أصبحت النقط على شكل باك مان أول روبوتات بيولوجية ذاتية التكرار في العالم

بالعربي/ هذه الروبوتات الحيوية مصنوعة من خلايا الضفدع.

مجموعات صغيرة من الخلايا على شكل باك مان هي أول روبوتات بيولوجية ذاتية التكاثر في العالم. 

تتكون الروبوتات الصغيرة من خلايا جلد الضفادع ، لكنها لا تتكاثر عن طريق الانقسام أو الانقسام الاختزالي أو أي من الطرق الأخرى التي تنقسم بها الخلايا وتتكاثر في الظروف العادية. بدلاً من ذلك ، يبنون المزيد من أنفسهم من المواد الخام – خلايا جلد الضفدع العائمة – مما يخلق أجيالًا متعددة من الكائنات الحية المتطابقة تقريبًا. 

في الواقع ، تبدو الروبوتات (التي أطلق عليها مخترعوها “xenobots”) مثل Pac-Man. إنها تتحرك في الحلزونات واللوالب البرية ، وتغرف “أفواهها” المفتوحة خلايا الجلد العائمة إلى أكوام. تميل الخلايا إلى الالتصاق ، أو الالتصاق ببعضها البعض ، بمجرد ملامستها لبعضها البعض ، لذلك تندمج هذه الأكوام تدريجيًا في روبوتات زينوبوت جديدة متصاعدة. 

على الرغم من أن هذا الاستنساخ الذاتي هو عملية حساسة إلى حد ما ، وحتى الآن ممكنة فقط في طبق معمل يتم التحكم فيه بعناية ، يأمل الباحثون أن يقدم وعدًا جديدًا للروبوتات القائمة على أساس بيولوجي. 

قال سام كريجمان ، عالم الكمبيوتر وباحث ما بعد الدكتوراه في معهد Wyss في جامعة هارفارد ومركز Allen Discovery Center في Tufts: “إن القدرة على عمل نسخة من نفسك هي الطريقة المثلى للتأكد من أنك تستمر في فعل ما تفعله”. جامعة.

الروبوتات الحيوية 

قام كريجمان وزملاؤه ، بمن فيهم عالم الكمبيوتر جوشوا بونجارد من جامعة فيرمونت ، بتطوير xenobots لسنوات. تتكون الروبوتات من خلايا جذعية مأخوذة من بيض الضفادع ويبلغ عرضها 0.04 بوصة (1 ملم) أو أقل. عندما تتلامس الخلايا الجذعية مع بعضها البعض ، فإنها تشكل بشكل طبيعي نقاطاً كروية مغطاة بأهداب دقيقة ونابضة أو شبيهة بالشعر يمكنها دفع النقط حولها. 

قال بونجارد في بيان عندما تم الإعلان عن اختراع xenobots لأول مرة في عام 2020 ، في ذلك الوقت : “إنهم ليسوا روبوتًا تقليديًا ولا نوعًا معروفًا من الحيوانات” . “إنها فئة جديدة من القطع الأثرية: كائن حي قابل للبرمجة.”

قال كريجمان لـ Live Science إن برمجة كائن ما ليس سهلاً مثل إدخال الأوامر في الكود. قال: “من الصعب برمجة شيء لا يحتوي على برامج”. 

في النهاية ، يتم التحكم في xenobots للتحكم في أشكالها. وهنا يأتي دور الذكاء الاصطناعي. ليس من البديهي دائمًا ما سيفعله xenobot عند تغيير شكله ، أو كيفية الحصول على النتيجة المرجوة من خلال نحت الشكل. لكن عمليات المحاكاة الحاسوبية يمكن أن تمر عبر مليارات من خيارات الشكل والحجم في أيام أو أسابيع. يمكن للباحثين حتى تغيير البيئة حول محاكاة xenobots. يمكن بعد ذلك اختبار الأشكال والأحجام والبيئات الواعدة في العالم الحقيقي. 

