【導讀】不管討論如何，這並不妨礙我們對活體機器人的關注，以及對未來科幻希望現實落地的想法。
你能想像機器人有生命嗎？
2020年剛過到第14天，現代機器人就告別了傳統的金屬光澤，有「活體」版本了。
它由「非洲爪蟾」的細胞組成，不僅可以移動，損壞後還會自己癒合，直徑不到1毫米：
（機器人移動）
還可以被編輯成不同的造型：
這個情節好像在哪個科幻故事裡聽過，但是這項最新研究是實實在在被發表在全球頂級期刊《美國科學院院報》(PNAS）上。
這就是頂級期刊《美國科學院院報》(PNAS)最新發表的驚人研究，來自美國佛蒙特大學和塔弗茨大學團隊。
論文通訊作者約書亞·邦加（Joshua Bongard）說：
它們既不是傳統的機器人，也不是已知的動物物種。這是一種活的、可編程的有機體。
合著者麥可·萊文（Michael Levin）也表示：
這是全新的生命形式，它們從未在地球上出現過。
這些毫米級的「活體機器人」（xenobots）可以朝目標移動，也可以攜帶一個有效載荷（例如需要運送到患者體內特定位置的藥物），還能在切割後自行癒合。
Joshua Bongard
「我們可以想像，這些活機器人在許多有用的應用中是其他機器無法做到的，」塔夫茨再生與發育生物學中心的負責人Michael Levin說：「就像尋找有害化合物或放射性污染，在海洋中收集微塑性體，在動脈中移動以刮除斑塊。」
用網友的話說：
所以，這到底是怎樣的一個「活體」機器人。
Xenobots的研究團隊來自美國佛蒙特大學和塔弗茨大學團隊，他們利用從非洲爪蟾胚胎中獲得的活細胞，將它們組裝成全新的「生命形式」。
用計算機科學家Joshua Bongard的話說「它既不是傳統的機器人，也不是已知的動物物種，而是一種新的人工製品，活的可編程的有機體。」
該「機器人」擁有兩個「短腿」，並能依靠自主力量朝目標移動。最為關鍵的一點，由於它們是「活體機器人」，即便被損壞或撕裂，也能自行複製和修復。
如果說，過去五十年，機器人行業是從無到有的話，今天 PNAS 發表的這項研究則意味著：活體機器人不再是設想與科幻，它們將在未來成為現實。而且，在人類的指導下，未來活體機器人或許能在某種意義上，像真實的生物一樣適應環境。
創造活體機器人的背後：「計算機+生物」的完美結合
如今你所看到的很多科學技術，都是在加工鋼鐵、混凝土、化學藥品和塑料的基礎上實現，而這些材料會隨著時間的流逝而降解，也可能產生有害的生態和健康副作用。
因此，將自我更新和生物相容性材料、也就是類似活細胞的材料，運用到科學技術中，將是有用的和有效的。在這其中，生命系統本身是理想材料的候選者。
而這個「活體機器人「，就是生活材料應用的最佳實踐者。研究人員從非洲爪蛙（Xenopus laevis）胚胎幹細胞中分化，分成心臟細胞（收縮細胞）和表皮細胞（被動細胞）兩部單個細胞，然後進行孵育。
左邊頂部綠色部分是被動細胞，而紅、綠交替的部分便是主動細胞（圖片來自：Inverse）
為了讓活體機器人可以按照科學家指定的方式移動，研究團隊在 UVM VVAC 的 Deep Green 超級計算機集群上進行了數月的處理，並使用了一種進化算法，為新的生命形式創建了數千個候選設計。為了完成科學家分配的任務（例如在一個方向上移動），計算機一遍又一遍地將數百個模擬細胞重新組裝成無數種形態。
左邊就是進化算法所創建的候選設計，右邊是模型與細胞的結合
而後再將非洲爪蛙單個表皮細胞和心肌細胞進行結合，並利用 Deep Green 設計出來的最佳模型，使用微小的鑷子和均勻的電極，將細胞切割並在顯微鏡下連接成計算機指定設計的近似值，不斷嘗試與實驗，創造出全球首個 「活體機器人」。
這是有史以來第一次「完全從頭開始設計完全生物的機器」，100% 由青蛙細胞創造出的一種新生命體。
在下圖中，頂部的綠色部分是被動細胞，而底部紅、綠交替的部分便是主動細胞。
從隨機構造開始
在算法獨立運行一百次之後，選出了最有前途的設計進行測試。算法找到一個比較好的構造，比如這個：
可降解的藥物遞送
皮膚細胞形成了一個更被動的結構，而心肌細胞曾經的隨機收縮被用於創造有序的向前運動，這是在計算機設計的指導下，並藉助於自發的自組織模式，使機器人能夠自行移動。
機器人自行移動
有趣的是，如果你將這個機器人翻轉過來，它就像烏龜翻了個個兒背朝下，會失去移動能力。
後來的測試表明，有些活體機器人會繞圈運動，自發地、集體地將小球推到中心位置。
應用1：集體行為
應用2：物體操控
其他的活體機器人則是通過中心開一個洞來減少阻力。在模擬版本中，科學家們能夠將這個洞重新定位為可成功攜帶物體的小袋。
應用3：物體運輸
UVM的計算機科學與複雜系統中心系Bongard教授說：「這是朝著使用計算機設計的生物體進行智能藥物輸送邁出的一步。」
