Xenobots: Biologie plus umělá inteligence by mohly znamenat recept na nový život

• Autor:
• jméno autora

  Quantumrun Foresight
• 25. dubna 2022

Shrnutí statistik

Xenoboti, umělé formy života navržené z biologických tkání, jsou připraveny transformovat různé obory, od medicíny po čištění životního prostředí. Tyto drobné struktury, vytvořené kombinací buněk kůže a srdečního svalu, mohou vykonávat úkoly, jako je pohyb, plavání a samoléčení, s potenciálními aplikacemi v regenerativní medicíně a pochopení složitých biologických systémů. Mezi dlouhodobé důsledky xenobotů patří přesnější lékařské postupy, účinné odstraňování znečišťujících látek, nové pracovní příležitosti a obavy o soukromí.

Kontext xenobota

Xenoboti, pojmenovaní po africké drápané žábě nebo Xenopus laevis, jsou umělé formy života navržené počítači, aby vykonávaly specifické role. Xenoboti jsou složeni a konstruováni kombinací biologických tkání. Jak definovat xenoboty – jako roboty, organismy nebo něco úplně jiného – často zůstává předmětem sporu mezi akademiky a zúčastněnými stranami v oboru.

První experimenty zahrnovaly vytvoření xenobotů o šířce menší než jeden milimetr (0.039 palce) a jsou vyrobeni ze dvou typů buněk: kožních buněk a buněk srdečního svalu. Buňky kůže a srdečního svalu byly produkovány z kmenových buněk odebraných z raných embryí žáby ve stádiu blastuly. Kožní buňky fungovaly jako podpůrná struktura, zatímco srdeční buňky fungovaly podobně jako malé motory, roztahovaly se a stahovaly svůj objem, aby poháněly xenobota vpřed. Struktura těla xenobota a distribuce kožních a srdečních buněk byly vytvořeny autonomně v simulaci pomocí evolučního algoritmu. 

Z dlouhodobého hlediska jsou xenoboti navrženi tak, aby se pohybovali, plavali, tlačili pelety, přepravovali užitečné zatížení a operovali v rojích, aby sbírali materiál rozptýlený po povrchu jejich misky do uklizených hromad. Dokážou přežít týdny bez výživy a po tržných ránách se samoléčí. Xenoboti mohou vyrážet skvrny řasinek místo srdečního svalu a využívat je jako miniaturní vesla pro plavání. Pohyb xenobota poháněný řasinkami je však v současnosti méně kontrolován než lokomoce xenobota srdečním svalem. Navíc může být do xenobotů přidána molekula ribonukleové kyseliny, aby se získala molekulární paměť: když jsou vystaveny specifickému typu světla, budou při pohledu pod fluorescenčním mikroskopem zářit specifikovanou barvou.

Rušivý dopad

V určitých ohledech jsou xenoboti stavěni jako běžní roboti, ale použití buněk a tkání v xenobotech jim poskytuje odlišný tvar a vytváří předvídatelné chování, spíše než se spoléhat na umělé komponenty. Zatímco předchozí xenoboti byli poháněni vpřed kontrakcí buněk srdečního svalu, novější generace xenobotů plavou rychleji a jsou poháněny vlasy podobnými rysy na jejich povrchu. Navíc žijí o tři až sedm dní déle než jejich předchůdci, kteří žili přibližně sedm dní. Xenoboti nové generace mají také určitou schopnost detekovat své okolí a interagovat s ním.

Xenoboti a jejich nástupci mohou poskytnout pohled na evoluci mnohobuněčných tvorů z primitivních jednobuněčných organismů a na počátky zpracování informací, rozhodování a poznávání u biologických druhů. Budoucí iterace xenobotů mohou být konstruovány výhradně z buněk pacientů, aby opravily poškozenou tkáň nebo se specificky zaměřovaly na rakovinu. Díky své biologické rozložitelnosti by implantáty xenobotů měly výhodu oproti možnostem lékařských technologií na bázi plastu nebo kovu, což by mohlo mít významný dopad na regenerativní medicínu. 

Další vývoj biologických „robotů“ může lidem umožnit lépe porozumět živým i robotickým systémům. Vzhledem k tomu, že život je složitý, manipulace s formami života nám může pomoci odhalit některá životní tajemství a také zlepšit používání systémů umělé inteligence. Kromě bezprostředních praktických aplikací mohou xenoboti pomoci výzkumníkům v jejich snaze porozumět buněčné biologii a připravit cestu pro budoucí pokrok v oblasti lidského zdraví a délky života.

Důsledky xenobotů

Širší důsledky xenobotů mohou zahrnovat:

• Integrace xenobotů do lékařských postupů, což vede k přesnějším a méně invazivním operacím, zkracuje dobu zotavení pacienta.
• Využití xenobotů pro čištění životního prostředí, což vede k účinnějšímu odstraňování znečišťujících látek a toxinů a zlepšuje celkové zdraví ekosystémů.
• Vývoj vzdělávacích nástrojů založených na xenobotech, které vedou k lepším studijním zkušenostem v biologii a robotice, čímž se u studentů zvyšuje zájem o obory STEM.
• Vytvoření nových pracovních příležitostí ve výzkumu a vývoji xenobotů.
• Potenciální zneužití xenobotů při sledování, což vede k obavám o soukromí a vyžaduje nové předpisy na ochranu práv jednotlivců.
• Riziko nepředvídatelné interakce xenobotů s přírodními organismy, což vede k nepředvídatelným ekologickým důsledkům a vyžaduje pečlivé sledování a kontrolu.
• Vysoké náklady na vývoj a implementaci xenobotů, které vedou k ekonomickým výzvám pro menší podniky a potenciální nerovnosti v přístupu k této technologii.
• Etické úvahy týkající se vytváření a používání xenobotů, které vedou k intenzivním debatám a potenciálním právním výzvám, které mohou utvářet budoucí politiku.

Otázky k zamyšlení

• Myslíte si, že xenoboti mohou vést k vyléčení dříve neléčitelných nemocí nebo umožnit těm, kteří jimi trpí, žít delší a plodnější život?
• Na jaké další potenciální aplikace lze výzkum xenobotů aplikovat?