Ято жабчета роботчета, които… ще спрат стареенето?

авг. 31, 2021 | Технологии

Ято жабчета роботчета, които… ще спрат стареенето?

31 август 2021 | Технологии

Те са футуристични, самолекуващи се миниатюрни биологични единици, създадени от стволовите клетки на жаби. Наричат ги „ксеноботове“. Могат да се придвижват в различни посоки, превозвайки полезен товар, учат се на колективно поведение, като лесно се превръщат в рояк.

Роботчета са…, ама не съвсем. Живи същества са…, но не точно. Изградени са от живи клетки, но са създадени на основата на същите принципи, чрез които обичайно се правят роботите.

Звучи като описание от страниците на фантастичен роман от 70-те, когато някак въображението за бъдещето се лееше извън днешните технологични рамки, нали? Е, това си е съвсем реалната характеристика на ксеноботовете.

В тяхното създаване допълват силите си по много смислен начин биологията и компютърните науки. Технологията, чрез която се „раждат“ ксеноботовете, наистина работи и те правят всичко изброено. Да, може би далеч от съвършенството, но напредват бързо, имат огромен потенциал, дори да удължат живота ни. Като същевременно отварят доста важни въпроси.

ксеноботове

Роботче в нужда се познава

Ето че второто поколение ксеноботове пристигна с още по-интересни резултати, само година след своите предшественици. Малките зверчета вече не само се движат в контролирана посока като ято. Добавена е възможността някое от тях да се сглобява наново от отделни групи. Миниатюрните робото-организми вече имат памет, умеят да записват информация.

Новите ксеноботове се движат по-бързо, ориентират се в различни среди, живеят доста по-дълго от предците си, запазвайки всички важни умения, на които бяха способни и те.

Добре де, наистина ли е възможно всичко това? Естествен въпрос в днешния информационен хаос, където човек няма как да отсее смислените начинания от гръмките заглавия и маркетинговите трикове.

 

Робот в торба не седи

Името им звучи доста маркетингово. „Ксено“ ще да е нещо чуждо, различно. А те са си биологични, органични, малки и странни групи живи клетки. Създадени така, все едно са роботи.

Проектът е на реномирания университет Тафтс и Университета на Върмонт. Светът научи за тяхното съществуване през май 2020-а.

Доста по-тихомълком беше представено второто им поколение в края на март тази година (научната публикация ще намерите тук). Технологията е изключително футуристична и перспективна, чак е странно, че не се говори толкова много за нея.

Може би защото се появява в едни години, които се оказаха учудващо първобитни. Докато продължаваме да борим опасни за вида ни заболявания с дистанция и парцалчета, криещи лицето, както преди векове. Естествено, науката винаги заслужава нови шансове, не се знае откъде ще дойде следващото революционно решение.

 

обикновена ноктеста жаба

Обикновена ноктеста жаба

На робота му е дебел вратът…

Xenopus laevis, или обикновената ноктеста жаба, се среща в Африка и Южна Америка. Не се отличава кой знае колко от братовчедите си, които познаваме у нас (ако сме ставали скоро от компютрите). Типично за нея е, че живее почти само във водата. Именно тази жаба е кръстник на ксеноботовете и… нещо като техен родител.

Биолозите от Тафтс изолират кожни и сърдечни стволови клетки от ембрионите на ноктестите жаби и ги оставят да се развиват. Поставени в благоприятни условия, те започват да се делят с много сериозна скорост. Само след няколко дни се превръщат в реснички, тънки косъмчета, които могат да се движат напред-назад или да се въртят в различни посоки. При хората тъкан, подобна на синтезираната по този начин, може да се намери в белите дробове, където задачата ѝ е да „избутва“ навън всякакви чужди тела.

 

 

Робот глава затрива

При ксеноботовете в началото тези реснички се превръщат в своеобразни крачета.

„В жабешкия ембрион тези клетки работят заедно, за да изградят поповата лъжичка“, казва проф. Майкъл Левин, водещ специалист по биология в проекта. „Ние използваме невероятната гъвкавост на групите от стволови клетки, чиято работа е да градят. Да се опитват да създават ново, рудиментарно тяло“.

