เว็บตรง ออกแบบโดย AI และทำจากเซลล์กบ โดย KAT ESCHNER | เผยแพร่เมื่อ 17 มกราคม 2020 20:46 น ศาสตร์เทคโนโลยีสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ ที่มีสี่ขา nubbin
สิ่งมีชีวิตสี่ขาที่ผลิตขึ้นแล้ว มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 650-750 ไมครอน ซึ่งเล็กกว่าหัวเข็มหมุดเล็กน้อย ดักลาส แบล็คสตัน มหาวิทยาลัยทัฟส์
สิ่งมีชีวิตใหม่ทั้งหมดกำลังว่ายน้ำเข้าสู่ประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์—หุ่นยนต์ที่มีชีวิตซึ่งออกแบบโดยปัญญาประดิษฐ์
ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อต้นสัปดาห์นี้
นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์จากมหาวิทยาลัยเวอร์มอนต์และนักชีวฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยทัฟส์ อธิบายว่าการใช้ AI ในการออกแบบสิ่งมีชีวิตใหม่ทั้งหมดที่ทำจากเซลล์ต้นกำเนิดจากกบ และสร้างหุ่นยนต์ตัวเล็ก ๆ ที่มีชีวิตตามการออกแบบเหล่านั้น เป้าหมายหลักของพวกเขาคือการใช้สัตว์ที่ล้ำสมัยเพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าเซลล์ทุกประเภทสื่อสารกันอย่างไร
“ซีโนบอท” เหล่านี้กินไม่ได้ สืบพันธุ์ไม่ได้ และมีชีวิตอยู่ได้ประมาณหนึ่งสัปดาห์—ดังนั้น การรุกรานของแฟรงเกนฟรอกจึงไม่ควรสูงเกินไปในรายการข้อกังวลของคุณ สิ่งที่ทำได้คือเดิน ว่ายน้ำ ดันหรืออุ้มสิ่งของ และทำงานร่วมกันเป็นกลุ่ม สิ่งเหล่านี้เป็นความสำเร็จที่สำคัญสำหรับหุ่นยนต์ตัวแรกของพวกมันที่สร้างขึ้นจากเซลล์ที่แหลกสลาย
ในการบรรลุเป้าหมายนี้ ทีมงานของ University of Vermont ได้คิดค้น AI ที่สามารถจำลองการจำลองเซลล์ผิวและเซลล์หัวใจที่มีรูปทรงต่างกันได้เป็นหมื่นๆ รูปแบบ หากพวกมันถูกสร้างขึ้นในโลกแห่งความเป็นจริง ทีม Tufts ใช้การคาดการณ์บางส่วนเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตที่ใช้งานได้จากสเต็มเซลล์ที่นำมาจากตัวอ่อนของกบ
ทีมงานเก็บเกี่ยวเซลล์เหล่านั้นโดยตัดแต่งบริเวณรอบนอกของตัวอ่อน ซึ่งปกติจะพัฒนาเป็นผิวหนังหรือกล้ามเนื้อหัวใจในภายหลังในกระบวนการเจริญเติบโต พวกเขาแยกส่วนเนื้อเยื่อออกเป็นเซลล์เดียวและใส่ลงในสิ่งที่โดยทั่วไปคือเชื้อรา
https://youtu.be _ _ _ เป็น/ aQRBCCjaYGE //
มันเหมือนกับการทำเจลโล่: ทุกคนต่างแย่งชิงกัน คุณอาจไม่คาดคิดว่าเซลล์เหล่านี้จะสามารถประสานงานกันได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง Jello จะไม่เปลี่ยนจากของเหลวที่เป็นของเหลวไปเป็นอาหารกึ่งแข็งที่กระดิก Michael Levin นักชีวฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Tufts กล่าวว่า “สิ่งที่พวกเขาสร้างขึ้นไม่ใช่แค่ความยุ่งเหยิง” “มันเป็นสิ่งมีชีวิตที่ใช้งานได้จริงและเชื่อมโยงกัน”
