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活體機器人學(xué)會生孩子:AI 進化算法加持變身吃豆人,已經(jīng)繁殖到“曾孫”

量子位 2021/11/30 17:06:19 責(zé)編:汪淼

AI 幫活體機器人生出了孩子。

完全由活體細(xì)胞組成、有結(jié)構(gòu)、可編程、能移動的 Xenobots,今年又進化出了新的能力。

自我復(fù)制繁衍

去年就把網(wǎng)友「嚇?biāo)馈沟?Xenobots,這次又讓人情不自禁聯(lián)想到科幻電影中人類的末日:

活體機器人,怎么生娃?

Xenobots 本身是有數(shù)千個非洲角蟾的胚胎細(xì)胞組成的一個細(xì)胞團。

如果是正常的繁衍過程,這些胚胎細(xì)胞最終會發(fā)育成蝌蚪的不同部分。

但是,來自美國佛蒙特大學(xué)和塔弗茨大學(xué)團隊,將原始胚胎細(xì)胞切割出不同部分,并按照計算機模擬出的結(jié)構(gòu)進行重建,人為“生產(chǎn)”出了這種新的生命。

一盞新的大門打開了。

細(xì)胞團擁有青蛙的基因組,但是,它們卻沒有選擇成為蝌蚪。

這些由計算機設(shè)計出來的細(xì)胞集合結(jié)構(gòu),以一種看上去像是集體智慧的舉動,做出了令人震驚的事情。

比如,自發(fā)地進行復(fù)制。

已經(jīng)發(fā)育成熟的細(xì)胞群處在一群零散胚胎細(xì)胞中時,會自發(fā)把這些離散細(xì)胞堆在一起。

如果這個「堆」足夠大,這些細(xì)胞群就能發(fā)育成會游泳、帶纖毛的后代。

只是,這個過程不確定性較大。

溫度范圍、胚胎細(xì)胞的密集度、成熟細(xì)胞群的數(shù)量和隨機行為、溶液的粘度、培養(yǎng)皿的幾何形狀表面,以及污染等等都會影響復(fù)制。

所以初代 Xenobots 的復(fù)制,最多只能持續(xù)兩輪。

如何突破這個難題呢?AI 此時登場了。

AI 幫助機器人

球狀結(jié)構(gòu)的細(xì)胞團不利于繁衍,那么是不是可以試試其他形狀?

研究團隊在弗吉尼亞大學(xué)的 Deep Green 超級計算機上,用 AI 模型模擬測試了數(shù)十億種身體形狀,三角形、正方形、金字塔、海星…

目的就是找到允許細(xì)胞群進行多輪復(fù)制的有效形狀。

具體來講,研究人員使用一種進化算法,從隨機狀態(tài)的細(xì)胞群開始,讓系統(tǒng)自行進化具有自我復(fù)制能力的細(xì)胞群。

然后根據(jù)結(jié)果篩選出持續(xù)復(fù)制最久的細(xì)胞群構(gòu)型。

誰在復(fù)制繁衍這條路上走最遠,誰就是贏家。

實驗結(jié)果顯示,繁衍能力最強的 D 構(gòu)型,已經(jīng)能夠復(fù)制到第四代。

而它的形狀,就像經(jīng)典游戲中的吃豆人。

人類也第一次在細(xì)胞或生物體的尺度上觀察到運動學(xué)自我復(fù)制。

這真的是末日開端嗎?

看到這里,想必不少人已經(jīng)感到后背發(fā)涼:人造生命、集體智慧、自我復(fù)制。

下一步會走向失控毀滅嗎?

國外已經(jīng)吵翻了天。

▲ T1000 是電影終結(jié)者系列中的機器人

而要回答這個問題,首先要明確 Xenobots 是不是真的具有智能?

參與這個項目的研究人員對這個問題顯得十分謹(jǐn)慎。

他們更愿意將 Xenobots 稱為編程工程生物,所謂“智能”,只存在于設(shè)計和編程階段,而不是在 Xenobots 中。

也就是說研究人員認(rèn)為這種活體機器人,是沒有智慧可言的。

但他們還表達了另一種看法:

Xenobots 已經(jīng)清楚證明,生命系統(tǒng)中存在著一個未知的空間。我們發(fā)現(xiàn)了會走路的機器人;我們發(fā)現(xiàn)了會游泳的機器人?,F(xiàn)在,我們又發(fā)現(xiàn)了可以運動、可以自我復(fù)制的異形機器人。未來還會有什么發(fā)現(xiàn)呢?

在生命的表面之下,還隱藏著更多令人驚訝的行為,等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。

而這種所謂的“未知空間”,是否是智能的另一種表現(xiàn)形式?機器和有機體之間的界限是不是越來越模糊?

現(xiàn)在沒人能夠解答。

說到底,Xenobots 的復(fù)制仍然是自發(fā)自動的,個中原因科學(xué)家一直不清楚,這次的新進展,也只是使用輔助手段改良這個過程。

那么這項研究到底有什么意義?

至少有兩層。

首先是 Xenobots 本身,可編程、可移動的特性,使它具有承擔(dān)運送任務(wù)的潛質(zhì),比如將藥物精準(zhǔn)運送到靶細(xì)胞來治療疾病。

另外一層意義是在計算機科學(xué)領(lǐng)域。

這次的實驗結(jié)果已經(jīng)表明,對于結(jié)構(gòu)、功能的設(shè)計,AI 有著比人類更高的效率和智慧。

所以,類似研究方法和工具以后可以應(yīng)用在多個領(lǐng)域,比如建筑、機械,甚至是設(shè)計性能更好的人造器官。

所以,對于這項研究,你怎么看?

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