제노봇

Xenobot
제노봇
A xenobot in simulation and reality.png
시뮬레이션(왼쪽)에서 발견된 제노봇 설계와 개구리 피부(녹색)와 심장 근육(빨간색)으로 구성된 배치 유기체(오른쪽)
산업로봇공학, 합성생물학
적용의료, 환경 교정
치수마이크로스케일
연료원영양소
자주 추진네
구성 요소들개구리세포
발명가샘 크리그먼, 더글러스 블랙리스턴, 마이클 레빈, 조쉬 봉가드
발명된2020

아프리카 발톱이 달린 개구리(제노푸스 레비스)의 이름을 딴 제노봇은 컴퓨터가 원하는 기능을 수행하도록 설계하고 서로 다른 생물조직을 결합해 만든 합성생명체다.[1][1][2][3][4][5][6]제노봇이 로봇이든, 유기체든, 아니면 다른 어떤 것이든 간에, 전적으로 과학자들 사이에서 논쟁의 대상으로 남아 있다.

기존 Xenobots

최초의 제노봇은 더글러스 블랙리스톤이 샘 크리그먼이 개발한 AI 프로그램에 의해 생성된 청사진에 따라 만들었다.[3]

지금까지 만들어진 제노봇은 폭이 1밀리미터(0.039인치)도 안되고 피부세포와 심장근육세포 두 가지로 구성돼 있는데 둘 다 초기(블라스툴라 단계) 개구리 배아에서 채취한 줄기세포에서 유래한 것이다.[7]피부 세포는 단단한 지지대를 제공하며 심장 세포는 작은 모터 역할을 하며, 수축하고 부피가 팽창하여 제노봇을 앞으로 나아가게 한다.제노봇의 몸의 형태와 피부 및 심장 세포의 분포는 시행착오의 과정(진화 알고리즘)을 사용하여 특정 작업을 수행하기 위해 시뮬레이션에서 자동으로 설계된다.Xenobots는 걷고, 수영하고, 펠릿을 밀고, 탑재물을 운반하고, 그들의 접시 표면에 흩어진 잔해를 깔끔하게 쌓기 위해 무리 지어 함께 일하도록 설계되었다.그들은 음식 없이 몇 주 동안 살아남을 수 있고 열상을 입은 후에 스스로 치유할 수 있다.[2]

다른 종류의 모터와 센서는 제노봇에 통합되었다.제노봇은 심장근육 대신 섬유를 자라게 할 수 있으며 수영의 작은 노로 사용할 수 있다.[8]그러나, Cilia-driven Xenobot 이동은 현재 심장-구동 Xenobot 이동보다 통제할 수 있는 것이 적다.[9]RNA 분자는 또한 분자 기억을 주기 위해 제노봇에 도입될 수 있다: 행동 중 특정 종류의 빛에 노출되면 형광 현미경으로 볼 때 미리 지정된 색상을 발광한다.[9]

제노봇은 또한 자가복제할 수 있다.제노봇은 환경에서 느슨한 세포를 모아 같은 기능을 가진 새로운 제노봇으로 만들 수 있다.[10][11][12]

잠재적 응용 프로그램

현재, 제노봇은 세포들이 어떻게 모폴로제시 동안 복잡한 몸을 만들기 위해 협력하는지를 이해하는 과학적인 도구로 주로 사용된다.[1]그러나 현재 Xenobot의 행동과 생체적합성은 미래에 배치될 수 있는 몇 가지 잠재적 애플리케이션을 시사한다.