สิ่งมีชีวิตนั้นเคลื่อนไหวตามคุณสมบัติของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ ซึ่งออกแบบมาเพื่อให้หดตัว (หัวใจเต้นแบบนี้) เซลล์ผิวหนังช่วยยึดทุกอย่างไว้ด้วยกัน เช่นเดียวกับที่ทำในร่างกาย Christopher Adami นักจุลชีววิทยาของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมิชิแกนกล่าว ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษา
หลังจากที่พวกเขานำซีโนบอทออกจากแม่พิมพ์แล้ว ทีมงานก็ได้ตัดแต่งรูปร่างตามแบบที่ AI คาดการณ์ไว้ พวกเขาได้สร้างสูตรสำหรับซีโนบอทที่จะเคลื่อนที่ไปรอบๆ และผลิตสิ่งมีชีวิตที่ทำหน้าที่เดียวกันทุกครั้ง เลวินกล่าว สิ่งมีชีวิตดังกล่าวสามารถนำไปใช้จริงนอกห้องปฏิบัติการได้ในที่สุด เช่น การปรับปรุงการนำส่งยา
นี่เป็นเพียงขั้นตอนแรก Adami กล่าวว่า “การแปลสิ่งมีชีวิตที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์เป็นสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาเป็นสิ่งใหม่ แต่ยังไม่ชัดเจนว่าจะต้องใช้เวลานานแค่ไหนกว่าจะได้ผลกับเทคโนโลยีทางการแพทย์ หรือแม้กระทั่งให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับวิธีการทำงานของเซลล์
อย่างไรก็ตามมันมีแนวโน้ม Rebecca Kramer-Bottiglio วิศวกรหุ่นยนต์ของมหาวิทยาลัยเยลกล่าวว่า “การถ่ายโอนพฤติกรรมของหุ่นยนต์จากการจำลองไปสู่ความเป็นจริงนั้นยากมาก และกระดาษใหม่นี้แสดงผลลัพธ์ที่น่าประทับใจ” “การใช้เซลล์ที่มีชีวิตของทีมเพื่อให้ได้การออกแบบและพฤติกรรมที่จำลองขึ้นเป็นเครื่องบ่งชี้ถึงความสามารถในอนาคตของเราในการสร้างหุ่นยนต์ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ และหุ่นยนต์แบบนิ่มที่ใช้ประโยชน์จากความยืดหยุ่นและความฉลาดของเนื้อเยื่อที่มีชีวิต”
ณ จุดนี้ ทีมงานมุ่งเน้นไปที่วิทยาศาสตร์เบื้องต้น
ไม่ใช่ความเป็นไปได้ทางการแพทย์ของไซไฟ พวกเขากำลังสร้างสูตรสำหรับซีโนบอทที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนยิ่งขึ้นว่าเซลล์สื่อสารกันอย่างไร เรารู้ว่าพวกเขาใช้วิธีการต่างๆ เช่น ไฟฟ้าและสัญญาณเคมีในการประสานกัน แต่ในปัจจุบัน เราไม่รู้ว่าพวกเขากำลังพูดอะไรกัน หรือพวกเขาตัดสินใจว่าจะสร้างรูปร่างอย่างไร
มีหลายวิธีในการปรุงอาหาร “หุ่นยนต์มีชีวิต” และกบตัวนี้ไม่ใช่ตัวแรก ทีมอื่นๆ กำลังใช้พันธุวิศวกรรมและการสร้างเนื้อเยื่อประเภทต่างๆเพื่อสร้างเซลล์ที่ทำหน้าที่อื่นนอกเหนือจากที่ออกแบบไว้ได้ Josh Bongard นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ UVM กล่าวว่าความก้าวหน้าที่แท้จริงคือการใช้ AI ในการออกแบบซีโนบอท คอมพิวเตอร์กำลัง “ใช้กระบวนการทดลองและข้อผิดพลาดในการออกแบบ xenobot หลายพันล้านครั้ง” เขากล่าว งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าการออกแบบที่ใช้งานได้จริงมีประสิทธิภาพเพียงใด
