全球首个用细胞做成的活体机器人，已经诞生了。
不是设想，不是科幻，是实实在在登上顶级期刊的科学研究。
而且不用金属、塑料打造，采用青蛙表皮细胞和心脏细胞重组。
这就是顶级期刊《美国科学院院报》(PNAS)最新发表的惊人研究，来自美国佛蒙特大学和塔弗茨大学团队。
论文通讯作者约书亚·邦加（JoshuaBongard）说：
它们既不是传统的机器人，也不是已知的动物物种。这是一种活的、可编程的有机体。
合著者迈克尔·莱文（MichaelLevin）也表示：
这是全新的生命形式。它们从未在地球上出现过。
这些机器人，被命名为Xenobots。
研究者认为，其在水性介质中行动的特性，展示了未来无限的可能性：清理海洋中的微塑料污染，作为可生物降解的药物输送机器人等等。
但当它被展示在大众面前时，立即引起了许多人的恐慌。
是的，有科幻电影《异形》、《异星觉醒》内味了。网友纷纷表示：吓死我了。
外媒《连线》则用四个字来形容：毛骨悚然。
活体机器人，到底是怎么一回事？
Xenobots：首个活体机器人这个名叫Xenobot的“异形机器人”，长度不到1毫米，是非洲爪蛙心脏细胞（收缩细胞）和表皮细胞（被动细胞）的结合。
结合的依据，是佛蒙特大学的超级计算机集群DeepGreen设计出来的模型。
研究人员在这个具有台笔记本电脑计算能力的集群上演算了一种进化算法。
在反复试验当中，用类似自然选择的方式，将性能较差的模型设计剔除。
代码已开源，地址见文末
这两种细胞都是研究人员从爪蛙胚胎干细胞中分化得到的。
研究人员先将胚胎细胞切开。
细胞被切开的两个部分，单独进行培养。
而后将二者慢慢进行重建。
最后，按照超级计算机模拟出来的设计，用镊子和电极对这个重塑的细胞进行“雕琢”。
所重塑的细胞形状各异，有的是楔形，有的是拱形。
在下图中，顶部的绿色部分是被动细胞，而底部红、绿交替的部分便是主动细胞。
△绿色为表皮细胞，红色为心脏细胞
通过心脏细胞产生的收缩，Xenobot能在水性介质中移动。
△已调整为8倍速
不单单能直线行进，也能转圈圈。
不同于金属、塑料打造的机器人，Xenobot是完全可生物降解的。
并且，它还具有自我修复能力。
论文通讯作者JoshuaBongard介绍：
我们把机器人切成了两半，结果它不仅能把自己缝合起来，其后还能继续活动。
有趣的是，如果你将这个机器人翻转过来，它就像乌龟翻了个个儿背朝下，会失去移动能力。
一、新型人工制品：一种活的可编程生物科学家利用从青蛙胚胎中提取的活细胞在UVM的超级计算机上进行设计，然后由塔夫茨大学的生物学家进行组装和测试。
xenobots的大小只有几毫米，能按照计算机程序设计的路线移动，还能负载一定的重量。
与传统机器人不同，xenobots不是由金属、混凝土或塑料制成，而是%由青蛙细胞创造出的一种新生命体。它们是一种新的人工作制品：一种活的可编程生物。
未来的某一天，它们可以被用于各种任务，例如寻找放射性污染、在海洋中收集微塑料或者在人的动脉中刮擦斑块。
从农业时代开始，人类就开始在为自己的利益操纵生物，遗传基因编辑正变得越来越普遍，并且在过去几年中，已经人工组装了一些人造生物，复制了已知动物的体型。
但研究小组在论文中写道：“这是人类有史以来第一次从头开始完全设计生物机器。”
二、%青蛙基因组成活体机器人为了能让xenobots按照科学家指定的方式移动，研究团队在UVM的VermontAdvancedComputingCore的DeepGreen超级计算机集群上进行了数月的处理，并使用了一种进化算法为xenobots创建了数千个候选设计。
