Xenobots: biologie plus kunstmatige intelligentie kunnen een recept voor nieuw leven betekenen

• Auteur:
• auteursnaam

  Quantumrun-prognose
• 25 april 2022

Samenvatting inzicht

Xenobots, kunstmatige levensvormen ontworpen uit biologische weefsels, staan ​​klaar om verschillende terreinen te transformeren, van de geneeskunde tot het opruimen van het milieu. Deze kleine structuren, gecreëerd door een combinatie van huid- en hartspiercellen, kunnen taken uitvoeren zoals bewegen, zwemmen en zelfgenezing, met potentiële toepassingen in de regeneratieve geneeskunde en het begrijpen van complexe biologische systemen. De langetermijngevolgen van xenobots omvatten nauwkeurigere medische procedures, efficiënte verwijdering van verontreinigende stoffen, nieuwe werkgelegenheid en zorgen over de privacy.

Xenobot-context

Vernoemd naar de Afrikaanse klauwkikker of Xenopus laevis, xenobots zijn kunstmatige levensvormen die door computers zijn ontworpen om specifieke rollen uit te voeren. Xenobots zijn samengesteld uit en geconstrueerd door biologische weefsels te combineren. Hoe xenobots te definiëren - als robots, organismen of iets heel anders - blijft vaak een twistpunt tussen academici en belanghebbenden uit de industrie.

Vroege experimenten hebben betrekking op het maken van xenobots met een breedte van minder dan een millimeter (0.039 inch) en zijn gemaakt van twee soorten cellen: huidcellen en hartspiercellen. De huid- en hartspiercellen werden geproduceerd uit stamcellen die waren verzameld uit vroege kikkerembryo's in het blastulastadium. De huidcellen werkten als een ondersteunende structuur, terwijl de hartcellen werkten als kleine motortjes, die in volume uitzetten en samentrekken om de xenobot naar voren te drijven. De structuur van het lichaam van een xenobot en de verdeling van huid- en hartcellen werden autonoom gecreëerd in een simulatie via een evolutionair algoritme. 

Op de lange termijn worden xenobots ontworpen om te bewegen, zwemmen, pellets te duwen, ladingen te vervoeren en in zwermen te werken om materiaal te verzamelen dat verspreid is over het oppervlak van hun schaal in opgeruimde hopen. Ze kunnen wekenlang overleven zonder voeding en herstellen zichzelf na snijwonden. Xenobots kunnen stukjes trilhaartjes ontspruiten in plaats van hartspier en ze gebruiken als miniatuur roeispanen om te zwemmen. De beweging van xenobot aangedreven door trilharen wordt momenteel echter minder gecontroleerd dan de voortbeweging van xenobot door hartspier. Bovendien kan een ribonucleïnezuurmolecuul worden toegevoegd aan xenobots om moleculair geheugen te geven: wanneer ze worden blootgesteld aan een specifiek type licht, zullen ze een bepaalde kleur oplichten wanneer ze worden bekeken onder een fluorescentiemicroscoop.

Disruptieve impact

In bepaalde opzichten zijn xenobots gebouwd als gewone robots, maar het gebruik van cellen en weefsels in xenobots geeft ze een aparte vorm en creëert voorspelbaar gedrag in plaats van te vertrouwen op kunstmatige componenten. Terwijl eerdere xenobots voorwaarts werden voortgestuwd door de samentrekking van hartspiercellen, zwemmen nieuwere generaties xenobots sneller en worden voortgestuwd door haarachtige kenmerken op hun oppervlak. Bovendien leven ze drie tot zeven dagen langer dan hun voorgangers, die ongeveer zeven dagen leefden. Xenobots van de volgende generatie hebben ook een bepaald vermogen om hun omgeving te detecteren en ermee te communiceren.

Xenobots en hun opvolgers kunnen inzicht verschaffen in de evolutie van meercellige wezens uit primitieve eencellige organismen en het begin van informatieverwerking, besluitvorming en cognitie bij biologische soorten. Toekomstige iteraties van xenobots kunnen volledig worden geconstrueerd uit cellen van patiënten om beschadigd weefsel te herstellen of specifiek gericht te zijn op kankers. Vanwege hun biologische afbreekbaarheid zouden xenobot-implantaten een voordeel hebben ten opzichte van op plastic of metaal gebaseerde medische technologie-opties, die een aanzienlijke impact kunnen hebben op de regeneratieve geneeskunde. 

Verdere ontwikkeling van biologische "robots" kan mensen in staat stellen om zowel levende als robotsystemen beter te begrijpen. Omdat het leven complex is, kan het manipuleren van levensvormen ons helpen enkele van de mysteries van het leven te ontrafelen en ons gebruik van AI-systemen verbeteren. Afgezien van de onmiddellijke praktische toepassingen, kunnen xenobots onderzoekers helpen bij hun zoektocht om celbiologie te begrijpen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor toekomstige vooruitgang op het gebied van de menselijke gezondheid en levensduur.

Implicaties van xenobots

Bredere implicaties van xenobots kunnen zijn:

• De integratie van xenobots in medische procedures, wat leidt tot preciezere en minder invasieve operaties, waardoor de hersteltijden van patiënten worden verbeterd.
• Het gebruik van xenobots voor het opruimen van het milieu, wat leidt tot een efficiëntere verwijdering van verontreinigende stoffen en gifstoffen, waardoor de algehele gezondheid van ecosystemen wordt verbeterd.
• De ontwikkeling van op xenobots gebaseerde educatieve hulpmiddelen, die leiden tot verbeterde leerervaringen in de biologie en robotica, waardoor de belangstelling voor STEM-gebieden onder studenten wordt gestimuleerd.
• Het creëren van nieuwe werkgelegenheid in onderzoek en ontwikkeling van xenobots.
• Het potentiële misbruik van xenobots bij surveillance, wat leidt tot zorgen over de privacy en nieuwe regelgeving noodzakelijk maakt om individuele rechten te beschermen.
• Het risico dat xenobots op onvoorspelbare wijze interageren met natuurlijke organismen, wat leidt tot onvoorziene ecologische gevolgen en zorgvuldige monitoring en controle vereist.
• De hoge kosten van de ontwikkeling en implementatie van xenobots, wat leidt tot economische uitdagingen voor kleinere bedrijven en potentiële ongelijkheid in de toegang tot deze technologie.
• De ethische overwegingen rond de creatie en het gebruik van xenobots, leiden tot intense debatten en potentiële juridische uitdagingen die toekomstig beleid kunnen bepalen.

Vragen om te overwegen

• Denkt u dat xenobots ertoe kunnen leiden dat voorheen onbehandelbare ziekten worden genezen of dat degenen die eraan lijden een langer en vruchtbaarder leven kunnen leiden?
• Op welke andere mogelijke toepassingen kan xenobot-onderzoek worden toegepast?