中間有個洞，甚至還能拾起其它物體、帶著它四處移動。

進(jìn)化算法設(shè)計出了多種形式的xenobots。

萊文和同事們想弄清的是，xenobot的細(xì)胞(或者說所有細(xì)胞)是如何互相交流、產(chǎn)生各種復(fù)雜行為的?！白钪匾氖?，我們還想知道如何控制細(xì)胞之間的交流?！眡enobot是一種獨一無二的生物體，它既是由活細(xì)胞組成的生物，又是一臺可被研究人員編輯、表現(xiàn)出特定行為的機器。實驗中使用的爪蟾細(xì)胞本身并不特殊，它們共同表現(xiàn)出的行為才是最令人震驚之處。

接下來，我們可以重新思考一下未來機器人的發(fā)展方向。目前的類人型機器人通常由一系列笨重的零件構(gòu)成，最后組成一個可以四處行走、操作物體的整體。但人體遠(yuǎn)比這智能得多，細(xì)胞之間可以相互交流、構(gòu)成組織，組織構(gòu)成器官，器官構(gòu)成整個人體?！拔覀兒芟氚汛舜窝芯康玫降男畔?yīng)用到工程學(xué)和人工智能領(lǐng)域?！?/p>

但這條路必將道阻且長?！坝没铙w組織構(gòu)建機器人與‘軟機器人’領(lǐng)域面臨著許多相同的挑戰(zhàn)?！眾W斯陸大學(xué)的進(jìn)化機器人專家托恩斯·尼高(T?nnes Nygaard)指出?，F(xiàn)實世界十分混亂嘈雜，任何機器人都難以適應(yīng)，更別提用活細(xì)胞造出的機器人了。但這類進(jìn)化技術(shù)的優(yōu)勢在于，機器人能像真正的生物一樣學(xué)會適應(yīng)環(huán)境，盡管仍要由人類提供指導(dǎo)。

所以，讓我們對“機器-生物混合體”—— xenobots表示熱烈歡迎吧，祝它們在這世上一帆風(fēng)順。