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生物机器人还有多久

2021-08-19 来源:吉林工程机械网

生物机器人还有多久?

文/陈根

科幻作品《云端杀机》中曾描述过这样一个场景:像蚁群一样的有机组织,形成千万级别的简易飞机群,以蜂拥而至、出奇制胜的步骤完成了刺杀行动。这一场景生动展现了集群机器人的设计理念和威力。

近日,科学家也研究出了集群机器人Xenobot。其从胚胎干细胞中培养出,由无数个小机器人组成。它无需能源支持、能够自行解体,还能在人类发出指令后,自主完成指定任务。

如果说传统机器人是硅基机器人,那么该机器人以细胞制造出,可以称为碳基机器人。小型化、集群化、具有生物原生特性是该碳基机器人的看点。

此前,很多科学家尝试过让细胞这种生命单元成为机器人的元器件,但这些设计方法都基于传统机器人的思路,即借助一个具象的“器官”,合成元件赋予机器人移动的能力,然后加入一些具有高硬度的微米薄板、抗断裂的细丝等人工合成的非生命材料进行辅助或支撑。

事实上,细胞间自己的组织体系是有物质基础的,例如坐落在细胞膜的大量“受体”,它们通过接收声、光、电、力、化学信号等各种形态的信号,将外部的情况通知到细胞内再做反应。

针对细胞的这一特性,科学家选择了爪蟾的胚胎干细胞进行研究,并在不需要神经细胞和肌肉细胞的情况下,制造出了一个会工作的机器人。

该机器人动力系统使用了纤毛,有了纤毛,Xenobot就像有了马达带动的螺旋桨。把它们放在均匀铺满氧化铁颗粒的培养皿中,它们能够一起扫过培养皿表面,迅速收集大量氧化铁颗粒,进行清理垃圾的工作。随着进一步的开发,这种新型生命机器可以用于清理海洋中的微塑料或土壤中的污染物。

另外,Xenobot不需要外部食物来源,它们代谢的是早期胚胎爪蟾组织中存在的母体原本的卵黄,它们在寿命终止时,会自行脱落并退化,最终实现组织解体。

陈根:生物机器人——依靠细胞“长成”

通过向非洲爪蟾胚胎细胞中注入编码荧光蛋白的mRNA,科学家在Xenobot内设置了荧光开关,用来记录它们的路径。未来,可以利用这种分子记忆来检测放射性污染物、化学污染物等情况。

与此同时,该机器人的细胞还可以吸收和分解化学物质,发挥微型工厂的作用。通过计算机模拟,可以为它们设计更复杂的行为,让它们执行更复杂的任务。

但是目前碳基生物机器人距离实际应用还有一段距离,比如如何使其进行自组装,如何保证其具有运动能力,以及如何通过合理的设计使其产生更为复杂的生物学功能。未来,在其带给人类惊喜的同时,还有一段很长的路要走。

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