И така, учените вадят клетките и просто ги оставят да се развиват и множат.

После пускат компютрите, за да следят еволюцията на целия процес.

„Извадени от „ролята“ им, виждаме тези клетки да се опитват да търсят нови приложения на заложения в гените им „хардуер“, на нишките, които изграждат, за да създадат движение. Изумително е как те светкавично влизат в нови роли, учат се на различни умения и поведения, без да минават през дългия обичаен път, по който се създават всички следващи стъпки от еволюцията на видовете“.

 

Бързата работа, срам за робота

Тук идва ролята на изкуствения интелект и компютърните технологии. Тяхната задача е да следят развитието на огромен брой клетъчни култури, като анализират поведението и възможностите на всяка от тях. Да моделират различни комбинации от кожни и сърдечни стволови клетки в зависимост от предназначението на съответния ксенобот.

Какъв е основният смисъл от алгоритмите в подобен тип изследвания? Че могат да спестят огромен брой проби и грешки. След като им се въведат началните параметри от създаването на няколко клетъчни култури, те могат да прекарат през „виртуалните си мозъци“ огромен брой други опити, да преценят в каква посока си струва да се правят допълнителни проби и къде всичко изглежда изгубено.

Явно по отношение на ксеноботовете те се оказват достатъчно добри, след като правят възможно толкова бързо да бъдат създадени миниатюрните роботи организми.

„Компютрите идват, за да преценят кое от всички възможни ята ксеноботчета може да изпълни най-добре дадена задача“, допълва изследователят Джошуа Бонгард. „Вярваме, че скоро те ще могат да вършат полезни задачи. Засега се справят само с най-простите проблеми, но на следващ етап ще сме способни да създаваме ксеноботове, които да пречистват океаните от микроскопични пластмаси, превръщайки ги в почва“.

 

ксеноботове

Впечатляваща е бързината, с която ксеноботовете се възстановяват след травма.

 

За всеки робот си има пътници

Както обяснява Дъг Блакистън, един от водещите специалисти в тази част на проекта, „ксеноботовете до голяма степен се създават по същия начин, по който и традиционните роботи. Единствената разлика е, че използваме клетки и тъкани, а не метални компоненти и чипове, за да заложим някакво предсказуемо поведение.

„Що се отнася до биологията, този подход ни помага да разберем как клетките комуникират и си взаимодействат с останалите и как бихме могли в бъдеще да контролираме това взаимодействие“.

„Можете да си представите потенциала на тази технология“, казва още Блакистън.

„Добавяйки биологични компоненти, с помощта на компютърен дизайн и 3Д принтер, вече ще е възможно да произвеждаме ята от живи машинки, способни да доставят лекарства в различни части от тялото, да „чистят“ дори най-малките кръвоносни съдове от плаки, да отстраняват избирателно туморните клетки.“

 

Роботът не ще молитва, а мотика

В началото се работи със сфери от по средно 3026 стволови клетки ± 180. Само четири дни по-късно клетките се диференцират, превръщат се в епителни. Размерът им достига до 500-600 микрометра, което е около половин милиметър. Благодарение на ресничките, ксеноботчетата могат да се движат доста бързо във воден разтвор – с повече от 100 микрометра в секунда или около 4 метра в час.

На петия ден част от малките роботчета са наранявани с хирургически инструменти. Дори и след като са разрязани през от диаметъра си, само след 5 минути сферичките възстановяват формата си.

Кучетата си лаят, роботът си върви

Ксеноботовете се оказват способни да се нагаждат към тясно пространство и да продължават да се движат напред, променяйки формата си според препятствието, пред което са изправени.

А що се отнася до съгласуваните усилия – учените приготвят своеобразно състезание тип „Сървайвър“ за своите малки питомци. Пускат ги на площадка, пълна с малки, 5-микрометрови парченца железен оксид.

12 часа ксеноботовете почистват пространството, събирайки „боклука“ на купчинка в единия край. Те успяват да го постигнат, без да си пречат особено, макар че процесът по никакъв начин не контролиран отвън. Единствената възможна променлива е за различните форми, които трябва да имат ксеноботчетата – избрани са с помощта на алгоритъм, който предсказва успеха при различни варианти.

