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通过进化算法设计并由活细胞构建的3D生物

发布时间:2020-01-23 12:12 所属栏目:[动态] 来源:站长网
导读:迄今为止,已经使用了塑料,金属和人造材料-但现在研究人员首次将活组织专用于机器人的设计:它们是由来自不同青蛙细胞的小型艺术生物组装而成的,这些生物以定向的方式运动并在理论上可以运输负载。科学家们看到了这一概念的潜力:高度发达的异种机器人有

迄今为止,已经使用了塑料,金属和人造材料-但现在研究人员首次将活组织专用于机器人的设计:它们是由来自不同青蛙细胞的小型艺术生物组装而成的,这些生物以定向的方式运动并在理论上可以运输负载。科学家们看到了这一概念的潜力:高度发达的“异种机器人”有一天可以用于医学或环境保护领域。

长期以来,人类一直试图通过繁殖或操纵使生物适应自己的愿望,在技术上,他们复制了自然概念。但是,这种悠久的传统在现代已采用了全新的形式:遗传学,生物技术和机器人技术的可能性变得越来越复杂,新概念也在不断发展。正是来自伯灵顿佛蒙特大学的约书亚·邦加德(Joshua Bongard)周围的研究人员显然已经成功做到了。“我们首次开发了完全生物的机器。他们既不是传统的机器人也不是动物。相反,它是一类新的人工制品:活的可编程生物,”邦加德说。

通过进化算法设计并由活细胞构建的3D生物

被称为Xenobots的生物的建筑材料是来自非洲青蛙Xenopus laevis的 embyos的细胞。由其制成的本领域技术是通过固定的皮肤细胞和收缩的心脏细胞的巧妙结合而产生的。研究人员使用一台超级计算机来计算如何制造出能够实现特定行为的构件。例如,他利用人工智能开发了某些细胞排列,以使细胞结构能够单方面移动。然后,研究人员选择了最有前途的设计用于实际测试。

为了创建Xenobots,研究人员首先从研究胚胎中去除了干细胞。然后将它们在实验室中生长,以获得用于建造Xenobots的原材料。然后使用微型工具切割组织碎片,并根据计算机设计在显微镜下组装。科学家报告说,实际上,它们然后结合成大自然从未见过的身体形状。

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正如他们解释的那样,皮肤细胞构成了大约毫米大小的艺术生物的被动部分,而心脏细胞则使它们活动。它们布置在结构中,以使其收缩引起定向运动。因此,块状生物便向前摇摆。研究人员能够证明异种机器人可以探索水性环境数天。他们甚至有能力自愈:“即使您几乎将它们割下,他们也还是坐在一起继续奔跑,”邦加德说。“当然,您不能用普通机器做到这一点。”

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