一年前誕生的全球首個活體機(jī)器人，如今可以“生孩子”了。

據(jù)環(huán)球時報12月1日報道，近日，美國佛蒙特大學(xué)和塔夫茨大學(xué)的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一種全新的生物繁殖方式，并利用這一發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了有史以來第一個可自我繁殖的活體機(jī)器人——Xenobots 3.0。這一研究成果于10月29日發(fā)表在美國《國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。（詳見鈦媒體App前文：《人工智能的產(chǎn)物！全球首個活體機(jī)器人能“生娃”，但引來倫理爭議》）

實際上，早在去年1月，鈦媒體App就報道了該研究團(tuán)隊用非洲爪蟾早期胚胎中的皮膚和心臟細(xì)胞組裝成一種全新的生命形式，創(chuàng)造出全球首個活體機(jī)器人“Xenobots”（異種機(jī)器人），可自我修復(fù)并自然分解；今年3月，團(tuán)隊將Xenobots升級到2.0，能夠使用像頭發(fā)一樣的纖毛“腿”自行推進(jìn)，在物體表面上快速移動，并且能夠記錄信息。（詳見鈦媒體App前文：《全球首個活體機(jī)器人誕生：100%青蛙基因，遭破壞時可自愈》）

如今，經(jīng)歷近兩年升級了兩次之后，Xenobots 3.0更進(jìn)一步，實現(xiàn)了機(jī)器人的自我繁殖能力。

北京時間12月2日凌晨舉行的媒體采訪活動上，本論文共同作者，塔夫茨大學(xué)再生與發(fā)育生物學(xué)中心負(fù)責(zé)人邁克爾·萊文（Michael Levin）在接受鈦媒體App的采訪時表示，多細(xì)胞系統(tǒng)集合可以做很多事情，比如進(jìn)行用機(jī)器人實現(xiàn)真正的藥物遞送。

“這篇研究實驗已經(jīng)是一個驚人的“生物可塑性”的經(jīng)典案例，未來或可為外傷、先天缺陷、癌癥、衰老等提供更直接、更個性化的藥物治療。”邁克爾·萊文表示。

科研團(tuán)隊還在采訪中透露，Xenobots可以在沒有任何外部食物儲備的情況下存活10到14天，因為它們從卵子中獲得能量。一旦到14天后，這些細(xì)胞就會分解，無法繁殖。而且，Xenobots自我復(fù)制只能持續(xù)了1-2代。

創(chuàng)造全球首個活體機(jī)器人的科研團(tuán)隊接受媒體線上采訪（第一排右邊是佛蒙特大學(xué)Joshua Bongard教授，第二排右側(cè)是塔夫茨大學(xué)Michael Levin教授），圖片由鈦媒體App編輯截圖

兩年升級兩次，最終實現(xiàn)活體機(jī)器人“可繁殖”

其實嚴(yán)格來講，Xenobots并不是傳統(tǒng)意義上的機(jī)器人。

“機(jī)器人”一詞最早由捷克作家Karel Capek使用，專指人形奴?！癰ot”的原意指的就是奴隸，“Xeno”指的是“奇怪的，陌生的”意思。

而Xenobots一點不像人。它長得非常像“吃豆人”，造型有趣。此次全新升級的Xenobots 3.0僅有毫米大小，既不是傳統(tǒng)的機(jī)器人，也不是一種動物。更嚴(yán)謹(jǐn)一些說，Xenobots是一種活的、可編程的有機(jī)體。

從去年誕生到現(xiàn)在，Xenobots經(jīng)歷了從 1.0 到 3.0 的升級進(jìn)化，兩年升級了兩次，實現(xiàn)了從簡單行走到自我發(fā)育繁殖，創(chuàng)造出全球首個可自我繁殖活體機(jī)器人。

具體在Xenobots 1.0部分，去年1月，佛蒙特大學(xué)（UVM）計算機(jī)科學(xué)系教授約書亞·邦加（Joshua Bongard），和馬薩諸塞州塔夫茨大學(xué)的Michael Levin及其同事，利用從青蛙胚胎干細(xì)胞中提取的活細(xì)胞，通過佛蒙特大學(xué)的Deep Green 超級計算機(jī)集群上的自研模型，創(chuàng)造出全球第一個毫米級“活體可編程機(jī)器人”Xenobots，發(fā)表在美國《國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

隨后在今年3月，團(tuán)隊將Xenobots升級到 2.0 版本。團(tuán)隊稱，在實驗條件下，Xenobots這些細(xì)胞形成了小型結(jié)構(gòu)，具有自我組裝，分組移動并感知周圍環(huán)境，“自下而上”的自組織能力。這一研究成果登上了知名科學(xué)期刊美國《科學(xué)機(jī)器人》（Science Robotics）上。

