早在1495年，达芬奇（Leonardo da Vinci）便绘制出了盔甲的图画。 仅仅425年之后，捷克科幻小说作家卡雷尔·卡佩克（KarelČapek）首次在剧本“ RUR”中使用“机器人”一词。 现代机器人比达芬奇机器人更智能，更复杂且更具移动性，但它们具有共同的特征。 其中之一就是制造这些惊人机器的材料。 当我们谈论机器人时，我们通常会想到一些合成的东西，并非无故地在机器人的书和电影中有时将它们称为合成物。
但是，机器人不仅可以由金属，塑料或碳纤维制成。 美国佛蒙特大学的科学家决定使用青蛙笼作为建筑材料。 最终的微型机器人称为“异种机器人”，能够穿越生物体并执行其任务。 科学家如何精确地创造人造生命，异种机器人可以夸耀哪些才华，以及这种不寻常的发明可以应用到哪里？ 我们从研究小组的报告中了解到这一点。 走吧
学习基础
如今，创建一种在人工智能的控制下执行某些任务的机制并不是那么困难。 通过改变其结构，功能或特性来重建现有生物并不困难。 但是，从头开始创造生活并非易事。 佛蒙特大学的研究人员说，合成材料大部分用于机器人技术，因为它们的制造，实施和集成简单。 夸张地说，金属总是可以熔化，重新锻造或磨锐的。 但是活的生物，组织和细胞，即 生命系统显示出结构和功能的稳定性。 它们非常抵抗旨在改变其行为的外界干扰。
同时，活细胞，特别是胚胎细胞，表现出惊人的功能，即使是最发达的合成机器人也无法夸耀。 胚胎细胞能够自我组织，根据情况实现组织发育和再生的过程。 具有这种能力的操纵可能允许创建合成形态，通过它可以实现新的生命形式，无论听起来多么响亮。 而且，可以监督细胞的自组织过程，从而为将来的结构提供必要的功能和特性。
目前，已经有几种开发和创建个人生活系统的方法。 例如，单细胞生物可以通过重构的（转化的）基因组进行修饰，但是在多细胞系统中尚不可能实现。
您也可以通过更改培养条件来修饰细胞链。 但是在这种情况下，对过程以及结构和功能的控制将是最小的。 相反，在生物工程领域中有研究三维框架的发展。 此选项将提供更多控制。 但是，由于无法预测任意生物结构的行为，因此该技术仅限于基于现有生物机械的组装。 换句话说，这将是对已经存在的东西的相同修改，而不是创建新的活生物体。
尽管有种种困难和障碍，但还是有办法的。 其中之一是与三维打印结合的计算搜索。 与机器学习不同，搜索是一个演化过程，可让您从头开始设计机器的物理结构及其行为。 此外，此方法不依赖于要创建的结构的任何特定类型或任何特定功能。 相同的进化算法可用于开发不同的系统：药物，超材料，甚至是自动机器。
在今天的研究中，科学家们演示了一种使用进化算法设计生物系统的可扩展方法。
图片编号1新方法以线性输送机的形式组织，将输入的已用生物构件的描述以及所制造系统应展示的所需性能作为输入。 传送带连续显示健康的生活系统，这些系统以不同的方式执行指定的行为。 由此产生的生命系统是新的细胞集合，与现有器官或生物几乎没有关系。
研究成果
传送带按发生器和过滤器的顺序组织。 第一个生成器是一种进化算法，它发现了多种组合生物构件以实现所需行为的方式。 首先，创建了未来系统模型的随机变体。 然后，在虚拟环境中重新创建每个模型，然后自动分配性能等级。 生产效率低下的模型被意外修改的生产效率高的模型副本删除并覆盖。 此过程的重复导致形成了多种多样且非重复的模式。
可重构生物的视频演示设计过程。由于模拟物理媒体和目标物理媒体之间可能存在许多差异，因此有效模型将通过稳定性（可靠性）过滤器，该过滤器仅允许那些尽管噪声（环境变化）仍支持所需行为的模型通过。
然后，将尚存的抗噪模型通过组装过滤器，该过滤器会删除不适合当前组装方法或将来无法扩展到更复杂任务的模型。 可制造性取决于最小的凹度，凹度将保留在发育中的干细胞簇中，这些簇趋于缩小其总体几何形状中的小间隙。 模型的可伸缩性取决于其在被动组织中所占的份额，后者为将来的器官系统或有效载荷提供了空间（即，用于容纳可运输物质（例如药物）的空间）。
非洲爪蟾然后，由活组织形成成功通过装配过滤器的模型。
多能干细胞首先在囊胚阶段从
非洲爪蟾胚胎（平滑刺蛙）中收获，然后解离并合并以达到所需的细胞数量。
多能细胞*能够分化（转化）成所有类型的细胞，除了胚芽外器官的细胞。
潜伏期过后，通过使用显微外科手术钳和带有13μm针的烧灼电极相减，手动形成聚集的组织。
另外，通过引入自然生长为心肌细胞（心肌）的青蛙心脏祖细胞，收缩组织在人体上分层。 这些细胞将在产生的生物的某些地方产生收缩波。
