近期,美国塔夫茨大学研发团队在《科学—机器人学》发表论文,他们利用青蛙的皮肤细胞制成的微型活体机器人可以感知环境,可以治愈疾病并为自己提供能量。
通过青蛙胚胎构建生物体
早在去年1月,美国研发团队发布的全球首个活体机器人就已问世,它得名于活体细胞的来源——非洲爪蟾。该研究提出并实现了用计算机设计生物体的概念,用生物材料代替金属、塑料等人工材料来构建机器人。近日,该团队改进设计,又成功开发了第二代生物机器人,并展示了其新的功能。与第一代相比,第二代不仅能实现单细胞的自主组合,并且它的移速更快,信息读写功能和自愈能力也大大增强。
塔夫茨大学迈克尔·莱文及其同事从青蛙胚胎中提取了组织。第一代活体机器人依靠心肌细胞的收缩来推动表面前进,而第二代活体机器人由其表面的毛发状结构自行推动,速度更快。第一代活体机器人仅靠胚胎时期的能量储备,寿命只有7天左右,而第二代活体机器人寿命比上一代长了3到7天,如果在持续能量供应的情况下,它们甚至可以全速运行好几个月。此外,新的活体机器人在一定程度上具有感知环境的能力,在蓝光照射下会变红。
5分钟自愈严重撕裂伤
“我们希望能将许多生物材料的特性应用在机器人上,例如用细胞来组成传感器、马达、通信和计算网络,以及信息存储设备。”莱文说。
在莱文看来,愈合是生物体的自然特征,传统的金属机器人或塑料机器人很难做到。但第二代活体机器人及未来的生物机器人可以随着细胞的生长和成熟,来构建自己的身体,并在受到损伤时进行自我修复。
据了解,第二代活体机器人的愈合能力很强,5分钟内就可以愈合严重的撕裂伤。在实际测试中,所有受伤的机器人都能恢复如初,并可以继续工作。不仅如此,第二代活体机器人还可以进行新陈代谢。与金属机器人或塑料机器人不同,第二代活体机器人的细胞可以吸收和分解化学物质,并像小型工厂一样合成、排出化学物质和蛋白质。
活体机器人与科学家曾经尝试制造的无线控制蟑螂等机器人不同,它不涉及操控活体动物,而是完全由细胞构成,从而避免了引发伦理问题。
有望应用于实际工作
这个团队由计算机科学家和机器人专家乔西·邦加德领导,他们通过先进计算核的DeepGreen超级计算机集群,在数十万随机环境条件下运行进化算法,以测试不同形状、单独或群体的活体机器人是否会表现出不同的行为,并分辨哪些活体机器人群体最适合在粒子场中共同工作。
邦加德说:“尽管目前第二代的任务都很简单,但我们的最终目标是开发一种新型的生活工具,让它们做更多实际有用的工作,例如清理海洋中的微塑料或土壤污染物。”
据《重庆科技报》
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