如今的Xenobots 3.0的研究突破在于，“活體機(jī)器人”可以實現(xiàn)自我復(fù)制能力。而且，Xenobots根本上是異種機(jī)器人，就是說，它的后代實際上沒有類似人類一樣的父母，它們是由不同的Xenobots共同制造出來的。

研究人員發(fā)現(xiàn)，如果將足夠多的Xenobots放置在培養(yǎng)皿中彼此靠近，它們會聚集并將其他漂浮在溶液中的單個干細(xì)胞堆疊起來，用它們?nèi)缤远谷诵螤畹摹白臁睂⒏杉?xì)胞組裝成“嬰兒”Xenobots。幾天后，這些“嬰兒”就會變成外觀和動作都跟母體一樣的新Xenobots。然后這些新的Xenobots可再次出去尋找干細(xì)胞，并建立自己的“副本”，就這樣周而復(fù)始，不斷復(fù)制。

根據(jù)論文所述，研究人員觀察到，當(dāng)Xenobots被聚集成團(tuán)時，它們在五天內(nèi)形成了大約3000個細(xì)胞的球體。每個團(tuán)塊大約有半毫米寬，覆蓋著微小的毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)。而這一結(jié)構(gòu)類似藻類的鞭毛，可以幫助Xenobots進(jìn)行類似螺旋形游動。更有意思的是，單個Xenobot看起來似乎在進(jìn)行一種有組織的協(xié)同工作，一道把松散的細(xì)胞拱到一起，由此產(chǎn)生的細(xì)胞堆逐漸形成了新的“Xenobots”，也就是復(fù)制體。

“這些青蛙細(xì)胞的復(fù)制方式與青蛙的繁殖方式大不相同，科學(xué)界已知的任何動物或植物都不會以這種方式進(jìn)行復(fù)制”，本論文作者、塔夫茨大學(xué)、哈佛大學(xué)Wyss生物啟發(fā)工程研究所博士后研究員薩姆·克里格曼Sam Kriegman表示。

簡單來說，就是成群的青蛙干細(xì)胞聚集到一起，通過最終復(fù)制一個細(xì)胞自己。

因此，Xenobots成為全球第一個被發(fā)現(xiàn)以這種方式繁殖的多細(xì)胞生物體。

細(xì)胞簇自發(fā)的復(fù)制運動路線（來源：論文）

邁克爾·萊文指出，在最佳條件下制作一份副本大約需要五天時間。“后代”不會采用父代的 C 形體型，而是恢復(fù)為效率較低的原始球體形狀，也沒有大腦或消化系統(tǒng)，只是能編程罷了。

“機(jī)器人和有機(jī)體之間的區(qū)別并不像我們過去認(rèn)為的那么明顯。”萊文表示，Xenobots兼具機(jī)器人和有機(jī)體兩者的屬性。

該團(tuán)隊還指出，通過人工智能算法，可以設(shè)計出更容易復(fù)制的細(xì)胞集群，執(zhí)行特定的工作。這意味著，未來這些經(jīng)過設(shè)計的細(xì)胞簇可能無需任何外部干預(yù)，僅通過自我復(fù)制便可實現(xiàn)更大的價值。

科研團(tuán)隊在采訪中強(qiáng)調(diào)，構(gòu)建活體機(jī)器人，是人類破解“形態(tài)學(xué)代碼”的一小步。可以幫助人類了解它們（青蛙細(xì)胞）是如何根據(jù)其（形態(tài)學(xué)代碼領(lǐng)域）歷史和環(huán)境來計算和存儲信息的。而未來，他們希望Xenobots可以讓某種體外組織，用于移植到病人身上，或直接用于病人身上，用于追蹤腫瘤細(xì)胞，以及腸道中的細(xì)菌相互作用，更好的治療和緩解病人的疾病問題。

研究者回應(yīng)倫理問題：沒有外界的幫助，這種細(xì)胞無法繁殖

這樣一種可以自我繁衍的“活體”機(jī)器人的誕生，讓一些圍觀者聯(lián)想到了某些科幻小說、電影描繪的場景。一些網(wǎng)友評論說，這是“異形來了”，生怕科學(xué)家們造出了一種可以毀滅人類的致命生物兵器，消息一出引起了廣泛的社會反響。