当程序运行时，受青蛙皮肤细胞和心脏细胞的生物性驱动，xenobots会产生运动趋势。
通过计算机一遍又一遍的将数百个模拟细胞重新组装成无数种形式和体型，科学家们确定了最优的设计方案。
在MichaelLevin的领导下，塔夫茨大学生物中心的团队和显微外科医生DouglasBlackiston将测试从计算机转移到现实中。
首先，他们收集了从非洲蛙（非洲爪蟾）的胚胎中收获的干细胞，将它们分成单个细胞，并进行孵育。然后使用微型镊子和电极，将细胞切割，并在显微镜下连接成计算机设计的方案模型。
这些细胞组成了自然界中从未见过的生物体形态，并开始协同工作。
青蛙的皮肤细胞成为了更为被动的结构，心肌细胞则通过收缩在计算机设计的指导下促使机器人有序的向前运动。
这些重新配置的生物体能够以连贯的方式移动，并能在数天或数周内探索水中环境，并依靠胚胎储能。
不过，如果活体机器人被翻过来，像甲虫背部朝下那样，它们就无法继续移动了，也不能自己翻身。
后来的测试表明，xenobots还能自发的进行团队合作将测试物体推到中央位置。它们合体行动时还会自发组成中间有孔的形状，以减少前进的阻力。
在这些模拟版本中，科学家们将这个孔重新定位为可携带物体的“口袋”。
三、可降解、无污染、能自愈UVM的计算机科学与复杂系统中心系教授Bongard说：“这是朝着使用计算机设计的生物体进行智能药物输送迈出的一步。”
传统金属或塑料原材料制成的机器人虽然更加强大或者灵活，但同时也会影响生态和人类的健康。
Bongard说：“活组织的缺点是它薄弱并且会降解，但是生物体不断再生衍进已经有了45亿年的时间经验，生物体的死亡通常是无害的。”
这种机器人是完全可降解的，当它们完成七天的工作使命后，只是一些死了的皮肤细胞而已。
科技产品虽然功能强大，但被破坏后都无法再继续使用。比如笔记本电脑，如果将电脑劈成两半，是无法再进行运算的。
但xenobots不同，科学家将它们切成两半后观察到，这些机器人居然会自我愈合，然后毫发无伤的继续按照既定路线前进。这显然是普通机器人无法做到的。
四、打破默认细胞结构，全新生物形式诞生MichaelLevin说：“正如我们所展示的，这些青蛙细胞可以组成任何有趣的生物形式，这与它们的默认解剖结构完全不同。”
为了使有机体得以发展和发挥功能，许多信息共享与合作（有机计算）一直在细胞内和细胞间进行，而不仅限于神经元内。
这些新兴的几何特性是由生物电，生化和生物力学过程所塑造的，这些过程可以重新配置，从而实现了新颖的生物形式。
科学家们认为，他们提出的工作“用于设计可重构生物的可扩展管道”是将对生物电代码的见解应用于生物学和计算机科学的第一步。
MichaelLevin认为，从基因组织上来看，xenobots的本质是青蛙，它%由青蛙的DNA组成，但它们却不是青蛙。他说：“构建异种机器人是迈向破解‘形态学代码’的一小步，提供了更深入了解生物的整体组织方式以及它们如何根据其历史和环境来计算和存储信息。”
这项研究由佛蒙特大学计算机科学系教授约书亚·邦加的团队主导。
论文一作是山姆·克里格曼。佛蒙特大学博士研究生，致力于进化机器人的研究。
△山姆·克里格曼（SamKriegman）
通讯作者约书亚·邦加教授博士毕业于苏黎世大学，现在是佛蒙特大学计算机科学系教授，形态演化与认知实验室负责人，研究重点是进化机器人技术，进化计算和物理模拟。
△约书亚·邦加（JoshBongard）
而组装机器人的工作，主要由塔夫茨大学生物系教授迈克尔·莱文团队完成。
△迈克尔·莱文（MichaelLevin）
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