幹細胞Xenobot「活體機械人」誕生 未來或可應用於醫學環保領域

撰文:歐敬洛
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美國科學家最近發現,Xenobot可以用完全不同於動物或植物的方式「繁衍後代」,刷新了人類對這種未知人工生物的理解。這會否意味我們在科幻電影中常見的機械人複製,或納米生物機械等的場景將會成真?

Xenobot是一種利用電腦設計的人工合成機械生物,由電腦設計,再由青蛙胚胎中收穫的幹細胞作為材料,建構而成。這與人類設計和製作的機械相同,不過傳統機械是金屬或塑膠部件,Xenobot就是細胞。

幹細胞是一種可以分化成各種功能細胞的東西,一個Xenobot由數千個幹細胞組成,大小約1毫米。皮膚細胞會成為外皮,心臟細胞會成為動力源,透過收縮和擴大體積以推動這機械生物前進。

目前Xenobot未有實際用途,科學家目前只能給予Xenobot簡單的指令工作,和觀察這人工生物會怎樣的自行活動。而這次發現Xenobot的「繁衍後代」能力,是前所未見的。

圖為5月實驗中的照片,培養皿中的生物機械能夠找到微小的幹細胞,並將數百個幹細胞聚集在嘴(即C型缺口)裏。(Wyss Institute at Harvard)

科學家特別設計一個環境,並利用AI設計出最合適的Xenobot形態,設計出類似「食鬼」(Pac-Man)的型態。科學家發現這些Xenobot會自行用特殊方法,去「繁衍後代」。

它們會以不斷圍繞散碎在培養瓶內的其他幹細胞,堆積起來成為差不多大小。再過數天,這些細胞會成為新的Xenobot,獲得移動能力。

這種繁殖方式又稱為「動能繁殖」(Kinetic Replication),科學家過去只在分子領域上看過類似的東西,但沒想到會以細胞的形式出現。

有關研究的主要設計者、佛蒙特大學電腦教授與機械人專家邦加德(Josh Bongard)表示,人工智能並未有按照人們通常認為的編寫代碼方式,對這些機械生物進行編程。他表示這種類似食鬼的形狀,本身就是編程代碼的一種,並稱這形狀影響人造生物的行為至讓人難以置信的地步。

現時人工生物的技術就有如1940年電腦首次被製造出來一樣,可能是劃時代的發明。結合生物與人工智能,未來相關技術可被用於醫學或環境保護等許多的任務,包括再生醫學、收集海洋微塑料垃圾等。