Rudolf Cole
0 
815
71
Wat gebeurt er als je cellen uit kikkerembryo's haalt en ze laat groeien tot nieuwe organismen die door algoritmen zijn "geëvolueerd"? Je krijgt iets dat onderzoekers de eerste 'levende machine' ter wereld noemen.
Hoewel de oorspronkelijke stamcellen afkomstig waren van kikkers - de Afrikaanse klauwkikker, Xenopus laevis - deze zogenaamde xenobots lijken niet op bekende amfibieën. De kleine klodders zijn slechts 0,04 inch (1 millimeter) breed en zijn gemaakt van levend weefsel dat biologen hebben geassembleerd tot lichamen die zijn ontworpen door computermodellen, volgens een nieuwe studie.
Deze mobiele organismen kunnen onafhankelijk en collectief bewegen, kunnen zelf wonden genezen en weken achter elkaar overleven, en zouden mogelijk kunnen worden gebruikt om medicijnen in het lichaam van een patiënt te transporteren, meldden wetenschappers onlangs..
Verwant: De 6 vreemdste robots ooit gemaakt
"Ze zijn noch een traditionele robot, noch een bekende diersoort", zei co-auteur Joshua Bongard, een computerwetenschapper en robotica-expert aan de Universiteit van Vermont, in een verklaring. "Het is een nieuwe klasse artefacten: een levend, programmeerbaar organisme."
Algoritmen hebben de evolutie van de xenobots gevormd. Ze groeiden van huid- en hartstamcellen tot weefselklompjes van enkele honderden cellen die zich voortbewogen in pulsen gegenereerd door hartspierweefsel, zei hoofdonderzoeksauteur Sam Kriegman, een promovendus die evolutionaire robotica studeert aan de afdeling Computerwetenschappen van de Universiteit van Vermont, in Burlington..
"Er is geen externe controle vanaf een afstandsbediening of bio-elektriciteit. Dit is een autonoom middel - het is bijna als een opwindspeeltje," vertelde Kriegman. .
Biologen gaven een computer beperkingen voor de autonome xenobots, zoals de maximale spierkracht van hun weefsels, en hoe ze zich door een waterige omgeving zouden kunnen verplaatsen. Vervolgens produceerde het algoritme generaties van de kleine organismen. De best presterende bots zouden binnen het algoritme "reproduceren". En net zoals evolutie werkt in de natuurlijke wereld, zouden de minst succesvolle vormen worden verwijderd door het computerprogramma.
"Uiteindelijk kon het ons ontwerpen opleveren die daadwerkelijk naar echte cellen konden worden overgedragen. Dat was een doorbraak", zei Kriegman.
De auteurs van het onderzoek brachten deze ontwerpen vervolgens tot leven door stamcellen samen te voegen om zelfaangedreven 3D-vormen te vormen, ontworpen door het evolutie-algoritme. Huidcellen hielden de xenobots bij elkaar, en het kloppen van hartweefsel in specifieke delen van hun 'lichaam' dreef de 'bots dagenlang en zelfs weken achter elkaar door water in een petrischaaltje, zonder dat ze extra voedingsstoffen nodig hadden, aldus het onderzoek. . De 'bots waren zelfs in staat om aanzienlijke schade te herstellen,' zei Kriegman.
"We hebben de levende robot bijna doormidden gesneden, en zijn cellen hebben zijn lichaam automatisch weer dichtgeritst", zei hij.
"We kunnen ons veel nuttige toepassingen van deze levende robots voorstellen die andere machines niet kunnen", zegt co-auteur Michael Levin, directeur van het Center for Regenerative and Developmental Biology aan de Tufts University in Massachusetts. Deze kunnen het onder meer richten op giftige lozingen of radioactieve besmetting, het verzamelen van microplastics in de zee of zelfs het opgraven van plaque uit menselijke slagaders, zei Levin in een verklaring..
Creaties die de grens tussen robots en levende organismen doen vervagen, zijn populaire onderwerpen in sciencefiction; denk aan de moordende machines in de "Terminator" -films of de replicanten uit de wereld van "Blade Runner." Het vooruitzicht van zogenaamde levende robots - en het gebruik van technologie om levende organismen te creëren - baart sommigen begrijpelijkerwijs zorgen, zei Levin..
'Die angst is niet onredelijk', zei Levin. "Als we beginnen te rommelen met complexe systemen die we niet begrijpen, krijgen we onbedoelde gevolgen."
Niettemin zou het voortbouwen op eenvoudige organische vormen zoals de xenobots ook tot nuttige ontdekkingen kunnen leiden, voegde hij eraan toe.
"Als de mensheid in de toekomst wil overleven, moeten we beter begrijpen hoe complexe eigenschappen op de een of andere manier voortkomen uit eenvoudige regels", zei Levin..
De bevindingen werden online gepubliceerd op 13 januari in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences.
- 24 Underwater Drones - The Boom in Robotics Beneath the Waves
- Superintelligente machines: 7 robotfutures
- Beste robotsets voor kinderen
Oorspronkelijk gepubliceerd op .
