مجموعات صغيرة من الخلايا على شكل باك مان هي أول روبوتات بيولوجية ذاتية التكاثر في العالم.
الروبوتات الصغيرة مصنوعة من خلايا جلد الضفادع، لكنهم لا يتكاثرون بواسطة الانقسام المتساوي أين الانقسام الاختزالي أو أي من الطرق الأخرى التي تنقسم بها الخلايا وتتكاثر في ظل الظروف العادية. بدلاً من ذلك ، يبنون أنفسهم أكثر من المواد الخام – خلايا جلد الضفادع العائمة – مما يخلق أجيالًا متعددة من الكائنات الحية المتطابقة تقريبًا.
في الواقع ، تبدو الروبوتات (التي يلقبها مخترعوها بـ “xenobots”) مثل Pac-Man. تتحرك في شكل لولبي ولوالب برية ، تلتقط “أفواهها” المفتوحة خلايا الجلد العائمة في أكوام. تميل الخلايا إلى الالتصاق ، أو الالتصاق ببعضها البعض ، عند ملامستها لبعضها البعض ، لذلك تندمج هذه الأكوام تدريجيًا في روبوتات زينوبوت حلزونية جديدة.
في حين أن هذا الاستنساخ الذاتي هو عملية حساسة إلى حد ما ، إلا أنه من الممكن حتى الآن فقط في صندوق معمل يتم التحكم فيه بعناية ، يأمل الباحثون أن يقدم وعدًا جديدًا للروبوتات القائمة على أساس حيوي.
متعلق ب: 11 جزء من الجسم مزروعة في المختبر
قال سام كريجمان ، عالم الكمبيوتر وباحث ما بعد الدكتوراه في معهد Wyss في جامعة هارفارد ومركز Allen Discovery ، بواسطة Tufts: “إن القدرة على عمل نسخة من نفسك هي الطريقة المثلى للتأكد من أنك تستمر في فعل ما تفعله”. جامعة.
الروبوتات الحيوية
قام كريجمان وزملاؤه ، بمن فيهم عالم الكمبيوتر جوشوا بونجارد من جامعة فيرمونت ، بتطوير xenobots لسنوات. الروبوتات مصنوعة من خلايا جذعية من بيض الضفادع ويبلغ عرضها 0.04 بوصة (1 ملم) أو أقل. عند الاتصال ببعضها البعض ، فإن الخلايا الجذعية بشكل طبيعي تشكل بقع كروية مغطاة برموش صغيرة أو هياكل تشبه الشعر يمكنها دفع البقع حولها.
قال بونجارد في بيان عند إعلانه عن اختراع xenobots في عام 2020: “إنهم ليسوا روبوتًا تقليديًا ولا نوعًا حيوانيًا معروفًا”. تم الإبلاغ عن Live Science في الوقت. “إنها فئة جديدة من القطع الأثرية: كائن حي قابل للبرمجة.”
ومع ذلك ، فإن برمجة الكائن الحي ليست بسيطة مثل إدخال الأوامر في التعليمات البرمجية ، كما قال كريجمان لـ Live Science. قال: “من الصعب برمجة شيء لا يحتوي على برامج”.
في النهاية ، فإن التحكم في xenobots يعود إلى التحكم في أشكالها. هذا هو المكان الذي يأتي فيه الذكاء الاصطناعي. ليس من البديهي دائمًا ما سيفعله xenobot عند تغيير شكله ، أو كيفية تحقيق النتيجة المرجوة من خلال نحت الشكل. لكن عمليات المحاكاة الحاسوبية يمكنها تنفيذ مليارات من خيارات الشكل والحجم في غضون أيام أو أسابيع. يمكن للباحثين حتى تغيير البيئة حول محاكاة xenobots. يمكن بعد ذلك اختبار الأشكال والأحجام والبيئات الواعدة في العالم الحقيقي.