 

ксеноботове

Ксеноботовете показват как могат да работят заедно, за да събират частиците, разпръснати край тях.

Сърдит роботко, празна му торбата

След като постигат успехите от първия етап – развитието на групите ксеноботове, които се движат в различни посоки и се самовъзстановяват, учените са изправени пред доста сериозно предизвикателство. Те трябва да придадат на създанията нещо, което се смята за основна точка в роботиката: паметта.

За да може да имат каквото и да било смислено приложение, е важно отделните единици да съхраняват данни достатъчно дълго, така че те да бъдат обработвани по някакъв начин и чрез тях да се модифицира поведението на робота. Да се прецени какви да бъдат следващите му действия.

Създателите на ксеноботовете използват в търсенето на тази цел едно традиционно решение – светлината. За целта манипулират флуоресциращия протеин EosFP, който по принцип свети в зелено, но изложен на вълна с дължина 390 нанометра, започва да блести в червено.

За да използват този ефект, учените инжектират информационна РНК, кодираща този протеин, в стволовите клетки, преди да създадат ксеноботовете от второ поколение. Така те вече имат в себе си вградената възможност за съхраняване на единица информация. Лесно може да се провери дали съответната клетка от ксеноботчето е била изложена на избраната светлина. Имаме първите нула или единица.

 

ксеноботове под специална светлина

Благодарение на новата технология, ксеноботовете флуоресцират в различна светлина, в зависимост от това дали са посетили дадено място.

Роботът козината си мени…

„Добавяйки нови възможности при създаването на ксеноботовете, ние можем да използваме компютърните симулации така, че да прогнозират по-комплексно поведение“, казва още Бонгард. „Така ще им позволим да изпълняват много по-сложни задачи. Не само да съобщават за дадени условия, в които са попаднали, но и да ги променят и поправят“.

Първите ксеноботове живеят до 10 дни, тъй като разчитат само на енергията, която им е заложена като ембриони. След като тя се изразходва, цикълът им приключва. При второто поколение вече е намерен вариант за „презареждане“ и новите машинко-зверчета живеят до 50-60 дни.

 

Гладен робот хоро не играе

Биологът проф. Левин става известен със своята TED лекция по темата. В нея той описва колко ще е хубаво да имаме на своя страна биологичните роботи, които да пречистват околната среда и да ни лекуват. Но също така – и да ни помогнат да разберем как отделните клетки живеят заедно, взаимодействат си и се специализират така, че заедно да създават цялостен организъм, независимо дали е жаба, или човек.

Скоро ще заработи отделен Институт за компютърно проектирани организми, в който ще влязат учените по проекта от двете научни звена. Целта му, както пише в първоначалните съобщения, е не само да покаже пълната палитра от възможности на биологичните роботчета. А и с това да ни помогне да разберем много повече за връзката между „хардуера“ – генома на едно същество, и „софтуера“ на междуклетъчната комуникация, чрез която се изграждат тъканите и органите.

А всичко това може да даде много сериозен тласък за зараждането на регенеративната медицина. При която ще могат да се възстановяват наранените, разрушени или липсващи части от човешкото тяло. Дори да бъде спряно и обърнато стареенето…

 

Придвижването на ксенобот

Придвижването на ксенобот

 

Обърне ли се роботът, пътища много

Добре, някъде тук може би стигнахме прекалено далеч. Вече имаме „организъм“, който е „дизайниран“ с помощта на компютрите, може да носи информация, да си взаимодейства с другите подобни, да се самолекува. Но чак пък да позволи скоро да се… възстанови разрушен бъбрек, или пък цяла ръка?!

А после? Как ще сме сигурни какво точно прави и какво го контролира? Ако приемем, че традиционните технологии със своя метален блясък винаги са били малко или повече чужди на органичните ни тела… какво ще стане, когато пуснем живи роботчета в себе си?

И изобщо, живи ли са наистина те? А организми ли са, след като са създадени по този програмиран начин? Дали пък вече не живеем в един прекалено „Прекрасен нов свят“?

