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全球首個「活體機器人」 具自我繁殖.修復能力

記者 李慧蘋 報導
發佈時間:2021/12/02 20:01
最後更新時間:2021/12/03 10:18

全球首個活體機器人問世,被稱為「Xenobot」爪蟾異種機器人,不但能自我繁殖,還有修復能力,消息一出立刻引發全球關注!這是由美國佛蒙特大學、塔夫茨大學和哈佛大學生物工程研究所科學家共同研發,抽取非洲爪蟾(Xenopus laevis)的幹細胞為主體,放在培養皿中,發現它們會成群結隊,形成一個肉眼能看見的小型個體,然後在水中移動,繼續堆積其他的幹細胞,來生成其他個體,這種特殊的繁殖方式讓人大開眼界,而且它們只要破裂或受傷,也能在短時間自己修復,盼望未來在人體再生醫學上能有重大貢獻。

圖/翻攝自維基百科 xenobots


不停轉圈移動,乍看之下好像一顆顆的小泡芙,其實這是世界上第一款活體機器人──「Xenobot」,它不是刻板印象中的鋼鐵金屬材質,而是一種有機體,由美國佛蒙特大學、塔夫茨大學和哈佛大學生物工程研究所合組的研究團體所研發。

 

佛蒙特大學電腦科學與機器人學教授 邦加德 (Josh Bongard) :「Xenobot是我們提取青蛙卵的皮膚幹細胞,將細胞集中在某個環境後,這群細胞會形成個體,然後在培養品的清水內,以自我意識移動。」

會思考的活體機器人,聽起來有點嚇人,但實際上它們非常迷你,大小只有0.1公分,科學家在這種非洲爪蟾(Xenopus laevis)的卵上,先微型注射核糖核酸(RNA),24小時後去除掉卵的外層黏膜,然後取出幹細胞組織,其中不包括任何基因改造。有趣的是,這些細胞會自己形成一顆小圓球,科學家發現,將它們放進新環境中適應生存,結果它們不但會想辦法移動,還會繁殖,科學家將它們取名為「Xenobot」爪蟾異種機器人。

倫敦國王學院發育生物學教授 葛林 (Jeremy Green) :「它們的做法是運用集結成群後,形成的群體表面上會長出短毛,讓這個群體到處移動,然後利用這種力量推動其他細胞,形成新的群體。」
 

大約3千個幹細胞組成的爪蟾異種機器人,就足以產生推力,將其他散落的小細胞,像聚沙成塔的概念,生成新的機器人;科學家運用AI人工智慧,推算數十億種機器人身體形狀產出的繁殖能力,發現這種C形體,繁殖率最高,外型立刻讓外界想到這款經典電玩──快速移動、瘋狂吞食,「小精靈Pac-Man」的鮮黃色C型缺口造型,和爪蟾異種機器人的特徵非常類似。

佛蒙特大學電腦科學與機器人學教授 邦加德 (Josh Bongard) :「當這九個『小精靈』在培養皿裡面移動時,它們無意中將其他細胞,集中在像嘴巴的缺口裡,將這些細胞堆疊起來,大型的堆積細胞就成了它們強壯的下一代。」

目前的實驗進行到12組爪蟾異種機器人,放置在6萬個細胞的培養品中,它們會互相合作,最多能繁殖出4代機器人。

倫敦國王學院發育生物學教授 葛林 (Jeremy Green) :「你可以一次做數千個,用來做有益處的事情,例如清理海洋汙染,或是幫助人體修復。」

會思考的爪蟾異種機器人不只會游泳移動,連科學家設計出的迷宮都難不倒它!甚至有自體修復能力,科學家拿器具將爪蟾異種機器人剝開後,可以看到它逐漸癒合,盼望這種技術未來運用在人體再生醫學,或是先天缺陷和癌症治療。

佛蒙特大學電腦科學與機器人學教授 邦加德 (Josh Bongard) :「關於它們的應用有很多想法,因為很小,只有1公釐大,當它們在培養皿裡面游走,看起來就像移動的罌粟籽,肉眼剛好可以看到的程度,由於它們的體型小,能進入傳統機器人無法接觸到的地方。」

但現在談應用可能還太早,科學家說,爪蟾異種機器人就像1940年代的電腦草創技術,要如何控制它們在特定環境下做事,最關鍵的編碼方式,目前還在摸索當中。
 

塔夫茨大學生物學教授 勒文 (Michael Levin) :「現在的關鍵是,我們能否找出機器人和環境之間的對應關係,讓這些小傢伙完成複雜的工作,我們還無法微型管理。」

其實爪蟾異種機器人去年首度問世時,就引發是否取代人類的擔憂,科學家強調,目前爪蟾異種機器人全部關在實驗室裡,很容易調整,而且可以被生物分解,實驗過程有倫理學家持續監控,外界不用過度擔心。

 
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#活體機器人#Xenobot#青蛙#幹細胞#有機體#再生醫學#癌症治療#自我修復

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