제노봇이 개구리 세포로만 구성되어 있다는 점을 감안하면 생분해성이 있다.그리고 무리의 xenobots는 경향이 있기 위해 일을 함께 하는 것을 미세한 사료에서 그들의 접시에 중앙 piles,[2]그것은 추측들이 미래의 xenobots 수 있을 수 있는 것과 똑같은 문제로 microplastics의 바다:을 발견하고 작은 조각의 플라스틱에 큰 공의 플라스틱은 전통적인 보트나 무인 모으고 가져오는 것 ar에사이클링 센터전통적인 기술과 달리, 제노봇은 일을 하면서 더 많은 오염을 더하지 않는다: 그들은 그들의 조직에 자연적으로 저장된 지방과 단백질의 에너지를 사용하여 행동한다. 그것은 약 1주일 동안 지속되며, 그 시점에서 그들은 단순히 죽은 피부 세포로 변한다.[2]

표적 약물 전달과 같은 미래의 임상 애플리케이션에서 제노봇은 인간 환자 자신의 세포에서 만들어질 수 있으며, 이는 다른 종류의 미세로봇 전달 시스템의 면역 반응 도전을 우회하게 될 것이다.그러한 제노봇은 잠재적으로 동맥에서 플라그를 긁는 데 사용될 수 있으며, 추가적인 세포 유형과 생명 공학, 질병의 위치 파악 및 치료에 사용될 수 있다.

갤러리

  • 수동형(사이안)과 수축형 복셀(빨간색)으로 구성된 보행 유기체를 위해 컴퓨터가 설계한 설계도면 100개.

  • AI 방법은 시뮬레이션(상단 열)에서 다양한 후보 생명체를 자동으로 설계해 원하는 기능을 수행하게 하고, 이후 셀 기반의 시공 툴킷을 이용해 전달 가능한 설계를 만들어 예측된 동작으로 생활 시스템(하단 열)을 실현한다.

  • 키가 큰 네발 달린 제노봇

  • 바로 위에서 제조된 유기체는 심장근육(지금은 붉게 빛난다)으로 층을 이룬다.AI는 이 유기체의 전체적인 형태는 물론 근육의 위치까지 파악해 전방 움직임을 만들어냈다.

  • 두 개의 근육 뒷다리를 가진 제조된 유기체는 계산 설계 알고리즘에 의해 발견되는 수동적(피부; 녹색)과 수축적(심장; 적색) 조직의 가장 견고하지만 안정적이고 에너지 효율적인 구성이었다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b c "Meet Xenobot, an Eerie New Kind of Programmable Organism". Wired. ISSN 1059-1028.
  2. ^ a b c d Kriegman, Sam; Blackiston, Douglas; Levin, Michael; Bongard, Josh (13 January 2020). "A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms". Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (4): 1853–1859. doi:10.1073/pnas.1910837117. ISSN 0027-8424. PMC 6994979. PMID 31932426.
  3. ^ a b Sokol, Joshua (2020-04-03). "Meet the Xenobots: Virtual Creatures Brought to Life". The New York Times.
  4. ^ Sample, Ian (2020-01-13). "Scientists use stem cells from frogs to build first living robots". The Guardian.
  5. ^ Yeung, Jessie (2020-01-13). "Scientists have built the world's first living, self-healing robots". CNN.
  6. ^ "A research team builds robots from living cells". The Economist.
  7. ^ Ball, Philip (25 February 2020). "Living robots". Nature Materials. 19 (3): 265. Bibcode:2020NatMa..19..265B. doi:10.1038/s41563-020-0627-6. PMID 32099110.
  8. ^ "Living robots made from frog skin cells can sense their environment". New Scientist.
  9. ^ a b Blackiston, Douglas; Lederer, Emma; Kriegman, Sam; Garnier, Simon; Bongard, Joshua; Levin, Michael (31 March 2021). "A cellular platform for the development of synthetic living machines". Science Robotics. 6 (52): 1853–1859. doi:10.1126/scirobotics.abf1571. PMID 34043553. S2CID 232432785.
  10. ^ Kriegman, Sam; Blakiston, Douglas; Levin, Michael; Bongard, Josh (7 December 2021). "Kinematic self-replication in reconfigurable organisms". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (49). doi:10.1073/pnas.2112672118. Retrieved 1 December 2021.
  11. ^ "These living robots made of frog cells can now reproduce, study says". Washington Post. ISSN 0190-8286. Retrieved 2021-12-01.
  12. ^ "Team Builds First Living Robots That Can Reproduce". November 29, 2021. Retrieved December 1, 2021.