Няма нищо плашещо, според учените. Екипът обсъжда напредъка си с Харвардския институт по етика Уис. Проф. Левин казва, че „в свят, където вече е напълно възможно да се създават изкуствени патогени, да се притесняваме за рискове от технологиите като ксеноботовете е нелепо“.

 

Робот царува, робот робува, робот патки пасе

И все пак, на преден план остават много отворени въпроси. Например – редно ли е да се бъркаме в толкова фини процеси? Знаем ли наистина достатъчно много, за да сме сигурни, че с биологичните роботи вместо да си осигурим победата срещу тежки болести, ще отворим кутията на Пандора? Какво ще стане, ако в някакъв момент нещата напреднат дотолкова, че усъвършенстваните ята от ксеноботчета развият и някаква форма на съзнание?

Да, за момента те са контролирани и безобидни. Една прелюбопитна идея, която дава доста обещаващи възможности. Не знам за вас, но на мен някак са ми симпатични малките жабчета, които заслужават своя шанс. Както добре знаем, не технологиите са виновни за проблемите или ползите, които носят. Светли или тъмни, вредни или полезни, такива ги правим само и единствено ние, хората.

 

Дигитални истории

Дигитални истории е и ще си остане изцяло некомерсиално начинание, на което посвещавам доста време и усилия. За създаването на сайта обаче са нужни определени разходи. Ако имате възможност и желание да подпомогнете сайта, вече можете да го направите. Разбира се, все така важна подкрепа си остава всяка добра дума, всяко споделяне на темите.

<a href="https://karamanev.me/author/georgik" target="_self">Георги Караманев</a>

Георги Караманев

Програмист, журналист на свободна практика и писател. Още за мен – четете тук.
Дигитални истории

Най-нови публикации:

„Дигиталното може да почака, детството – не“

„Дигиталното може да почака, детството – не“

Как да изведем от мрежата децата, които вече са прекалено увлечени от нея? Това е голямата кауза на Александрина Георгиева. Програмист със сериозен опит, днес тя е начело на фондацията Offline kids,...

повече информация
„Идва епоха, в която ще трябва да преизобретим себе си“

„Идва епоха, в която ще трябва да преизобретим себе си“

Как ще изглежда утрешният ден? Защо се задава „епохата, в която предстои да преизобретяваме себе си“? Какво има смисъл да учат днешните деца, за да са готови за бъдещето? Кои професиите ще оцелеят?...

повече информация
Как срещаме децата с технологиите? (Анкета)

Как срещаме децата с технологиите? (Анкета)

В какъв свят ще живеят децата ни? А как да ги срещнем с технологиите по най-добрия начин? Имам две хлапета и този сайт го има, защото тези въпроси не ми дават мира. Докато има още толкова важни...

повече информация
„Нямам търпение ИИ да става все по-добър!“

„Нямам търпение ИИ да става все по-добър!“

Изкуственият интелект хвърля ръкавицата към хората на изкуството във все повече области. Докато мнозина смятат, че технологията е далеч от това да създава по-добре от хората, все по-често и рязко се...

повече информация
:-) Усмихни се! Приказка за първия емотикон

🙂 Усмихни се! Приказка за първия емотикон

🙂 В началото даже си имаше и „нос“: 🙂 С идването на интернет текстът се преля в изображенията и обратното. И въпреки че всичко в онлайн света се променя главоломно, символът „първопроходник“...

повече информация

Още публикации по темата:

От рубриката:

Таралежите се раждат без ИИ

Таралежите се раждат без ИИ

В какъв свят ще живеят днешните деца?
Какво има смисъл да учат днес и кое би било загуба на време, усилия и пари?
Кога и как да ги срещнем с технологиите така, че да им помогнем да се опознаят, без някой да пострада?
А кога да ги „запознаем“ с изкуствения интелект?
Ще потърся отговорите на тези и други важни въпроси, свързани с децата и технологиите. Започва дълга поредица от детски Дигитални истории.
Ето защо според мен е жизненоважно да навлезем по-дълбоко в тези огромни теми:

повече информация
Как срещаме децата с технологиите? (Анкета)

Как срещаме децата с технологиите? (Анкета)

