Когда мы слышим слово «робот», на ум приходит машина в металлическом корпусе, управляемая электроникой. Даже если его поведение напоминает живой организм и он может осмысленно разговаривать с нами, мы всё равно не воспринимаем робота живым. Но что, если роботов будут строить не из твердых безжизненных материалов, а из мягких органических тканей?
Именно таких роботов «ксеноботов» разрабатывают исследователи из лаборатории профессора Джоша Бонгарда в Университете Вермонта в США. Последние четыре года они проектируют и создают миниатюрных биороботов из живых клеток лягушек. Свое имя ксеноботы получили именно в честь прародительницы - африканской лягушки Xenopus Laevis.
Бонгард так рассказывает про работу своей команды: «Мы подходим к робототехнике совершенно по-новому. Мы строим из компонентов, которые сами по себе являются фантастически интеллектуальными машинами».
Робототехника всегда вдохновлялась природой. Например, мышцы животных стали прототипом для создания приводов, которые позволяют роботам двигаться. Некоторые роботы снабжены подушечками, имитирующими лапы гекконов – они позволяют им взбираться по вертикальному стеклу. Но ксеноботы пошли куда дальше простой имитации – они полностью сделаны из живых органических материалов, взятых из эмбрионов лягушки, и запрограммированы на определенное поведение. Биороботы способны перемещаться, самоорганизвываться, транспортировать грузы, и всё это – по одиночке или организованными группами. А с недавнего времени ксеноботы научились еще и размножаться.
Как происходит создание ксенобота?
Разработка начинается с компьютерного моделирования: программа искусственного интеллекта проводит симуляцию виртуальной чашки Петри, с виртуальными ксеноботами, каждый со своим дизайном и уникальным поведением. ИИ запускает эволюционный процесс внутри симуляции, чтобы найти хорошие конфигурации ксеноботов, удаляет тех, которые плохо справляются со своей задачей, и дополнительно модифицирует копии выживших. После нескольких раундов такого искусственного отбора создается самая эффективное положение клеток.
После этого начинается перенос виртуального проекта в реальную лабораторию. Для этого нужен биоматериал. Лягушки откладывают тысячи яиц за раз, причем в дикой природе выживает очень маленькая их часть. А в лабораторных условиях такой быстро-восполнимый материал – настоящая находка. Одним из замечательных свойств клеток лягушек является то, что они предварительно загружены энергией, как желток куриного яйца, что позволяет им работать в течение нескольких недель без необходимости подзарядки или кормления.
Из яиц выделяются клетки, которые в особых условиях сращивают друг с другом в живую ткань. В данный момент ученые используют клетки сердечной мышцы и кожи. Затем из выращенной ткани, при помощи заостренных щипцов и устройств для микрокоагуляции(прибор, который слегка прижигает ткань, чтобы она сохраняла желаемую форму) вырезается форма тела, спроектированная компьютером. Получившийся ксенобот меньше миллиметра в диаметре, но виден невооруженным глазом.
Первые созданные ксеноботы могли ходить с помощью клеток сердца, которые сокращались и расширялись в объеме, как поршень, толкая ксенобота по дну чашки. Более поздние модели ксеноботов состоят из кожной ткани, покрытой маленькими волосками, называемыми ресничками. Эти волоски качаются взад-вперед, передвигая ксенобота.
Перспективы использования ксеноботов.
Хотя сейчас технология еще только получает развитие, перспективы ее уже поражают воображение. К примеру, если удастся создать таких биороботов из человеческих клеток, то возможно будет их использование как доставщиков интеллектуальных лекарств. Чтобы избежать имунного ответа организма, ксеноботов могут создавать напрямую из клеток пациента.
Так же они могут быть широко использованы для очистки воды от микропластика и других частиц, ввиду своей автономности, биоразлагаемости и очень маленького размера.
Спасибо, что прочитали мою статью. Если она вам понравилась, подпишитесь, поставьте лайк и напишите коммментарий - это очень поможет в продвижении канала. Так же на канале есть другие статьи про науку и роботостроение:
- Бионика: как ученые вдохновляются природой
- Роботы из игры Atomic heart и их прототипы в реальной жизни
- Как Искусственный Интеллект изменит рынок труда
Источник - Science Focus