所有这些操作的结果是模型的三维实时表示，它能够独立地在水生环境中移动几天甚至几周，而无需额外的营养。
视频演示是创建可重构生物的过程。随后将产生的生物引入真实的物理环境中，以监控其行为。
接下来，科学家将这些观察结果与建模结果进行了比较，以确定行为从“合成”到“有机”过渡的事实。
该技术的一个重要方面是即使将现成的有机体引入环境后，进化算法的延续。 其中一些尽管在开发阶段很有用，但可能没有显示出预期的确切行为。 将这种生物模型从算法中删除，这将导致下次创建更稳定和更适合环境的生物。
因此，输送机进行了4次运转。 结果是四种生物体，表现出以下特征：运动，物体操纵，物体转移和集体行为。 现在让我们更多地讨论每个功能。
图片编号2为了获得多样化的模型集，对演化算法（
2A -
2C ）进行了100次独立测试，每个测试都从一组不同的初始随机模型开始。 在每次测试期间，均基于10秒钟内获得的净位移（位移）（具有随机，相位调制的收缩，以2 Hz循环）选择模型。 在每个测试过程中，以刺激性竞争的形式应用独特的遗传系内和之间的其他选择参数，从而导致形成独特的环境动力学。 在每次测试结束时，都会移除最合适的模型（
1A ），并通过稳定性过滤器和组件。 在此过滤过程中，选择了那些在缩放和建立过程中保持快速运动的模型（图3）。
图片编号3值得注意的是，纤毛（纤毛，细胞表面的稀疏毛发）在设计过程中并未建模，在实际测试过程中，通过转录刻入Notch细胞内结构域的mRNA的胚胎显微注射而被抑制。 因此，生物体的所有运动都是通过减少心肌组织来进行的。
在两个方向上比较了模拟的和实现的脱水的（无纤毛）生物的轨迹：垂直和倒置，即 相对于横向平面倒置180°。 观察表明，人体模型的至少一种变体在垂直方向上成功实现了给定的行为，但在倒立方向上却没有实现（图4）。
图片编号4具有垂直方向的生物的运动方向与随机干扰下模型的方向一致。 这表明，空间的成功运动不是随机的，而是有机体自身模型设计的结果。
第二个特征是对象的操纵。 当测试生物的环境中存在固体颗粒时，无论是在建模还是在实践中，前者开始自发地与它们结合（
3F ）。
由于未设置必要的任务参数，因此很难将这种行为称为结构化的。 这可以通过添加更精确的数据来更准确地实现：例如，指示需要清除颗粒的区域或指示需要清除的特定类型的颗粒，而忽略其他所有颗粒。 第二种行为已实现，但到目前为止仍处于原始级别。
在下一阶段，测试了显示物体运输能力的生物。 一些生物已经被设计为减少通过其横向平面中心的孔的流体动力阻力。 但是，身体的这个区域没有收缩组织。
在进化算法的后续周期中，该漏洞可以转化为一种用于转移物体的袋子，该袋子可以用于药物的局部递送。
另一个特征是集体行为。 在实际实施过程中，观察到两种生物的碰撞，导致形成了暂时的机械连接。 这两个生物开始相互旋转，经过几转之后又沿切线轨迹分开。 如果您不抑制纤毛的发育，这种行为将更加明显，因为它们会导致两种生物相互“纠缠”，即 他们的联系变得更长。
为了更详尽地了解这项研究的细微差别，我建议您研究一下
科学家的
报告和
其他材料 。
结语
鉴于其研究结果，这项研究不难称为独特。 科学家取得了青蛙细胞，并从中创造出了新的多细胞生物，它们以不同程度的成功完成了特定的功能。 甚至是这项工作的作者都知道，许多人对自动驾驶的，有些思考的机器人的前景感到恐惧，更不用说新的生活方式了。 但是，他们认为，这项研究可以使人们更好地理解生活本身就是一种现象。 此外，发达的异种机器人可以在医学中发挥作用，成为活着的纳米外科医生，可以从患者体内清除有害的病原细胞或药物的纳米信使，直接将其运送至最有效地抵抗疾病的地方。
尽管存在种种不足，但各种形式和表现的生活都是无可挑剔的。 每个生物都已经进化以适应不断变化的生活条件。 现代科学能够创造生命，但只能在改变现有生物的框架内。 但是，从头开始创建新东西是完全不同的任务，更加困难，更加雄心勃勃。 有一些人工创造的生物的例子，但是它们不能与科幻小说家所描述的相提并论。 尽管如此，来自世界各地的科学家并没有停止他们的研究，希望创造一种新的生命形式。 仍然很难说与大自然一起玩有多么危险。 但是，根据科幻小说家的说法，这样的发现不会带来好处。 尽管如此，科幻文学作品尽管在许多方面都预言了整个社会，尤其是科学的未来，但这只是作者想象力的缩影。 当前正在开发的技术（包括xenobots）将如何使用，完全取决于我们自己。
谢谢大家的关注，保持好奇心，祝大家周末愉快！ :)
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