'หุ่นยนต์มีชีวิต' ที่ออกแบบโดย AI มอบรากฐานใหม่ที่มีศักยภาพสำหรับเวชศาสตร์ฟื้นฟู

หากการสืบพันธุ์เป็นจุดเด่นของชีวิต "หุ่นยนต์ที่มีชีวิต" ตัวแรกของโลกอาจเพิ่งก้าวออกจากจานเพาะเชื้อในเมืองเบอร์ลิงตัน รัฐเวอร์มอนต์ เป็นที่ยอมรับว่า "ก้าวออกไป" อาจเกินจริง ("ซีโนบอท" ที่ออกแบบโดย AI กลิ้งไปมาในจานอย่างไม่เป็นระเบียบแทน) อย่างไรก็ตาม พวกเขาสามารถบรรลุสิ่งที่น่าทึ่งมากในกระบวนการนี้ สิ่งมีชีวิตรูปร่างเล็ก Pac-Man รวบรวมสเต็มเซลล์ของกบจากสารละลายที่พวกมันว่ายน้ำและสร้างสำเนาของตัวเองขึ้นมา ซึ่งไม่อาจกล่าวเกินจริงได้

ทีมงานที่รับผิดชอบในการพัฒนา - จากมหาวิทยาลัยเวอร์มอนต์, มหาวิทยาลัยทัฟส์ และสถาบัน Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด - สร้างขึ้นจากการวิจัยที่พวกเขาเปิดเผยเมื่อปีที่แล้ว เมื่อพวกเขาสร้างหุ่นยนต์ตัวแรกที่สร้างขึ้นจากเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด ( เซลล์ที่ใช้นำมาจากตัวอ่อนกบ) แม้ว่าหุ่นยนต์ในช่วงแรกๆ เหล่านี้จะมีโครงสร้างแบบออร์แกนิกล้วนๆ แต่ก็ไม่ถือว่าเป็นสิ่งมีชีวิตเนื่องจากไม่มีความสามารถในการจำลองตัวเองได้ ซึ่งเป็นหนึ่งในลักษณะพื้นฐานที่สุดของสิ่งมีชีวิต

ทุกอย่างเปลี่ยนไปในปีนี้

รูปแบบชีวิตใหม่

ในความพยายามที่จะทำให้ซีโนบอทของพวกเขามีชีวิตขึ้นมา ดร.แซม ครีกแมน ผู้นำร่วมของทีมได้ว่าจ้าง AI ที่มหาวิทยาลัยเวอร์มอนต์ และขอให้ออกแบบโครงสร้างหลักของซีโนบอท “AI มีการออกแบบแปลกๆ ขึ้นมาหลังจากห่างหายไปนานหลายเดือน” Kriegman กล่าว “รวมถึงการออกแบบที่คล้ายกับ Pac-Man ด้วย” มันไม่ใช้งานง่ายมาก มันดูเรียบง่ายมาก แต่ไม่ใช่สิ่งที่วิศวกรที่เป็นมนุษย์จะทำได้ ทำไมปากเล็กนิดเดียว? ทำไมไม่ห้า?

แม้จะมีคำถามเกี่ยวกับการออกแบบที่เสนอโดย AI แต่ผลลัพธ์เหล่านี้ก็ยังถูกใช้เพื่อสร้างซีโนบอทตัวแม่ พ่อแม่คนนี้สามารถสร้างลูกและสร้างหลานต่อไปได้ สิ่งที่น่ากลัว ไม่ใช่แค่ว่าเราได้สร้างหุ่นยนต์จำลองตัวเองขึ้นมาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหุ่นยนต์อีกตัวที่เราสร้าง (AI) ที่ออกแบบมาเพื่อเราด้วย Douglas Blackiston, Ph.D. ผู้ซึ่งรวบรวมพ่อแม่ซีโนบอตกล่าวว่า 'ผู้คนคิดมานานแล้วว่าเราหาหนทางทุกวิถีทางที่ชีวิตสามารถสืบพันธุ์หรือทำซ้ำได้' แต่นี่เป็นสิ่งที่ไม่เคยมีใครสังเกตเห็นมาก่อน ก่อน.'

