Xenobot は生きた細胞でできた生きたロボットです。その構成と移動スタイルは、スーパーコンピューターの進化的アルゴリズムによって設計されています。
計算技術とバイオテクノロジーの分野で行われた最近の進歩を組み合わせるとどうなるでしょうか?そのような結婚の恋人は、研究者が最近開発したものによく似ています…生きているロボットです！はい、生きるロボットです 生物に似ていますが、操作されています
ゼノボットとは?
2020 年は Covid-19 のパンデミックで悪名高い年かもしれませんが、米国の研究者は今年、驚くべきことを達成しました。彼らは最初の生きたロボットを開発しました。現在、そのサイズは一粒の塩よりも小さいですが、将来に向けていくつかの有望な見通しを提供します。研究者はこのバイオ ロボットをゼノボットと呼んでいます。
一般的なロボットとは異なり、xenobot は非常に小さなロボットです。金属、プラスチック、またはその他の合成素材でできていません。むしろ、それは完全に有機細胞物質で構成されています.
Xenobot は走り回ったり、円を描くように回転したりできます。ひっくり返せばまた虫のようにひっくり返る！基本的には設計されたロボットですが、ALIVE です!
「生きているロボット」という概念を理解するのは難しいかもしれませんし、戸惑っても大丈夫です。研究者によると、これはまったく新しい生命体であり、学校や大学では学んだことのないものです。ゼノボットができることとその仕組みについて説明する前に、まず、ゼノボットが作成された理由を理解してみましょう。
ゼノボットを作成する動機
研究者たちは、近年開発された他のロボットと同じように、実際の細胞を取り、それらを操作して思いどおりに機能させるというアイデアをいじっていました。そこで、タフツ大学とバーモント大学の研究者は、アフリカツメガエル (Xenopus Laevis) の胚から幹細胞を採取しました。研究者が採取した幹細胞は、皮膚細胞の 2 種類でした。 そして心臓細胞 .
Xenopus laevis、最初のゼノボットの作成に幹細胞が使用されたカエル種 (写真提供:Brian Gratwicke/Wikimedia Commons)
皮膚細胞は自然に結合する傾向があることから選択され、心臓細胞は弛緩および収縮する能力によって選択されました。アイデアは、皮膚細胞と心臓細胞を特定の方法で組み合わせて、移動能力を備えた機能的な構造に変換することでした.まさに研究者たちの目的は、独特の移動スタイルを持つ有機ロボットを開発することでした。
最初のゼノボットを作る
スーパーコンピューターと進化的アルゴリズムを使用したモデリング
ゼノボットを作成するために研究者が最初に行ったことは、記録された幹細胞のデータをスーパーコンピューターの進化的アルゴリズムにフィードすることでした。このデータに基づいて、スーパーコンピューターは数百万のセル構成を即座に生成し、研究者はそれを精査して望ましい結果を得ることができました。ここで使用されている進化的アルゴリズムは、自然淘汰からヒントを得て、本物の生物に似たゼノボットを構成しました。
最初のゼノボットに取り組んでいる研究者の目的は、望ましいタイプの移動を実現することでした。したがって、目的の移動を実現できる最適な構成のみが、次の開発段階に進みました。適切な構成を得るために何百回ものテストを実行した後、コンピューターで生成された構成のみが選択されました。
このように、スーパーコンピューティングと進化的アルゴリズムの力を活用して、研究者はついに新しい生命体の青写真を思いつくことに成功しました.
彼らがする必要があったのは、それらを作成することだけでした!シンプルですね。ええと…違います。
ピンセットとピンセットを使った彫刻
コンピューターで作成された設計を実現するために、研究者は顕微鏡下で小さな鉗子とピンセットを使用して、これらの幹細胞を融合させるために念入りに顕微鏡手術を行いました。研究者は、一度に 1 つのセルを取り出し、別のセルに接続し、このプロセスを 2000 個のセルで構成される最終構造が作成されるまで繰り返す必要がありました。幸いなことに、細胞は自然にくっつく傾向があるため、研究者たちの努力には追い風が吹いていました。それにもかかわらず、何千もの細胞が関与していることを考えると、それは面倒で時間のかかるプロセスでした.何時間もかけて細胞の集合体が完成し、新しい生物が誕生しました!
モデル化されたゼノボット (左)、本物のゼノボット (右)、(写真提供:Sam Kriegman/Wikimedia Commons)
ゼノボットは何ができますか?
これらの新しく作成されたゼノボットは、自分自身を推進したり、直線で移動したり、単に円を描いて移動したりできます。第一世代のゼノボットは 7 ～ 10 日間しか生きられませんでしたが、興味深いことに、それらは生きた細胞でできているため、生涯を通じて自分自身を癒すことができます。半分に引き裂かれたにもかかわらず、彼らは回復することさえできました!
これらすべてが非常にエキサイティングに聞こえますが、これらのゼノボットには奇抜な要素がいくつかあり、そのうちの 1 つは緊急行動と呼ばれるものです。
ゼノボットの緊急行動
細胞とその働きについてはかなりの考えがありますが、それらを大きな山に積み重ねると、奇妙なことが起こります.これは緊急行動と呼ばれます 広大に接続された細胞から出てきますが、緊急行動とは何ですか?