被切成兩半，還能自己縫上
Bongard說：「活體組織的缺點是過於脆弱，並且會死亡，所以我們使用鋼鐵做材料。但是，世界上的生物已經生生不息地進化了數十億年，它們的死亡一般是無害的。我們開發的活體機器人完全可生物降解，在工作七天後完成使命後，它們就相當於死去了的皮膚細胞。」
Bongard說：「我們發現，它會把自己重新縫合起來，然後繼續前進。這是一般機器無法做到的。」
未知世界的倫理衝擊
雖然上文短短几百字將「活體機器人「這項技術解釋出來，但事實上，這項研究需要很多技術難點需要克服，也有很大的未知風險。
許多人擔心，快速的技術變革和複雜的生物操作，會帶來不良的影響。在該論文發表之後，有國外的網友評論稱，「請不要把它（活體機器人）植入到體內」，「很容易造成替代和暗殺」等等。
該篇論文共同作者山姆·克里格曼（Sam Kriegman）認為，類似的「活體機器人」未來變體將很有可能具備神經系統和認知能力。針對上文所提到的道德問題，他也認為，在發現這類機器人後，政策制定者也能針對性地定製最佳行動方案，「每個人都應該做各種不同的事情，（我們）只是在探索，而（其他人）需要考慮其行為的倫理後果和影響。」
史丹福大學法學教授，生物醫學倫理學研究中心指導委員會主席漢克·格里利（Hank Greely）同意該說法，並表示，儘管當前的研究遠沒有創造出類似人類的東西，但他們仍應牢記這樣的倫理學問題，也需要全社會來關注並且優化倫理方案。
其他研究者們認為，活體機器人的特性則展示了其未來無限的可能性。它們可以被用來清理海洋中的微塑料污染，定位和消化有毒物質，或者進入人體血管，精準輸送藥物、清除動脈壁上的斑塊等，這些都是活體機器人的落地範圍。
麻省理工學院（MIT）計算機科學和人工智慧實驗室（CSAIL）主任 Daniela Rus 也曾指出，技術帶來的負面影響，其實跟 AI 技術的關係並不大，而是與人類的控制有關。
不管討論如何，這並不妨礙我們對活體機器人的關注，以及對未來科幻希望現實落地的想法。
那麼，你是怎麼看的呢？可以在留言區發表你對活體機器人的看法。
論文地址：
https://www.pnas.org/content/early/2020/01/07/1910837117
進化算法代碼已開源：
https://github.com/skriegman/reconfigurable_organisms
https://cdorgs.github.io/
參考來源：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/uov-tbt010820.php
https://www.wired.com/story/xenobot/
https://www.inverse.com/article/62220-scientists-create-living-machine
https://twitter.com/guardian/status/1216819707786874880
https://techxplore.com/news/2020-01-team-robots.html
相關閱讀
【工業機器人】全球工業機器人詳細產業鏈梳理！
【工業機器人】日本工業機器人大盤點
【工業機器人】詳解工業機器人控制系統架構
【機器人】一文解析機器人發展趨勢，從自動化演進到自主化
【智能工廠】智能工廠如何快速落地
【工業技術】航空製造推動新概念機器人發展（上）
【工業技術】航空製造推動新概念機器人發展（下）
一文讀懂人臉識別技術
【神經網絡】給初學者們講解人工神經網絡（ANN）
人工智慧的基礎--知識分類
人工智慧產業鏈深度透析—基礎層
人工智慧產業鏈深度透析-技術層
人工智慧全產業鏈深度透析--（綜合）
人工智慧產業鏈深度透析—產業應用醫療篇
朱松純 | 人工智慧的現狀、任務、構架與統一（上）
朱松純 | 人工智慧的現狀、任務、構架與統一（中）
朱松純 | 人工智慧的現狀、任務、構架與統一（下）
【智慧農業】2018中國農牧家禽行業智慧養殖白皮書
【智慧農業】2019年智慧農業市場調研及前景研究報告（附PDF下載）
【智能家居】我國智能鎖產業現狀及未來發展趨勢分析
【知識圖譜】詳解知識圖譜關鍵技術與應用、AI圖譜技術在知乎的應用實踐、如何構建多快好省的「知識圖譜即服務」
【智造】重磅！《中國智能製造排行榜TOP100》榜單發布 揭露智能製造發展趨勢
薦：
【中國風動漫】除了《哪吒》，這些良心國產動畫也應該被更多人知道！
聲明
內容來源：機器人Rain、網絡，免責聲明：部分文章和信息來源於網際網路，不代表本訂閱號贊同其觀點和對其真實性負責。
編輯：Zero