ในปัจจุบัน ความคิดเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่มนุษย์สร้างขึ้นและจำลองตัวเองได้อาจทำให้บางคนต้องสั่นสะท้าน อย่างไรก็ตาม เราไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับผู้บุกรุกในรูปแบบ Pac-Man ที่จะยึดครองโลกนี้ ระบบการจำลองตัวเองที่ใช้โดย xenobots นั้นยังไม่เกิดขึ้นจริงอย่างสมบูรณ์ โดยกระบวนการจะตายไปหลังจากผ่านไปสองสามชั่วอายุคน อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพนี้มีความลึกซึ้งอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการแพทย์

ซีโนบอทและเวชศาสตร์ฟื้นฟู 

เวชศาสตร์ฟื้นฟูเป็นคำที่ครอบคลุมการรักษาที่มุ่งเป้าไปที่เนื้อเยื่อที่เสียหาย โดยมุ่งเน้นที่การเลือกเซลล์ทดแทนและการซ่อมแซมเป็นส่วนใหญ่ โดยมีวัตถุประสงค์หลักคือการฟื้นฟู จึงมักถูกมองว่าเป็นยาต่อต้านวัย อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ขัดขวางไม่ให้เราพัฒนาอย่างมีประสิทธิภาพก็คือการไม่สามารถบอกเซลล์ได้อย่างแม่นยำว่าเราต้องการให้พวกเขาทำอะไร

งานที่ทำที่มหาวิทยาลัยเวอร์มอนต์ทำให้เราใกล้ชิดกันมากขึ้น

เซลล์กบตัวอ่อนที่ซีโนบอตรวบรวมได้ปกติจะพัฒนาเป็นหนังกบ อย่างไรก็ตาม เซลล์เหล่านั้นอยู่ในมือของทีมเวอร์มอนต์ Michael Levin, Ph.D. ผู้นำร่วมของการวิจัยกล่าวว่า "เรากำลังนำสิ่งเหล่านี้ไปไว้ในบริบทใหม่" 'เรากำลังให้โอกาสพวกเขาจินตนาการถึงความเป็นหลายเซลล์ของพวกเขาใหม่'

แม้ว่าเซลล์จะมีจีโนมเหมือนกบ แต่พวกมันก็หลุดพ้นจากวิถีทางชีววิทยาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า และสามารถใช้ความฉลาดทางพันธุกรรมโดยรวมของพวกมันเพื่อบรรลุสิ่งอื่นโดยสิ้นเชิง 'เรากำลังพยายามทำความเข้าใจทรัพย์สินนี้' บองการ์ดกล่าว 'สิ่งสำคัญสำหรับสังคมโดยรวมคือเราต้องศึกษาและเข้าใจว่าสิ่งนี้ทำงานอย่างไร'

อย่างแท้จริง. เมื่อคุณเชื่อมโยงความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับโครงสร้างเซลล์เข้ากับความสามารถของ AI ในการสร้างเครื่องมือทางชีววิทยาตามคำสั่ง ในไม่ช้า เราอาจสามารถควบคุมเซลล์ของเราเองได้มากกว่าที่เราเคยมีมาก่อน การวิจัยที่ดำเนินการโดยทีมรัฐเวอร์มอนต์ให้ เรามีความสามารถที่จะต่อสู้กับการทำลายล้างของการแก่ชราของเซลล์และเพิ่มอายุยืนยาวของมนุษย์

'ถ้าเรารู้วิธีบอกให้กลุ่มเซลล์ทำในสิ่งที่เราต้องการให้พวกเขาทำ ท้ายที่สุดแล้ว นั่นก็คือเวชศาสตร์ฟื้นฟู' Levin กล่าว 'นั่นคือวิธีแก้ปัญหาการบาดเจ็บที่กระทบกระเทือนจิตใจ ความพิการแต่กำเนิด มะเร็ง และการแก่ชรา ปัญหาต่างๆ เหล่านี้เกิดขึ้นที่นี่ เพราะเราไม่รู้ว่าจะทำนายและควบคุมกลุ่มของเซลล์ที่กำลังจะสร้างได้อย่างไร Xenobots เป็นแพลตฟอร์มใหม่สำหรับการสอนเรา

ทำให้เทคโนโลยีต่อต้านวัยกลายเป็นความจริง

ในช่วงเริ่มต้นนี้ เป็นการยากที่จะเข้าใจถึงการใช้งานที่เป็นไปได้ของ xenobots อย่างแท้จริง 'สิ่งที่เราทำได้คือพิจารณาถึงข้อดีที่เทคโนโลยีนี้มีเหนือหุ่นยนต์แบบดั้งเดิม' Bongard กล่าว 'ซึ่งก็คือพวกมันมีขนาดเล็ก ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และมีความสุขเมื่ออยู่ในน้ำ' ในขณะที่อาจทำให้พวกมันดีต่อการทำฟาร์ม การผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง หรือ การแยกเกลือออกจากน้ำด้วยต้นทุนต่ำ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเทคโนโลยีต่อต้านวัยจะเป็นหนึ่งในประเด็นหลักของการวิจัยในอนาคต โอกาสที่จะขจัดความเจ็บป่วยที่เกี่ยวข้องกับอายุไว้ในหนังสือประวัติศาสตร์นั้นแน่นอนว่าดึงดูดใจทีมวิจัยได้เพียงพอก่อนที่คุณจะคิดถึงรางวัลทางการเงินด้วยซ้ำ

