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編輯/大明、張佳
來(lái)源：新智元（ID:AI_era）
【新智元導(dǎo)讀】昨天，我們報(bào)道了“全球首個(gè)活體機(jī)器人”引發(fā)網(wǎng)友熱議，有人擔(dān)心“新物種”進(jìn)化人類(lèi)自身難保、有人腦洞人類(lèi)會(huì)不會(huì)就是這樣被創(chuàng)造出來(lái)的、有人對(duì)一些研究細(xì)節(jié)心存疑問(wèn)，今天，我們分享研究人員對(duì)這項(xiàng)研究的答疑，你想知道的答案都在這里。
昨天，我們報(bào)道了“全球首個(gè)活體機(jī)器人”引發(fā)了不小的轟動(dòng)。
這個(gè)名叫“Xenobots”的活體機(jī)器人由青蛙表皮細(xì)胞和心臟細(xì)胞的重組為一種全新的生命形式，它可以移動(dòng)、可以“送貨”，還能在切割后自行愈合。
重組過(guò)程
活體機(jī)器人可移動(dòng)
這項(xiàng)驚人的研究來(lái)自美國(guó)佛蒙特大學(xué)和塔弗茨大學(xué)團(tuán)隊(duì)，并在頂級(jí)期刊《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》(PNAS)發(fā)表。
Joshua Bongard
論文通訊作者、佛蒙特大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家Joshua Bongard說(shuō)：
“它們既不是傳統(tǒng)的機(jī)器人，也不是已知的動(dòng)物物種，而是一類(lèi)新的人工制品：一種活的、可編程生物?！?/p>
新聞一出，全世界人民的反應(yīng)大概是這樣的：
在確認(rèn)無(wú)詐后，評(píng)論區(qū)里很多網(wǎng)友表達(dá)了對(duì)這項(xiàng)研究對(duì)恐懼和擔(dān)憂(yōu)：
有的網(wǎng)友腦洞：人類(lèi)是不是就是這樣被創(chuàng)造出來(lái)的？
還有一些網(wǎng)友對(duì)這項(xiàng)研究的細(xì)節(jié)很感興趣，接下來(lái)我們整理了研究人員對(duì)這項(xiàng)研究的問(wèn)答和大家分享，你想知道的全在這里。
100%的青蛙基因，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，但AI不太可能有意設(shè)計(jì)出有害的生物
問(wèn)：這個(gè)研究更大的意義在哪兒？只是用青蛙細(xì)胞做機(jī)器人嗎？
答：細(xì)胞之間是如何通過(guò)相互協(xié)作，建立起結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能完備的生物體的？它們是如何知道要構(gòu)成什么結(jié)構(gòu)，交換哪些信號(hào)？這對(duì)于生物醫(yī)藥行業(yè)尤其重要。
目前，包括傳染病研究在內(nèi)的醫(yī)藥領(lǐng)域的幾乎所有問(wèn)題，最后都集中在對(duì)解剖學(xué)的控制上。如果我們能構(gòu)建所需的3D解剖結(jié)構(gòu)，就能修復(fù)新生兒缺陷、將腫瘤重構(gòu)為正常組織，促進(jìn)創(chuàng)傷組織重生，更好地對(duì)抗老齡化問(wèn)題等。
切開(kāi)后可自愈
干細(xì)胞生物學(xué)和基因編輯技術(shù)本身并不能解決上述問(wèn)題。這些活體機(jī)器人可以作為一種“沙盒”，觀察細(xì)胞除了本身的正常發(fā)育形態(tài)外的其他發(fā)育能力。
我們這次的“活體機(jī)器人”用的是100%的青蛙基因，但其外觀和行為特點(diǎn)一點(diǎn)都不像青蛙，而且是在沒(méi)有生物進(jìn)化背景、沒(méi)有面對(duì)自然選擇壓力下做出的這些行為。
一旦我們弄明白細(xì)胞在合適的刺激條件下，可以構(gòu)建哪些特別的結(jié)構(gòu)，對(duì)于“再生性醫(yī)療”的研究就可能取得新的重大突破，而且會(huì)推動(dòng)機(jī)器人、通訊系統(tǒng)和AI平臺(tái)的新研究。
目前的長(zhǎng)期目標(biāo)是：弄清活體細(xì)胞構(gòu)建特殊結(jié)構(gòu)的能力，并利用這個(gè)能力解決現(xiàn)有微操技術(shù)無(wú)法直接解決的難題（比如構(gòu)建人造眼、人造手等）。我們有理由相信，這篇論文只是未來(lái)一系列研究突破的第一步。
問(wèn)：什么樣的生物組織可以拿來(lái)打造計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的生物？
答：青蛙皮膚（下圖中綠色部分）和心肌（紅色部分）。兩者均來(lái)自從囊胚期非洲爪蟾胚胎細(xì)胞。這些組織會(huì)自然生長(zhǎng)出纖毛，但是我們除去了纖毛，產(chǎn)生了會(huì)步行（而不是會(huì)游泳）生物。
問(wèn)：它們有多大？
答：上圖所示的紅色/綠色生物約為0.7毫米。
問(wèn)：為什么將它們視為生物？
答：它們“存活”了大約7天，之后停止了功能（就合成生物學(xué)結(jié)構(gòu)的安全性而言，這是一個(gè)積極的特征）。
盡管像地球上的大量生物一樣，它們沒(méi)有大腦，但表現(xiàn)出了功能性行為，能夠在受到損害時(shí)自愈，并可以協(xié)同工作。它們無(wú)法繁殖，但是有些自然發(fā)育的生物也不能繁殖。