В какъв свят ще живеят децата ни? А как да ги срещнем с технологиите по най-добрия начин?
Имам две хлапета и този сайт го има, защото тези въпроси не ми дават мира. Докато има още толкова важни въпроси, на които е време да намерим отговор.
Нека ги обсъдим, а после да потърсим отговорите. Нека заедно нарисуваме картината на днешното дигитално родителство и погледа му към бъдещето.
Анкетата е насочена към родителите на деца от 0 до 11 години (а и към баби, дядовци, хора, които имат отношение към децата). Темите на тийнейжърите също са изключително важни, и за тях ще дойде моментът.
Анкетата е анонимна, можете да отговорите на въпросите, които си изберете. Можете да се включите и в жребий за награди – подбрани книги и фланелки с логото на Дигитални истории. Отговорите се събират до 28 февруари, а в началото на март очаквайте резултатите.
С тази анкета започва поредицата от важни Дигитални истории за децата и технологиите. Ще поговорим за майчинството и бащинството днес, за промените в образованието, за професиите на бъдещето. Поканил съм забележителни гости, от които всеки родител (включително и аз) има много какво да научи.
Благодаря от сърце за всяко попълване, за всяко споделяне!

повече информация
ЕИ + ИИ. Рамо до рамо, неврон до неврон

ЕИ + ИИ. Рамо до рамо, неврон до неврон

Докато се замерваме с клишета и спорим онлайн дали изкуственият интелект ще ни пороби, ще ни остави без работа или ще изчезне, затиснат от огромните очаквания… аз поне съм сигурен, че няма да направи нито едно от нещата в списъка. Но ще направи по малко и от трите.
Технологията, с идването на ChatGPT, вече 2 години е във фокуса на обществения интерес, на ежедневните разговори и на клишетата. Вече е ясно, че тя е тук…, а ние още не сме решили как да е посрещнем. В икономиката, в живота си, в погледа си към света. А и към самите нас. Към ежедневието ни, към труда ни. Към изкуството. Към всичко онова, което ни прави хора. И което може да ни прави по-добри и щастливи хора.
Единственият разумен подход оттук нататък е да се научим да работим заедно. Как да продължим да развиваме ИИ технологиите пълноценно, но и разумно. Обсъждайки, търсейки всеки важен аспект в различните областите на познанието.

повече информация

Най-новите:

„Дигиталното може да почака, детството – не“

„Дигиталното може да почака, детството – не“

Как да изведем от мрежата децата, които вече са прекалено увлечени от нея? Това е голямата кауза на Александрина Георгиева. Програмист със сериозен опит, днес тя е начело на фондацията Offline kids, която има мисията да помага на родителите в търсене на баланса.
Кога срещата с технологиите може да се превърне в проблем за децата? Как да намерим този толкова труден баланс? Как да срещаме децата с технологиите, без това да е за сметка на основни човешки умения, които ще им трябват в бъдеще? Ако усетим, че детето прекарва часове пред телефона или таблета, има ли път назад?
Време е за една прелюбопитна лична история и безброй ценни съвети за всеки дигитален родител. За всеки, което смята, че от време на време е важно децата да се озоват и офлайн.

повече информация
„Идва епоха, в която ще трябва да преизобретим себе си“

„Идва епоха, в която ще трябва да преизобретим себе си“

Как ще изглежда утрешният ден? Защо се задава „епохата, в която предстои да преизобретяваме себе си“? Какво има смисъл да учат днешните деца, за да са готови за бъдещето? Кои професиите ще оцелеят? И как да намерим онези, все по-дефицитни умения, които си струва да им помагаме да развиват?
Доц. Мариана Тодорова е пионер на българската футурология в съвременния ѝ вид. Превърна се в традиция в началото на всяка година да ми гостува с прогнози, които недвусмислено се претворяват в реалност.
„Връщаме се към това най-изконно човешко качество за критично мислене, разсъждение и дебати.“
„Въпрос на време е повечето от задачите, които изпълняваме, да бъдат иззети от изкуствения интелект. Ще живеем в една перманентна промяна и в един момент няма да можем да наваксаме. Бихме могли да реагираме като човечество само чрез глобален политически консенсус, в който да решим, въпреки че технологията може да прави почти всичко, хората остават. Но подобна философия е много анти капитализма и се изисква или някакъв безкраен хуманизъм, или диктаторство, за да се наложи.“
Можем ли да сме готови за бъдещето?