単独のセルではできない機能もありますが、複数のセルをグループ化すると、その機能を実現できます。この単一細胞から多細胞構造への行動の変化は、私たち人間に例証されます。私たちの体には何兆もの細胞がありますが、どの細胞も自分自身の意識を持っていません.しかし、それらを特定の構成、つまり身体で組み合わせると、意識が現れます。
第一世代のゼノボットは2000個のセルで構成されていましたが、将来的にはスケールアップする可能性があります.これは、多くの科学者が、創発的な行動がより顕著な方法で現れると信じているときです.
たとえば、ゼノボットは、緊急の行動により、自分で進路を変更したり、向きを変えて元の場所に戻ったりする可能性があります。または、他のゼノボットと通信して、タスクに協力することもできます。
ですから、研究者が望むように動作する小型のゼノボットを作成しましたが、将来、ゼノボットは意識を発達させ、自分で考えることができるようになるかもしれません!記録として、これは 1 だけです 可能性のある結果の可能性について、私たちはゼノボットの緊急行動の具体的な証拠をまだ目撃していません.
私たちの目標は、私たちの生活を改善できるゼノボットを作ることです。具体的には、地球を悩ませている問題を解決するためにそれらを採用したいと考えています。提案されているxenobotsのいくつかのゲームを変える将来の使用法があります.それらのいくつかを見てみましょう!
ゼノボットの将来のアプリケーション
腫瘍細胞の検出と詰まった動脈の洗浄
医療分野は、xenobot 技術の進歩の最大の恩恵を受けると宣伝されています。将来、科学者は、がんを検出して戦うゼノボットを開発するかもしれません.
腫瘍細胞を除去する際に科学者が現在直面している課題は、異物を挿入して腫瘍に作用させると、体がそれを異物として即座に認識し、免疫反応を開始することです。
この免疫応答は、がん治療全体においてさらなる合併症を引き起こす可能性があります。ゼノボットを使えば、実際の患者の細胞から作ることができます。このようにして、xenobot が腫瘍細胞を検出/除去するために体内に挿入されると、体はそれらを異物として扱わず、望ましくない免疫反応を回避することができます。
同様に、ゼノボットを心臓病患者の動脈に配置して、危険な詰まりを解消することもできます。これらのわずかな目的があっても、ゼノボットは医療分野で革命的な要素になるでしょう.
Xenobots は医療科学に革命を起こすと宣伝されています (写真提供:Supphachai Salaeman/Shutterstock)
海やその他の水域の浄化
これらのバイオボットの用途は、医療分野だけに限定されません。 Xenobots は、地球の救世主になることもできます!
汚染された海水 (写真提供:Rich Carey/Shutterstock)
過去数十年にわたる産業活動の増加により、産業や工場からの廃棄物が海や近くの水域に無謀に投棄されているため、地球の海やその他の水域はひどく汚染されています.このように、水域にはマイクロプラスチックが散らばっており、簡単にはリサイクルまたは処理できません。
将来的には、科学者はこれらのマイクロプラスチックを検出して分解できるゼノボットを開発できるかもしれません。そうでない場合は、少なくともそれらを収集してまとめることはできます。おそらく、これらのゼノボットは、海やその他の疑わしい場所で放射性汚染物質を検出するために使用される可能性さえあります.
ゼノボット:倫理的ジレンマ
今、世界を救うゼノボット 確かにクールなアイデアのように聞こえますが、他にも影響があります。考えてみれば、ゼノボットは機械でも動物でもない。それらはまったく新しいものであり、その間にあるものです。したがって、生物と非生物の分類方法を再定義する必要があるかもしれません.
現在の世代には皮膚と心臓の細胞しか含まれていませんが、将来の世代のゼノボットは神経系、血管、さらには生殖器官の細胞で構成されている可能性があることを研究者は認めています。これらの追加は、私たちが「生命」と考えるものを再定義することを確実に求めています.
機械倫理の専門家であるマイケル・アンダーソンは、応用倫理学者は、これらの根本的に新しい生命体の創造と開発の初期段階に関与し、彼らの責任と権利を起草できるようにすべきだと考えています.
結局のところ、これらのゼノボットが十分に進歩して認知機能を備えた場合、その役割と権利を明確に定義するフレームワークを整備する必要があります.
第 1 世代のゼノボットに取り組んでいる研究者は、これらの倫理的懸念を完全に認めており、未知の領域と呼んでいます。 .彼らは人々に参加を呼びかけ、この新しい種類のボットの将来への影響について話し合っています。このようにして、一般の人々でも、どのような展開が行われているのかを理解できます。議論に参加することで、政策立案者はそれらを規制するためのより良い政策を起草し、この素晴らしい技術で何か良いことを確実に行うことができます.
最後の言葉
タフツ大学の研究者たちの研究は、まったく新しい応用科学分野のインキュベーション段階にすぎません。今後の研究では、現実世界の問題を解決できる、より大きくて便利なゼノボットを作成する可能性を探ります。未来のゼノボットは、薬を届けたり、動脈の詰まりを解消したり、マイクロプラスチックを除去したり、有毒物質の存在を検出したりできます。これらはすべて、まったく異なる未来をもたらす可能性があります!
