2020-3-31 16:20 |
Мы привыкли думать, что роботы — это неуклюжие механизмы из металла или пластика. Правда, фантасты и голливудские режиссёры иногда делают их похожими на человека и наделяют способностями, которые нам и не снились, но мы-то с вами понимаем, что в реальности такое произойдёт нескоро.Учёные пытаются эту реальность приблизить. АиФ.ru рассказывает, как в лабораториях проектируют роботов из живых клеток и какое будущее у этих созданий.Из чего они сделаны?Чтобы разглядеть их, придётся склониться над чашкой Петри и посмотреть в микроскоп. Только тогда станет видно, как в жидкой среде движутся крохотные сгустки из розовой плоти. Они могут перемещаться, группироваться и даже толкать маленькие грузы. Эти сгустки — биороботы, состоящие из живых клеток.Их создали в январе этого года в Университете Тафтса (США). Исследователи взяли эмбрион лягушки, выделили из него стволовые клетки, которые обычно в процессе роста развиваются в кожу или сердечную мышцу, вручную разделили их и поместили в чашку Петри. В чашке эти клетки соединились в новый организм микроскопического (около 1 мм) размера. Он принялся жить своей жизнью: благодаря сокращениям клеток сердечной мышцы двигался, а благодаря клеткам кожи получил некий каркас, который удерживал всю эту «конструкцию».Учёные назвали эти организмы ксеноботами — в честь африканской водной лягушки Xenopus laevis, из клеток которой они и были собраны. А теперь самое интересное: прежде чем за работу взялись биологи из Университета Тафтса, в другом исследовательском центре — Университете Вермонта — с помощью суперкомпьютера были произведены расчёты, определяющие, как должны выглядеть и что должны делать эти создания. Программисты разработали искусственный интеллект, цель которого — моделировать совместную работу различных комбинаций клеток кожи и сердца, когда их воспроизведут в реальном мире. Именно поэтому собранные в лаборатории уникальные организмы-ксеноботы являются биороботами: их поведение было заранее запрограммировано, а сами они созданы в строгом соответствии с алгоритмом.То есть это первые в истории живые существа, чья деятельность была задана не природой, а компьютерной программой.Что они умеют?Чтобы подобрать нужную конфигурацию клеток, учёные с помощью алгоритма проанализировали тысячи предложенных вариантов. Когда ксеноботы уже были созданы, биологи, наблюдая за их передвижениями, обратили внимание, что поведение этих существ зависит от их строения и формы. Полученные данные были отправлены программистам, которые смоделировали виртуальную среду обитания (симуляцию) для цифровых версий ксеноботов. Запуская эволюционные алгоритмы, исследователи выясняли, какие клеточные структуры более успешно справляются с заданиями в симуляции и тем самым выигрывают естественный отбор у своих сородичей. Лучшие комбинации затем и были воссозданы в лаборатории. Испытания показали, что ксеноботы способны согласованно двигаться и исследовать среду обитания, питаясь зародышевыми запасами энергии. В более поздних тестах они перемещались по кругу, толкали помещённые в жидкость гранулы (как поодиночке, так и совместно) и даже использовали для их транспортировки отверстия, которые предусмотрительно были сделаны в телах некоторых из них.Авторы эксперимента признаются, что иногда поведение этих существ, не обладающих сознанием, но слепо выполняющих предписанную программу, выглядит жутковато. «Время от времени они меняют направление движения, а порой разворачиваются и движутся обратно», — приводит пример один исследователей.Ещё выяснилось, что ксеноботы могут объединяться и перемещаться вместе, а встречая на своём пути отдельные сгустки клеток, собирать их в кучки. Более того, у них обнаружилась способность к самовосстановлению, как у робота Т-1000 из фильма «Терминатор-2». Учёные повредили тело одного из этих существ, и оно смогло без посторонней помощи вновь собрать свои клетки в одну комбинацию и «залечить» рану.Для чего они нужны?Эксперименты американских учёных — безусловный прорыв в создании программируемых организмов, то есть совершенно новых форм жизни. Впервые показано, как можно заложить компьютерную программу в биологический объект и заставить его выполнять одни и те же функции много раз. По сути, это принципиально иной подход к робототехнике. Ведь традиционные роботы, как и любые машины, со временем деградируют, а их детали, узлы и механизмы изнашиваются. Если речь идёт о медицинском роботе, то его старение может нанести вред здоровью человека. Но если этот робот будет сделан из живых клеток, угроза сведётся к минимуму. И с точки зрения экологии он будет безопасен: после утилизации такое устройство не нанесёт вреда природе, в отличие от металла или тем более пластика.Как утверждают разработчики, ксеноботы смогут выживать в водной среде без дополнительных питательных веществ в течение нескольких дней и даже недель. Это делает их пригодными для решения ряда задач. Например, для точечной доставки лекарств внутри человеческого организма. Или для очистки радиоактивных отходов. Или для сбора микропластика, которым загажен Мировой океан.Свой интерес у биологов. Они надеются, что ксеноботы помогут им больше узнать о межклеточной коммуникации — эти механизмы по-прежнему остаются загадкой для учёных. «Наша задача — выяснить, как клетки объединяются для создания определённых функциональных структур», — говорит один из авторов эксперимента, эволюционный биолог Майкл Левин.
Аналог Ноткоин - TapSwap Получай Бесплатные Монеты
Подробнее читайте на aif.ru