قال كريجمان إن الروبوتات البيولوجية واعدة لأنها تستطيع إصلاح نفسها بنفسها. كما أنها قابلة للتحلل. إذا تُركت أجهزة xenobots لأجهزتها الخاصة ، فإنها تنفد من الطاقة وتبدأ في التدهور في غضون 10 إلى 14 يومًا. لا تترك وراءها مواد بلاستيكية دقيقة أو معادن سامة ، فقط بقع صغيرة من الاضمحلال العضوي. يعمل الباحثون على تصميمات قد تسمح لـ xenobots بحمل كميات صغيرة من المواد. تشمل الاستخدامات المحتملة توصيل الأدوية داخل الجسم أو تنظيف المواد الكيميائية السامة في البيئة.

التكرار الذاتي 

وجد الباحثون أن xenobots في شكلها الكروي النموذجي قادرة على إصدار محدود من النسخ الذاتي. عندما توضع في طبق مليء بالخلايا الجذعية للضفادع العائمة بشكل مستقل ، تدور النقط بمرح ، وتدفع الخلايا الحرة العائمة بشكل عشوائي إلى كتل ، بعضها يلتصق ببعضها البعض لتشكيل xenobots جديدة. تميل هذه إلى أن تكون أصغر من والديها ، وعادة ما تكون غير قادرة على التحرك حول عدد كافٍ من الخلايا المفردة لتكوين جيل آخر. 

بعد أن اقترحت المحاكاة الحاسوبية أن شكل باك مان قد يكون أكثر فاعلية ، اختبر الباحثون روبوتات الزينوبوت على شكل حرف C في حساء من الخلايا الجذعية. ووجدوا أن قطر نسل xenobots Pac-Man كان أكبر بنسبة 149٪ من نسل xenobots الكروية. بفضل التحسينات في الحجم ، تمكن الطفل xenobots من تكوين نسله الخاص. بدلاً من جيل واحد فقط من تكرار xenobot ، وجد الباحثون أنهم تمكنوا من الوصول إلى ثلاثة أو أربعة. 

قال كريجمان إن النظام لا يزال هشًا للغاية ، وعملية نمو الخلايا والتأكد من أن ركيزة نموها نظيفة وجديدة هي عملية مملة. ولا داعي للقلق ، حيث لا يوجد قلق من أن هذه الروبوتات البيولوجية سوف تتكاثر خارج نطاق السيطرة وتسيطر على العالم: قال كريجمان: “إذا عطست في الطبق ، فسوف تدمر التجربة”. 

هذا يعني أيضًا أن xenobots ليست جاهزة تمامًا لتصبح روبوتات عاملة. لا يزال الباحثون يعملون على اختبار أشكال مختلفة لمهام مختلفة. اقترحت محاكاة الذكاء الاصطناعي الخاصة بهم أيضًا أن تغيير شكل أطباق المختبر التي يكررها xenobots قد يؤدي إلى نتائج أفضل ، ولكن لا يزال يتعين اختبار ذلك في العالم الحقيقي. 

ومع ذلك ، قال كريجمان إن هناك دروسًا من xenobots يمكن دمجها في الروبوتات على الفور. أحدها أنه يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لتصميم الروبوتات ، حتى الروبوتات التي يمكنها التكرار الذاتي. والشيء الآخر هو أنه من المنطقي إنشاء روبوتات من مكونات ذكية. وقال إن الكائنات الحية ذكية على طول الطريق وصولا إلى مكوناتها: الكائنات الحية مصنوعة من خلايا ذاتية التنظيم ، وهي مصنوعة من عضيات ذاتية التنظيم ، وهي مصنوعة من بروتينات وجزيئات ذاتية التجميع. الروبوتات المعدنية والبلاستيكية الحالية لا تعمل بهذه الطريقة. 

قال كريجمان: “إذا تمكنا من بناء روبوتات من وحدات ذكية ، فربما يمكننا إنشاء آلات أكثر قوة”. “ربما يمكننا إنشاء روبوتات في العالم الحقيقي يمكنها الإصلاح الذاتي أو التكرار الذاتي.”

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com