對(duì)于生物體到底是什么構(gòu)成的問(wèn)題，其實(shí)并不容易回答。這種“合成活體機(jī)器”的誕生會(huì)推動(dòng)生物學(xué)家對(duì)“有機(jī)體”的定義進(jìn)行更深入、更嚴(yán)格的定義。
問(wèn)：它們是水生生物嗎？
答：它們生活在淡水中，可以在4至27度的溫度下生存。
問(wèn)：它們要進(jìn)食嗎？
答：生物體預(yù)先裝有自己的食物來(lái)源（脂質(zhì)和蛋白質(zhì)沉積物），因此可以生存一周以上。但是，如果在營(yíng)養(yǎng)豐富的細(xì)胞培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，其壽命可以延長(zhǎng)到數(shù)周或數(shù)月。
問(wèn)：它們能做什么？
答：到目前為止，它們可以移動(dòng)、游泳、推動(dòng)/攜帶物體，并成群協(xié)同工作。
應(yīng)用1：集體行為
應(yīng)用2：物體操控
問(wèn)：計(jì)算機(jī)如何設(shè)計(jì)生物？
答：計(jì)算機(jī)為生物構(gòu)造塊（皮膚和心?。┑膭?dòng)力學(xué)建模，并像樂(lè)高積木一樣使用它們來(lái)構(gòu)建不同的生物解剖結(jié)構(gòu)。進(jìn)化算法會(huì)從大量隨機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)始，迭代刪除最差的設(shè)計(jì)，將其替換為更好的設(shè)計(jì)。這是計(jì)算機(jī)內(nèi)部的“適者生存”的進(jìn)化。然后選擇虛擬現(xiàn)實(shí)中最合適的設(shè)計(jì)，用真實(shí)的生物組織構(gòu)建出來(lái)。
問(wèn)：為什么計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的生物（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CDO）在論文中被稱(chēng)為“可重構(gòu)的生物”？
答：將青蛙細(xì)胞拼湊在一起，形成新結(jié)構(gòu)，這與青蛙不同。AI通過(guò)自然選擇配置為青蛙的構(gòu)成進(jìn)行了重新配置，創(chuàng)建了新的形式和新的功能。所得到的生物的聚集細(xì)胞也可以分離。并重組形成新生物。
問(wèn)：這些新架構(gòu)難道不會(huì)脫離我們的控制范圍嗎？
答：整個(gè)過(guò)程沒(méi)有進(jìn)化：這些CDO沒(méi)有生殖器官，在7天后就降解失效了。但是，活生物體是無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)化的。應(yīng)對(duì)這一事實(shí)的最好方法是多了解、多學(xué)習(xí)。
問(wèn)：與微型機(jī)器人相比，CDO有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
答：微型機(jī)器人由金屬，陶瓷和塑料制成，因此更堅(jiān)固，從理論上講，它們的使用壽命比CDO更長(zhǎng)。但是，一些金屬可能對(duì)內(nèi)臟有害。CDO具有完全的生物相容性和可生物降解性。
問(wèn)：如果AI確實(shí)設(shè)計(jì)了這些生物，那么邪惡（或無(wú)知）的AI會(huì)不會(huì)設(shè)計(jì)出有害的生物？
答：AI不太可能有意設(shè)計(jì)出有害的生物，但是在設(shè)計(jì)中可能無(wú)意間產(chǎn)生有害的副作用。因此，我們認(rèn)為，所有計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)（包括生物）都需要經(jīng)過(guò)人工驗(yàn)證，然后才能進(jìn)入創(chuàng)建環(huán)節(jié)，更不用說(shuō)實(shí)際應(yīng)用了。此外，對(duì)此類(lèi)技術(shù)的監(jiān)管是政策領(lǐng)域下一步要解決的重要問(wèn)題。
總的看來(lái)，與目前在病毒學(xué)、細(xì)菌學(xué)和基因編輯領(lǐng)域所做研究的相比，這種設(shè)計(jì)潛在危害性非常小。
問(wèn)：會(huì)不會(huì)有人對(duì)AI進(jìn)行編程，設(shè)計(jì)出可以武器化的CDO？
答：理論上是會(huì)的。不過(guò)目前，邪惡的天才生物學(xué)家可能比AI更容易設(shè)計(jì)出這類(lèi)東西。我們認(rèn)為，隨著這項(xiàng)技術(shù)的成熟，盡快制定相關(guān)規(guī)范和法規(guī)是當(dāng)務(wù)之急。不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)被濫用的可能性要比細(xì)菌、病毒等技術(shù)被濫用的風(fēng)險(xiǎn)小得多。
問(wèn)：有沒(méi)有能夠自己的設(shè)計(jì)虛擬生物的源代碼？
答：有的，可以去這里看看。
github.com/skriegman/reconfigurable_organisms
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