青蛙|机器人也能「造孩子」：全球首个活体机器人创生命繁衍新方式

机器之心报道
编辑：蛋酱、张倩
它们将数百个游离细胞聚到一起，然后在一个「吃豆人」形状的「嘴巴」中组装出「下一代」。
机器人一定要是金属、塑料、木头、混凝土这些材料做的吗？去年，美国佛蒙特大学和塔夫茨大学的研究者给出了一个否定的答案。他们依靠进化算法，利用青蛙的表皮细胞和心肌细胞造出了全球首批活体机器人，并将其命名为「Xenobot」。
「Xenobot」不同于传统机器人，也不是已知的某种动物物种，而是一种新型的、具有生命的、可编程的生物。而且，它们可以自主移动，即使被切开也能够自动愈合。

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Xenobots 能够集体行动（转圈圈）。

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Xenobot 能够推动外部对象。

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Xenobot 在被切开后还能够自动修复。
从一些设计中可以看到，这些机器人具有中空结构，这意味着他们可以携带一些物体（如药物）到指定区域，在医疗、生物学、化学等领域有很高的研究价值和前景。相关研究发表在去年的《美国科学院院刊》（PNAS）上。

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但美中不足的是，初版的 Xenobot 是无法完成自我复制的。这也为后续的研究埋下了伏笔。
在新一期《美国科学院院刊》（PNAS）中，同一个研究团队宣布：他们已经攻克了这个难题，造出了有史以来第一批能够自我复制的活体机器人。
该团队发现，这些由计算机设计和手工组装的生物体能够游到他们的小盘子里，找到数百个单细胞并将其聚在一起，然后在一个「吃豆人」形状的「嘴巴」中组装出「下一代」Xenobot。

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几天后，这些「下一代」就会变成外观、动作都与父辈一样的新 Xenobot。这些新的 Xenobot 会继续出去寻找细胞，建立自己的副本，循环往复。
Xenobot 是世界上第一批能够自我修复和自我复制的人工智能设计的生物机器人。「有了正确的设计，它们就会自发地进行自我复制，」研究的领导者之一、佛蒙特大学计算机科学家和机器人专家 Joshua Bongard 表示。
这项新的研究成果于 2021 年 11 月 29 日发表在《美国国家科学院院刊》上。

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论文链接：https://www.pnas.org/content/118/49/e2112672118
走进未知的世界
能够自我复制的 Xenobot 最初是由在佛蒙特大学的超级计算机上运行的 AI 程序「构思」出来的。研究者运行了一种能够在模拟中测试数十亿种生物体型的进化算法，目标是发现哪种细胞配置能够实现自我复制。
最终，AI 发现了一个成功的设计：一组形状像 1980 年代街机游戏吃豆人的细胞。

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该研究的共同作者、塔夫茨大学高级科学家 Douglas Blackiston 拿着 AI 给出的设计，使用微型电烙铁和手术钳手工雕刻出 Xenobots 母体，它由 3000 个青蛙细胞组成，能够在培养皿中游走。随后，添加到培养皿中的青蛙细胞为 Xenobots 母体提供了原材料，它们用这些材料在吃豆人形状的「嘴巴」中造出 Xenobabies。几天后，Xenobabies 又成长为新的 Xenobots 母体。通过不断往培养皿中添加青蛙细胞原料，这种自我复制过程可以一代又一代地继续下去。