قال كريجمان إن الروبوتات البيولوجية تبشر بالخير لأنها تستطيع إصلاح نفسها بنفسها. كما أنها قابلة للتحلل. إذا تُركت xenobots بمفردها ، فإنها تفتقر إلى الطاقة وتبدأ في التدهور في غضون 10 إلى 14 يومًا. لا تترك وراءها مواد بلاستيكية دقيقة أو معادن سامة ، فقط بقع صغيرة من الاضمحلال العضوي. يعمل الباحثون على تصميمات يمكن أن تسمح لـ xenobots بنقل كميات صغيرة من المواد. تشمل الاستخدامات المحتملة توصيل الأدوية داخل الجسم أو تنظيف المواد الكيميائية السامة من البيئة.
التكرار الذاتي
وجد الباحثون أن xenobots في شكلها الكروي النموذجي قادرة على إصدار محدود من النسخ الذاتي. عند وضعها في طبق مليء بالخلايا الجذعية للضفادع العائمة بشكل مستقل ، تدور القطرات بسعادة ، وتدفع الخلايا العائمة بشكل عشوائي إلى كتل ، بعضها يلتصق ببعضها البعض لتشكيل xenobots جديدة. ومع ذلك ، تميل هذه إلى أن تكون أصغر من والديها وعادة ما تكون غير قادرة على التحرك حول عدد كافٍ من الخلايا لتكوين جيل آخر.
بعد أن اقترحت المحاكاة الحاسوبية أن نموذج Pac-Man قد يكون أكثر فاعلية ، اختبر الباحثون هذه الروبوتات على شكل حرف C في حساء من الخلايا الجذعية. وجدوا أن قطر نسل xenobots Pac-Man كان أكبر بنسبة 149٪ من نسل xenobots الكروية. بفضل ترقيات الحجم ، تمكن الأطفال xenobots من تكوين نسلهم الخاص. بدلاً من جيل واحد من تكرار xenobot ، وجد الباحثون أنها يمكن أن تنمو إلى ثلاثة أو أربعة.
قال كريجمان إن النظام لا يزال هشًا للغاية وعملية نمو الخلايا والتأكد من أن ركيزة نموها نظيفة وجديدة هي عملية مملة. ولا تقلق ، لأنه لا يوجد خوف من أن هذه الروبوتات البيولوجية سوف تتكاثر بشكل لا يمكن السيطرة عليه وتسيطر على العالم: قال كريجمان: “إذا عطست في الطبق ، فسوف تدمر التجربة”.
هذا يعني أيضًا أن xenobots ليست جاهزة تمامًا لتصبح روبوتات وظيفية. لا يزال الباحثون يعملون على اختبار أشكال مختلفة لمهام مختلفة. اقترحت محاكاة الذكاء الاصطناعي الخاصة بهم أيضًا أن تغيير شكل أطباق المختبر التي يكررها xenobots يمكن أن يؤدي إلى نتائج أفضل ، لكن هذا لم يتم اختباره في العالم الحقيقي بعد.
ومع ذلك ، قال كريجمان إن هناك دروسًا من xenobots يمكن دمجها في الروبوتات على الفور. واحد هو ذلك ذكاء إصطناعي يمكن استخدامها لتصميم الروبوتات ، حتى الروبوتات التي يمكنها التكرار الذاتي. والشيء الآخر هو أنه من المنطقي صنع روبوتات من مكونات ذكية. وقال إن الكائنات الحية ذكية حتى مكوناتها: تتكون الكائنات الحية من خلايا ذاتية التنظيم ، والتي تتكون من عضيات منظمة ذاتيًا ، والتي تتكون من التجمع الذاتي. بروتين والجزيئات. الروبوتات المعدنية والبلاستيكية الحالية لا تعمل بهذه الطريقة.
قال كريجمان: “إذا تمكنا من بناء روبوتات من وحدات ذكية ، فربما يمكننا إنشاء آلات أكثر قوة”. “ربما يمكننا إنشاء روبوتات في العالم الحقيقي يمكنها الإصلاح الذاتي أو التكرار.”
نُشرت في الأصل على Live Science.