แม้ว่ามันจะฟังดูเหมือนบางอย่างจากนิยายวิทยาศาสตร์ แต่กระบวนการนี้มักใช้เวลาหลายสิบปีหรือหลายศตวรรษ ลองนึกถึงพืชผลในบ้าน เช่น ข้าวโพด ซึ่งดูไม่เหมือนบรรพบุรุษในธรรมชาติมากนัก และผลลัพธ์สุดท้ายที่แน่ชัดแทบจะควบคุมไม่ได้
บองการ์ดรับทราบว่าการสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่โดยสิ้นเชิงทำให้เกิดคำถามด้านจริยธรรมมากมาย แม้ว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะไม่สามารถคิดหรือรู้สึกอย่างที่เราเข้าใจได้ก็ตาม ในขณะที่เทคโนโลยีพัฒนาขึ้น เขากล่าวว่าในที่สุดเราอาจจำเป็นต้องจัดทำกฎระเบียบเพื่อให้แน่ใจว่าซีโนบอทได้รับการปฏิบัติอย่างมีจริยธรรม
อย่างไรก็ตาม “พวกมันไม่ได้มีชีวิตอยู่ในความหมายที่ปกติแล้วคุณจะนึกถึงมัน” Adami ตั้งข้อสังเกต “เหล่านี้เป็นเนื้อเยื่อที่ทำปฏิกิริยาภายใต้การกระตุ้น”
ยังต้องคอยดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับบอท และสิ่งที่พวกเขาสามารถบอกเราได้เกี่ยวกับวิธีการทำงานของเซลล์ สิ่งที่เลวินตื่นเต้นที่สุดคือการศึกษาวิธีที่เซลล์สื่อสารกัน “ภาพรวมจากด้านชีววิทยาคือการทำความเข้าใจว่าเซลล์แต่ละเซลล์มีการทำงานร่วมกันอย่างไรและตัดสินใจว่าจะสร้างร่างกายอย่างไร” เลวินกล่าว “นี่เป็นกล่องทรายจริงๆ”
การทำความเข้าใจการสื่อสารผ่านเซลลูลาร์จะมีความสำคัญต่ออนาคตของวิทยาศาสตร์ชีวภาพ เขากล่าว “โดยพื้นฐานแล้วเราเป็นวิทยาการคอมพิวเตอร์ในยุค 40 ซึ่งในการตั้งโปรแกรมใหม่ คุณต้องย้ายสายไฟไปรอบๆ และตั้งโปรแกรมฮาร์ดแวร์ใหม่” เขากล่าว ในกรณีนี้ นั่นหมายถึงพันธุวิศวกรรม “เราต้องก้าวไปข้างหน้าสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นของซอฟต์แวร์”
อย่างไรก็ตาม ในการทำเช่นนั้น Adami กล่าวว่าการพัฒนาการควบคุมทางกายภาพที่ละเอียดยิ่งขึ้นของเซลล์อาจมีความจำเป็น ณ จุดนี้ ทีมงานต้องสร้างซีโนบอททางกายภาพ และแม้ว่าพวกเขาจะหวังว่าจะทำให้กระบวนการนี้เป็นไปโดยอัตโนมัติในที่สุด แต่ Adami กล่าวว่าเทคโนโลยีการพิมพ์สิ่งมีชีวิตแบบ 3 มิติเพียงอย่างเดียวนั้นยังห่างไกลออกไป
“สิ่งเหล่านี้เป็นตัวอ่อน พวกมันเล็ก และฉันไม่คิดว่าเรามีกลไกที่จะทำสิ่งนี้ในระดับที่คุณต้องการจะทำจริงๆ” Adami กล่าว
สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กสามารถให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับวิธีที่เซลล์สร้างตัวเองขึ้น เว็บตรง
