Xenobots：生物学加人工智能可能意味着新生命的秘诀

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  量子运行远见
• 2022 年 4 月 25 日

洞察总结

异种机器人是由生物组织设计的人造生命体，有望改变从医学到环境清理等各个领域。 这些微小的结构是由皮肤和心肌细胞组合而成的，可以执行移动、游泳和自我修复等任务，在再生医学和理解复杂的生物系统方面具有潜在的应用前景。 异种机器人的长期影响包括更精确的医疗程序、有效的污染物去除、新的就业机会和隐私问题。

Xenobot 上下文

xenobots 以非洲爪蛙或非洲爪蟾命名，是由计算机设计用于执行特定角色的人工生命形式。 Xenobots 由生物组织组合而成。 如何将异种机器人定义为机器人、有机体或其他东西，这通常是学术界和行业利益相关者争论的焦点。

早期的实验涉及创建宽度小于一毫米（0.039 英寸）的异种机器人，由两种类型的细胞组成：皮肤细胞和心肌细胞。 皮肤和心肌细胞是从早期囊胚期青蛙胚胎中收集的干细胞产生的。 皮肤细胞起到支撑结构的作用，而心脏细胞的作用类似于微型马达，体积膨胀和收缩以驱动异种机器人前进。 xenobot 的身体结构以及皮肤和心脏细胞的分布是通过进化算法在模拟中自主创建的。 

从长远来看，xenobots 的设计目的是移动、游泳、推动颗粒、运输有效载荷并成群运行，以将分散在盘子表面周围的材料收集成整齐的堆。 它们可以在没有营养的情况下存活数周，并在撕裂后自愈。 Xenobots 可以长出一片片纤毛来代替心肌，并将它们用作游泳的微型桨。 然而，由纤毛驱动的异种机器人运动目前比由心肌驱动的异种机器人运动控制得更少。 此外，核糖核酸分子可以添加到异种机器人中以赋予分子记忆：当暴露在特定类型的光下时，它们会在荧光显微镜下发出特定颜色的光。

破坏性影响

在某些方面，异种机器人的构造与普通机器人类似，但异种机器人中细胞和组织的使用为它们提供了独特的形状并创造可预测的行为，而不是依赖于人工组件。 以前的异种机器人是靠心肌细胞的收缩推动前进的，而新一代的异种机器人则游得更快，并由其表面的毛发状特征推动。 此外，它们的寿命比它们的前辈长了三到七天，前辈的寿命约为七天。 下一代异种机器人还具有一定的检测周围环境并与之互动的能力。

Xenobots 及其继任者可以深入了解多细胞生物从原始单细胞生物的进化以及生物物种中信息处理、决策和认知的开端。 未来的异种机器人迭代可能完全由患者的细胞构建，以修复受损组织或专门针对癌症。 由于其可生物降解性，xenobot 植入物将比塑料或金属基医疗技术具有优势，这可能对再生医学产生重大影响。 

生物“机器人”的进一步发展可能使人类能够更好地理解生物系统和机器人系统。 由于生命是复杂的，操纵生命形式可以帮助我们解开生命的一些奥秘，并增强我们对人工智能系统的使用。 除了直接的实际应用外，异种机器人还可以帮助研究人员了解细胞生物学，为未来的人类健康和寿命进步铺平道路。

异种机器人的影响

异种机器人的更广泛影响可能包括：

• 将异种机器人集成到医疗程序中，可以实现更精确、侵入性更小的手术，从而缩短患者的康复时间。
• 使用异种机器人进行环境清理，可以更有效地去除污染物和毒素，从而增强生态系统的整体健康。
• 基于 xenobot 的教育工具的开发增强了生物学和机器人学的学习体验，培养了学生对 STEM 领域的兴趣。
• 在 xenobot 研究和开发领域创造新的就业机会。
• 异种机器人在监控中的潜在滥用可能会导致隐私问题，并需要制定新的法规来保护个人权利。
• 异种机器人与自然生物体发生不可预测的相互作用的风险，导致不可预见的生态后果，需要仔细监测和控制。
• Xenobot 开发和实施的成本高昂，给小型企业带来了经济挑战，并且在获得该技术方面存在潜在的不平等。
• 围绕异种机器人的创建和使用的伦理考虑，引发了激烈的辩论和可能影响未来政策的潜在法律挑战。

需要考虑的问题

• 您是否认为异种机器人可以治愈以前无法治愈的疾病，或者让患有这些疾病的人活得更久、更富有成效？
• xenobot 研究还可以应用于哪些其他潜在应用？