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全球首个活体机器人的伦理隐忧
  新华网 ( 2020-03-20 07:46:38 ) 来源: 《环球》杂志
 

    这项研究带来了新的道德问题:这类机器人的未来变体可能具有神经系统和认知能力。

《环球》杂志记者/郭爽

  《美国科学院院报》发表的一项最新研究显示,美国佛蒙特大学和塔弗茨大学研究团队利用从青蛙胚胎中提取的活细胞,制造出了全球首个用细胞做成的活体机器人。

  它们,或者他们,被命名为Xenobot。按照研究人员迈克尔·莱文的说法,这些“生命机器”,是全新的、“从未在地球上出现过的”生命形式。

新物种?

  多年来,人类一直在尝试组装一些人工有机体。但这项研究,是有史以来第一次“从一开始就设计完全生物的机器”,研究小组在他们的文章中说。

  佛蒙特大学的计算机科学家和机器人专家、论文通讯作者约书亚·邦加说:“它们既不是传统的机器人,也不是已知的动物物种,而是一类新的人工制品:一种活的、可编程生物。”

  论文显示,这种机器人长度不到1毫米,是非洲爪蛙心肌细胞(收缩细胞)和表皮细胞(被动细胞)的结合。这两种细胞都是研究人员从爪蛙胚胎干细胞中分化得到的。

  佛蒙特大学研究人员在具有2万台笔记本电脑计算能力的超级计算机“深绿”(Deep Green)上使用了一种进化算法,创建了大量候选设计,然后由塔弗茨大学的生物学家组装和测试。每个候选设计完成科学家的一项任务,比如朝一个方向移动,计算机会一遍又一遍地将几百个模拟细胞重组成各种形状。

  程序运行时,这些模拟细胞受有关青蛙皮肤和心肌细胞可以做什么的生物物理基本规则的驱动,研究人员用类似自然选择的方式,将运行失败或性能较差的模型剔除,成功的模拟有机体则会被保留和完善。这样,在算法独立运行一百次之后,研究人员选出了最有前途的设计。

  最后,按照超级计算机模拟出来的设计,研究人员用镊子和更小的电极“雕琢”从爪蛙胚胎中收集的干细胞。他们将细胞切割,并在显微镜下连接成计算机指定设计的近似值。这些“重塑”的细胞以自然界中并不存在的身体形态开始协同工作,有的是楔形,有的是拱形。爪蛙的皮肤细胞形成了更为被动的结构,而曾经随机收缩的心肌细胞在计算机设计的指导下得以有序地向前运动。

新能力?

  这种活体机器人可进行编程修改,可以携带有效载荷朝目标自由移动,哪怕被切开也能够自动愈合。令人吃惊的是,这些生物机器人还展现了协同能力,如共同绕圈、推动物体移动等。

  “我们可以想象,这种活体机器人的许多应用是其他机器人无法做到的。”塔弗茨大学再生与发育生物学中心的负责人迈克尔·莱文说。

  通过心肌细胞的收缩,这种机器人能在水性介质中移动。研究者认为,这一特性展示了未来无限的可能性。比如它们可以被用来清理海洋中的微塑料污染,定位和消化有毒物质,或者作为可生物降解的机器人进入人体血管,精准输送药物、清除动脉壁上的斑块等等。

  迄今几乎所有的金属、塑料机器人,都有一个缺点,就是不能完全降解,Xenobot完全可生物降解。

  这些机器人虽然不能“进食”,其运动也只能靠细胞内原有的储能物质供能,但当储能物质消耗殆尽,这些机器人就会自我毁灭,留下有机细胞,很容易被完全降解。

  不仅如此,它还具有自我修复能力。研究人员介绍说,把机器人切成两半,它不仅能把自己缝合起来,其后还能继续活动。但有趣的是,如果你将这个机器人翻转过来,它就像乌龟翻了个个儿背朝下,会失去移动能力。

新恐慌?

  这些用青蛙表皮细胞和心肌细胞重组的生命机器诞生后,引发了不少人的恐慌。

  有网友在社交媒体上说:“吓死我了!这让人想到《异星觉醒》:一个单细胞就能毁灭天地。”

  著名的《连线》杂志也用四个字来形容这个“新物种”:“毛骨悚然”。

  迈克尔·莱文指出,这种恐惧并非不合理。但他认为,他们的工作是在帮助人们更好地理解这类系统。

  “这项研究正是对人们所担忧的事情的直接贡献。”莱文说,“如果人类要考虑未来的生存,就需要更充分地了解,简单规则是如何形成复杂的特征的。”他说,“许多科学都是在控制底层规则,但我们更需要了解高层规则。”

  论文作者之一山姆·克里格曼指出,这项研究带来了新的道德问题:这类机器人的未来变体可能具有神经系统和认知能力。

  这些机器人是谁?是它们,还是他们?从基因上讲,这些机器人是青蛙,科研人员用的是100%的青蛙DNA。然而,这些机器人却不是青蛙。

  “我认为重要的是,这项研究是公开的,社会可以对其进行讨论,政策制定者也能有针对性地制定最佳行动方案。”克里格曼说。

  斯坦福大学法学教授、生物医学伦理学研究中心指导委员会主席汉克·格里利也指出:伦理问题需要及早关注。

  研究者表示,设计这种生物机器人使用了人工智能领域的进化算法。这项研究可“用于设计可重构生物的更广阔的新方法”,是将关于生物电代码的理念应用于生物学和计算机科学的第一步。

  下一个问题是,人类还能造出什么?

来源:2020年3月18日出版的《环球》杂志 第6期

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