活體機(jī)器人學(xué)會(huì)生孩子:AI 進(jìn)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(jī)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(dòng)的 Xenobots,今年又進(jìn)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(lèi)的末日:

活體機(jī)器人,怎么生娃?

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

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

但是,來(lái)自美國(guó)佛蒙特大學(xué)和塔弗茨大學(xué)團(tuán)隊(duì),將原始胚胎細(xì)胞切割出不同部分,并按照計(jì)算機(jī)模擬出的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重建,人為“生產(chǎn)”出了這種新的生命。

一盞新的大門(mén)打開(kāi)了。

細(xì)胞團(tuán)擁有青蛙的基因組,但是,它們卻沒(méi)有選擇成為蝌蚪。

這些由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出來(lái)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(dòng),做出了令人震驚的事情。

比如,自發(fā)地進(jìn)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(shí),會(huì)自發(fā)把這些離散細(xì)胞堆在一起。

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

只是,這個(gè)過(guò)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(jī)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(huì)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(gè)難題呢?AI 此時(shí)登場(chǎng)了。

AI 幫助機(jī)器人

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

研究團(tuán)隊(duì)在弗吉尼亞大學(xué)的 Deep Green 超級(jí)計(jì)算機(jī)上,用 AI 模型模擬測(cè)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(jìn)行多輪復(fù)制的有效形狀。

具體來(lái)講,研究人員使用一種進(jìn)化算法,從隨機(jī)狀態(tài)的細(xì)胞群開(kāi)始,讓系統(tǒng)自行進(jìn)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(shuí)在復(fù)制繁衍這條路上走最遠(yuǎn),誰(shuí)就是贏家。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,繁衍能力最強(qiáng)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(lèi)也第一次在細(xì)胞或生物體的尺度上觀察到運(yùn)動(dòng)學(xué)自我復(fù)制。

這真的是末日開(kāi)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(huì)走向失控毀滅嗎?

國(guó)外已經(jīng)吵翻了天。

▲ T1000 是電影終結(jié)者系列中的機(jī)器人

而要回答這個(gè)問(wèn)題,首先要明確 Xenobots 是不是真的具有智能?

參與這個(gè)項(xiàng)目的研究人員對(duì)這個(gè)問(wèn)題顯得十分謹(jǐn)慎。

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

也就是說(shuō)研究人員認(rèn)為這種活體機(jī)器人,是沒(méi)有智慧可言的。

但他們還表達(dá)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(gè)未知的空間。我們發(fā)現(xiàn)了會(huì)走路的機(jī)器人;我們發(fā)現(xiàn)了會(huì)游泳的機(jī)器人?,F(xiàn)在,我們又發(fā)現(xiàn)了可以運(yùn)動(dòng)、可以自我復(fù)制的異形機(jī)器人。未來(lái)還會(huì)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(jī)器和有機(jī)體之間的界限是不是越來(lái)越模糊?

現(xiàn)在沒(méi)人能夠解答。

說(shuō)到底,Xenobots 的復(fù)制仍然是自發(fā)自動(dòng)的,個(gè)中原因科學(xué)家一直不清楚,這次的新進(jìn)展,也只是使用輔助手段改良這個(gè)過(guò)程。

那么這項(xiàng)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(dòng)的特性,使它具有承擔(dān)運(yùn)送任務(wù)的潛質(zhì),比如將藥物精準(zhǔn)運(yùn)送到靶細(xì)胞來(lái)治療疾病。

另外一層意義是在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域。

這次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)表明,對(duì)于結(jié)構(gòu)、功能的設(shè)計(jì),AI 有著比人類(lèi)更高的效率和智慧。

所以,類(lèi)似研究方法和工具以后可以應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域,比如建筑、機(jī)械,甚至是設(shè)計(jì)性能更好的人造器官。

所以,對(duì)于這項(xiàng)研究,你怎么看?

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