Xenobots：生物學加人工智能可能意味著新生命的秘訣

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  量子運行遠見
• 2022 年 4 月 25 日

洞察總結

異種機器人是由生物組織設計的人造生命體，有望改變從醫學到環境清理等各個領域。 這些微小的結構是由皮膚和心肌細胞組合而成的，可以執行移動、游泳和自我修復等任務，在再生醫學和理解複雜的生物系統方面具有潛在的應用前景。 異種機器人的長期影響包括更精確的醫療程序、有效的污染物去除、新的就業機會和隱私問題。

Xenobot 上下文

xenobots 以非洲爪蛙或非洲爪蟾命名，是由計算機設計用於執行特定角色的人工生命形式。 Xenobots 由生物組織組合而成。 如何將異種機器人定義為機器人、有機體或其他東西，這通常是學術界和行業利益相關者爭論的焦點。

早期的實驗涉及創建寬度小於一毫米（0.039 英寸）的異種機器人，由兩種類型的細胞組成：皮膚細胞和心肌細胞。 皮膚和心肌細胞是從早期囊胚期青蛙胚胎中收集的干細胞產生的。 皮膚細胞起到支撐結構的作用，而心臟細胞的作用類似於微型馬達，體積膨脹和收縮以驅動異種機器人前進。 xenobot 的身體結構以及皮膚和心臟細胞的分佈是通過進化算法在模擬中自主創建的。 

從長遠來看，xenobots 的設計目的是移動、游泳、推動顆粒、運輸有效載荷並成群運行，以將分散在盤子表面周圍的材料收集成整齊的堆。 它們可以在沒有營養的情況下存活數週，並在撕裂後自愈。 Xenobots 可以長出一片片纖毛來代替心肌，並將它們用作游泳的微型槳。 然而，由纖毛驅動的異種機器人運動目前比由心肌驅動的異種機器人運動控制得更少。 此外，核糖核酸分子可以添加到異種機器人中以賦予分子記憶：當暴露在特定類型的光下時，它們會在熒光顯微鏡下發出特定顏色的光。

破壞性影響

在某些方面，異種機器人的構造與普通機器人類似，但異種機器人中細胞和組織的使用為它們提供了獨特的形狀並創造可預測的行為，而不是依賴於人工組件。 以前的異種機器人是靠心肌細胞的收縮推動前進的，而新一代的異種機器人則游得更快，並由其表面的毛髮狀特徵推動。 此外，它們的壽命比它們的前輩長了三到七天，前輩的壽命約為七天。 下一代異種機器人還具有一定的檢測周圍環境並與之互動的能力。

Xenobots 及其繼任者可以深入了解多細胞生物從原始單細胞生物的進化以及生物物種中信息處理、決策和認知的開端。 未來的異種機器人迭代可能完全由患者的細胞構建，以修復受損組織或專門針對癌症。 由於其可生物降解性，xenobot 植入物將比塑料或金屬基醫療技術具有優勢，這可能對再生醫學產生重大影響。 

生物“機器人”的進一步發展可能使人類能夠更好地理解生物系統和機器人系統。 由於生命是複雜的，操縱生命形式可以幫助我們解開生命的一些奧秘，並增強我們對人工智能係統的使用。 除了直接的實際應用外，異種機器人還可以幫助研究人員了解細胞生物學，為未來的人類健康和壽命進步鋪平道路。

異種機器人的影響

異種機器人的更廣泛影響可能包括：

• 將異種機器人集成到醫療程序中，可以實現更精確、侵入性更小的手術，從而縮短患者的康復時間。
• 使用異種機器人進行環境清理，可以更有效地去除污染物和毒素，從而增強生態系統的整體健康。
• 基於 xenobot 的教育工具的開發增強了生物學和機器人學的學習體驗，培養了學生對 STEM 領域的興趣。
• 在 xenobot 研究和開發領域創造新的就業機會。
• 異種機器人在監控中的潛在濫用可能會導致隱私問題，並需要製定新的法規來保護個人權利。
• 異種機器人與自然生物發生不可預測的相互作用的風險，導致不可預見的生態後果，需要仔細監測和控制。
• Xenobot 開發和實施的成本高昂，給小型企業帶來了經濟挑戰，並且在獲得該技術方面存在潛在的不平等。
• 圍繞異種機器人的創建和使用的倫理考慮，引發了激烈的辯論和可能影響未來政策的潛在法律挑戰。

需要考慮的問題

• 您是否認為異種機器人可以治愈以前無法治癒的疾病，或者讓患有這些疾病的人活得更久、更富有成效？
• xenobot 研究還可以應用於哪些其他潛在應用？