повече информация
Таралежите се раждат без ИИ

Таралежите се раждат без ИИ

В какъв свят ще живеят днешните деца?
Какво има смисъл да учат днес и кое би било загуба на време, усилия и пари?
Кога и как да ги срещнем с технологиите така, че да им помогнем да се опознаят, без някой да пострада?
А кога да ги „запознаем“ с изкуствения интелект?
Ще потърся отговорите на тези и други важни въпроси, свързани с децата и технологиите. Започва дълга поредица от детски Дигитални истории.
Ето защо според мен е жизненоважно да навлезем по-дълбоко в тези огромни теми:

повече информация
Как срещаме децата с технологиите? (Анкета)

Как срещаме децата с технологиите? (Анкета)

В какъв свят ще живеят децата ни? А как да ги срещнем с технологиите по най-добрия начин?
Имам две хлапета и този сайт го има, защото тези въпроси не ми дават мира. Докато има още толкова важни въпроси, на които е време да намерим отговор.
Нека ги обсъдим, а после да потърсим отговорите. Нека заедно нарисуваме картината на днешното дигитално родителство и погледа му към бъдещето.
Анкетата е насочена към родителите на деца от 0 до 11 години (а и към баби, дядовци, хора, които имат отношение към децата). Темите на тийнейжърите също са изключително важни, и за тях ще дойде моментът.
Анкетата е анонимна, можете да отговорите на въпросите, които си изберете. Можете да се включите и в жребий за награди – подбрани книги и фланелки с логото на Дигитални истории. Отговорите се събират до 28 февруари, а в началото на март очаквайте резултатите.
С тази анкета започва поредицата от важни Дигитални истории за децата и технологиите. Ще поговорим за майчинството и бащинството днес, за промените в образованието, за професиите на бъдещето. Поканил съм забележителни гости, от които всеки родител (включително и аз) има много какво да научи.
Благодаря от сърце за всяко попълване, за всяко споделяне!

повече информация
„Нямам търпение ИИ да става все по-добър!“

„Нямам търпение ИИ да става все по-добър!“

Изкуственият интелект хвърля ръкавицата към хората на изкуството във все повече области. Докато мнозина смятат, че технологията е далеч от това да създава по-добре от хората, все по-често и рязко се оказва обратното. Къде тогава отиват творчеството, изкуството, въображението? Как да ценим пътя, след като резултатът е лесен? Живеем в изненадващ свят, в който трябва да си адаптивен, за да оцелееш.
Любомир Сергеев е фотограф, дигитален артист, режисьор и продуцент с 30-годишен опит в областта на рекламата. Работил е на 5 континента, живял е в Лондон и Ню Йорк. Носител на дълъг списък от награди, сред които е „Victoria“, считана за най-престижна в света на фотографията. 12 години подред е в световната селекция „200 най-добри дигитални артисти“.

повече информация
:-) Усмихни се! Приказка за първия емотикон

🙂 Усмихни се! Приказка за първия емотикон

С идването на интернет текстът се преля в изображенията и обратното. И въпреки че всичко в онлайн света се променя главоломно, символът „първопроходник“ оцелява до днес.
Усмивката, която всички използваме ежедневно, „нарисувана“ само с 2 или 3 знака, е може би най-разпознаваемият знак на онлайн епохата. Модите, технологичните поколения, социалните мрежи идват и си отиват, докато „смайли“-то си остава, вечно и разпознаваемо.
Знаете ли кой е „баща“ му? Колкото и да е странно, комбинацията от знаци си има конкретен „изобретател“ и още един „кръстник“, който му помага да скочи в интернет. Графичният дизайнер Харви Бел печели за начинанието си – стилизирано смеещо се лице, „цели“ 45 долара. Той никога не е претендирал за авторски права, вместо това десетилетия по-късно създава фондация, която набира средства за деца в нужда, чийто символ, разбира се, е усмивката.
Усмихнете се на живота! Време е за една лъчезарна дигитална история.

повече информация
Share This