เวชศาสตร์ฟื้นฟูอาจยังไม่เกิดขึ้นบนขอบฟ้า แต่ด้วยการถือกำเนิดของซีโนบอทที่จำลองตัวเองได้ เราจึงก้าวกระโดดครั้งใหญ่อย่างแน่นอน ด้วยความเป็นไปได้ที่เซลล์ของเราเองสามารถถูกปรับเปลี่ยนเพื่อต่อสู้กับลักษณะเฉพาะของความชรา ไม่เพียงแต่เราจะมีอายุยืนยาวขึ้นเท่านั้น แต่เรายังสามารถเพลิดเพลินกับมันได้มากขึ้นอีกด้วย คุณสามารถรักษาร่างกายให้แข็งแรงและมีสุขภาพดีได้ในช่วงอายุสามร้อยปีของคุณ ดังนั้นคุณอาจต้องการจริงจังกับ Pac-Man มากขึ้นอีกสักหน่อยในครั้งต่อไปที่คุณเล่นมัน เพราะลูกพี่ลูกน้องของมัน นั่นคือ xenobot ที่อาจจะนำน้ำอมฤตแห่งชีวิตมาสู่คุณในอนาคตอันไม่ไกลนัก

อ้างอิง:

1. R. D. Kamm และคณะ มุมมอง: คำมั่นสัญญาของระบบสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมหลายเซลล์ เอพีแอล ไบโอเอ็ง. 2, 040901 (2018)

2. D. Blackiston และคณะ แพลตฟอร์มเซลลูลาร์สำหรับการพัฒนาเครื่องจักรมีชีวิตสังเคราะห์ วิทยาศาสตร์ หุ่นยนต์ 6, eabf1571 (2021)

3. J. Losner, K. Courtemanche, J. L. Whited, การวิเคราะห์ข้ามสายพันธุ์ของผู้ไกล่เกลี่ยอย่างเป็นระบบในการซ่อมแซมและการสร้างเนื้อเยื่อที่ซับซ้อน เอ็นพีเจ รีเจน ยา 6, 21 (2021)

4. S. Kriegman, D. Blackiston, M. Levin, J. Bongard, ไปป์ไลน์ที่ปรับขนาดได้สำหรับการออกแบบสิ่งมีชีวิตที่กำหนดค่าใหม่ได้ โปรค Natl. อคาด. วิทยาศาสตร์ สหรัฐอเมริกา 117, 1853–1859 (2020)

5. V. Zykov, E. Mytilinaios, B. Adams, H. Lipson, วิทยาการหุ่นยนต์: เครื่องจักรที่สร้างตัวเองได้ ธรรมชาติ 435, 163–164 (2005)

6. Z. Qu et al. สู่แบตเตอรี่ไมโครสเกลประสิทธิภาพสูง: การกำหนดค่าและการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุอิเล็กโทรดโดยแพลตฟอร์มการวิเคราะห์ในแหล่งกำเนิด วัสดุกักเก็บพลังงาน 29, 17–41 (2020)

7. ถาม Wu และคณะ Organ-on-a-chip: ความก้าวหน้าล่าสุดและแนวโน้มในอนาคต ชีวการแพทย์ อังกฤษ ออนไลน์ 19, 9 (2020)

8. E. Garreta และคณะ คิดใหม่เกี่ยวกับเทคโนโลยีออร์แกนอยด์ผ่านวิศวกรรมชีวภาพ แนท. เมเตอร์. 20, 145–155 (2021)

9. Y. Han et al. เซลล์ต้นกำเนิดจาก Mesenchymal สำหรับเวชศาสตร์ฟื้นฟู เซลล์ 8, 886 (2019)

10. S. F. Gilbert, S. Sarkar, Embracing complexity: Organicism สำหรับศตวรรษที่ 21 นักพัฒนา ดีน. 219, 1–9 (2000)

11. G. S. Hussey, J. L. Dziki, S. F. Badylak, วัสดุที่ใช้เมทริกซ์นอกเซลล์สำหรับเวชศาสตร์ฟื้นฟู แนท. สาธุคุณเมเตอร์ 3, 159–173 (2018)