中國人民大學(xué)哲學(xué)院副教授王小偉認(rèn)為，雖然這種憂慮帶有濃厚的“科幻氣質(zhì)”，但焦慮本身是真實的。

杜克大學(xué)法學(xué)和哲學(xué)教授妮塔·法拉哈尼 (Nita Farahany) 表示，新技術(shù)中涉及到了一些倫理問題?！叭魏螘r候我們會被機(jī)器人試圖駕馭生命...... （我們應(yīng)該）認(rèn)識到它可能會變得非常糟糕，”

不過，北京航空航天大學(xué)生物學(xué)教授葉盛指出，現(xiàn)階段研究者們在實驗室里造出的“活體”機(jī)器人，還沒有離開實驗室后在自然界里獨立生存的能力，對環(huán)境的適應(yīng)能力變得更強(qiáng)，自我復(fù)制的能力變得更強(qiáng)時，它跟大自然之間會產(chǎn)生什么相互作用和影響，恐怕就很難判斷了。

換句話說，葉盛認(rèn)為，短時間內(nèi)，Xenobots活體機(jī)器人很難對我們的生物圈乃至人類社會產(chǎn)生威脅?！八詮拈L遠(yuǎn)來看，它的安全性的確是一個值得考慮的問題。但我想恰恰是因為安全性需要去考慮，所以我們現(xiàn)在才需要去研究它，我覺得兩者是相輔相成的。”

Xenobots 3.0科研團(tuán)隊（左起）：佛蒙特大學(xué)喬西·邦加德；塔夫茨大學(xué)和哈佛大學(xué)Wyss研究所邁克爾·萊文；塔夫茨大學(xué)道格·布萊克斯頓；塔夫茨大學(xué)的山姆·克雷格曼。圖片來源：塔夫茨大學(xué)

針對于外界質(zhì)疑的倫理問題，本論文作者，塔夫茨大學(xué)資深科學(xué)家道格·布萊克斯頓（Doug Blackiston）博士對鈦媒體App表示，Xenobots細(xì)胞可以在室溫下存活，在沒有任何外部食物儲備的情況下，最多能存活10到14天。如果研究人員沒有為這個系統(tǒng)提供豐富的青蛙干細(xì)胞來源，這個系統(tǒng)就會崩潰，細(xì)胞14天后就會分解掉。所以，Xenobots沒有外界的幫助，這種細(xì)胞是無法繁殖的。

道格·布萊克斯頓強(qiáng)調(diào)，倫理道德問題對于科學(xué)家來說十分敏感，所以對于涉及生物和動物材料的研究又完善的制度規(guī)定，有著多層次的監(jiān)管。這些機(jī)器人完全被限制在實驗室中，是可生物降解的，很容易被消滅，并經(jīng)過了美國聯(lián)邦、州和機(jī)構(gòu)各級倫理專家的審查。

“科學(xué)研究必須確保通過一般性倫理準(zhǔn)則，所以普通的用戶不太需要過于擔(dān)心。”研究團(tuán)隊接受鈦媒體App采訪時表示。

邁克爾·萊文則指出，青蛙細(xì)胞在存活時一直在蛻皮，當(dāng)它們蛻皮的時候。通常有一些健康的細(xì)胞。而且14天后，這些細(xì)胞會在水中被分解掉，并且是無害的。

對于是否可以無限繁殖問題，邁克爾·萊文指出，在研究過程中他們發(fā)現(xiàn)，Xenobots自我繁殖現(xiàn)象在某種程度上是短暫的，自我復(fù)制只能持續(xù)1-2代，不能無限期繁殖。而且自我復(fù)制的形狀并沒有數(shù)十億種，最終都是原始球體形狀，即有“嘴”的圓形。

他強(qiáng)調(diào)，這種分子生物學(xué)和人工智能技術(shù)結(jié)合的成果有望用于人體和環(huán)境方面的許多任務(wù)，例如收集海洋中的微塑料、檢查根系和再生醫(yī)學(xué)等。

不過，中國人民大學(xué)哲學(xué)院副教授王小偉認(rèn)為，目前Xenobot還停留在科學(xué)研究階段，距離臨床實際應(yīng)用還有很多路要走。但未來，他認(rèn)為，“活體機(jī)器人”或許還可以為外傷、先天缺陷、癌癥、衰老等提供更直接、更個性化的藥物治療等。

科技部主管媒體《科技日報》評論稱，這種活體機(jī)器人不能繁殖得過于瘋狂，否則也令人擔(dān)憂。第三代機(jī)器人的再生和修復(fù)能力，在人類醫(yī)學(xué)上也頗有大展拳腳的潛力。

（本文首發(fā)鈦媒體App，作者｜林志佳）

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