美國佛蒙特大學(University of Vermont)的研究者按照電腦設計把青蛙細胞組合成一種全新形態的機械人。這種機械人可以移動到指定地點、可以運送物體,從遞送藥物到清理毒素有著廣闊的應用前景,標誌著一個新興的有著無限潛力的研究領域。

它們是每個由500~1000個細胞組成的細胞團,可以自主在培養皿中移動,可以運輸小物體,不用電池,受傷了還有自我修復功能。

研究者之一佛蒙特大學的電腦科學家邦加(Joshua Bongard)說:「這些是全新的活體機械人。它們既不是傳統機械人,也不是任何生物的一部份。它們是全新的人造物品:一種活的、可編程的生物。」

研究人員藉助超級電腦,利用特定算法設計青蛙心臟和皮膚的細胞組合方式。

研究人員先分配一種希望得到的結果,比如有移動能力的機械人,這個算法將給出數千種可能的設計。從中淘汰掉最差的設計,選出看起來最好的設計,並進一步優化。設計確定後,研究人員提取一種非洲爪蛙胚胎的細胞,用微型鉗子和電極將它們按照設計組合在一起。研究人員看到,造出的細胞團真的可以像電腦模擬的結果一樣移動。皮膚細胞起到支架的作用,心臟細胞的收縮共同推動機械人的移動。

這些生物機械人在液體環境中可存活一周左右,靠細胞原有的脂肪和蛋白質為動力,無需額外營養。

為了減少移動阻力,其中一個設計的細胞團的中心留了個孔洞。結果研究人員發現這個洞順便可以裝載小物體,機械人的移動的同時也達到了運送物體的目的。實驗結果也和電腦模擬的效果一致。

研究人員稱,儘管稱這些機械人是「有生命」的,但這要看如何定義「生命」。它們沒有生殖器官,不能繁殖。當養份耗盡後,這些細胞就是一團死亡的細胞。這意味著這種機械人是可降解的,這是相對現在的塑料或金屬機械人的一個優勢。

研究者稱,根據設計者的意圖,這種機械人也可以被設計稱「生化武器」。隨著這個領域的發展,職業道德的規範也必須同步更新,並確保實施。

當然已經有很多積極的潛在用途在等待開發,比如清除毒素、輻射污染、清理海洋塑料垃圾、清理動脈粥樣硬化等。

這份研究近期發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上,研究團隊也在網絡代碼庫Github上公開了機械人設計算法的代碼。◇