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.

 

<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.

Най-нови публикации:

Експеримент: умее ли вече ИИ да превежда?

Експеримент: умее ли вече ИИ да превежда?

През последните години технологиите, свързани с обработка на естествени езици, се развиват главозамайващо. Създаването на текст, генерирането на изображения по описание са примери, които се...

повече информация
„Днес и любовта се случва бързо. А бавната любов е по-красива…“

„Днес и любовта се случва бързо. А бавната любов е по-красива…“

Къде се крие магията днес? Ще изгубим ли някога силата на словото? Кога връзката с миналото ни помага да разберем кои сме и защо сме тук? Защо журналистиката вече изглежда предадена на алгоритмите?...

повече информация
„Най-жалко е да се откаже дете, което има талант“

„Най-жалко е да се откаже дете, което има талант“

Децата и компютрите – как тази среща да се случи по най-добрия начин? Елица Цонева работи като журналист, преди да се прехвърли към света на информационните технологии. Цели 15 години e в тази...

повече информация
На кавала – Дядо Коледа

На кавала – Дядо Коледа

Какво е да си чешит днес? Може ли съдбата да е щастлива, когато вървиш срещу течението и стереотипите? Тази дигитална история е за двама души, разделени от няколко поколения и обединени от любовта...

повече информация
Стани програмист!

Стани програмист!

Чудите се дали си струва да опитате с програмирането? Ще се опитам да ви отговоря. Тази Дигитална история не е като другите. Ако имате опит в тази област или пък тя ви е безинтересна, не губете...

повече информация

„Колкото сме по-напреднали технологично, толкова по-страшни грешки забравяме“

Людмила Филипова е сред най-четените български автори през последните две десетилетия. Романите ѝ обхващат огромен кръг от теми, тя не спира да търси нови литературни предизвикателства, свързани с...

повече информация

Още публикации по темата:

От рубриката:

Експеримент: умее ли вече ИИ да превежда?

Експеримент: умее ли вече ИИ да превежда?

Тук ли са вече технологиите, които да позволяват качествен превод, включително от и на по-редки езици като българския?
Време е за прелюбопитен експеримент. DeepL не само се хвали, че е „най-точният преводач на света“, а и доста хора вече го използват в ежедневието си.
Как ли ще се справи с преводите на класически текстове от Толстой, Мураками, Ремарк или Господинов?
Дали накрая ще се окажем изгубени в превода… или ще стане ясно, че преводът е още едно поле, в което вече можем да разчитаме на изкуствения интелект? А парите, дадени за частни уроци по чужд език на детето ще се окажат хвърлени на вятъра…

повече информация
Анонимен или трол. Кой се крие зад профила?

Анонимен или трол. Кой се крие зад профила?

Кой си ти? Този зад уж автентичния профил насреща? Стои ли човекът зад истинското си име, или се крие? Дали анонимността е свободата, или обратното – тя идва тогава, когато винаги знаеш кой е насреща?
Първо бяхме анонимни по подразбиране, после се наложи като стандарт да стоим с истинската си личност зад хейта, който бълваме в социалните мрежи, а анонимната роля се оказа маргинална.
Как извървяхме този път и какво се очертава напред? Къде минава днес разделителната линия и накъде се насочва? Дали повече хора ще се вливат в анонимните батальони или хегемоните ще направят така, че да си прикрит онлайн да стане невъзможно?

повече информация
Бъдеще без престъпления или дигитален концлагер?

Бъдеще без престъпления или дигитален концлагер?

Алгоритмите, оказва се, вече могат да предскажат кога и къде ще се случи престъпление. По този начин безброй животи може да бъдат съхранени. Човечеството да бъде принудено да се сбогува с тази изконна негова черна страна – престъпността.
Ами съдебната система? В Китай вече официално част от присъдите се определят от изкуствен интелект, чиито решения се оспорват само ако има сериозни доказателства. Значи ли това краят на съдебните грешки, юридическите хватки, несъвършенствата в тази област?
Ще оставим ли Джон Гришам без работа? Или ще се озовем в ужасната последна сцена на един знаменит роман – мъж и жена си приказват, когато зад тях един стоманен глас изрича: „Вие сте покойници“?
Ако всяко престъпление може да бъде предсказано или справедливо наказано, ще стане ли животът ни невероятно спокоен? Или ще се озовем в свръхконтролиран световен концлагер?

повече информация

Най-новите:

Експеримент: умее ли вече ИИ да превежда?

Експеримент: умее ли вече ИИ да превежда?

Тук ли са вече технологиите, които да позволяват качествен превод, включително от и на по-редки езици като българския?
Време е за прелюбопитен експеримент. DeepL не само се хвали, че е „най-точният преводач на света“, а и доста хора вече го използват в ежедневието си.
Как ли ще се справи с преводите на класически текстове от Толстой, Мураками, Ремарк или Господинов?
Дали накрая ще се окажем изгубени в превода… или ще стане ясно, че преводът е още едно поле, в което вече можем да разчитаме на изкуствения интелект? А парите, дадени за частни уроци по чужд език на детето ще се окажат хвърлени на вятъра…

повече информация
„Днес и любовта се случва бързо. А бавната любов е по-красива…“

„Днес и любовта се случва бързо. А бавната любов е по-красива…“

Къде се крие магията днес? Ще изгубим ли някога силата на словото? Кога връзката с миналото ни помага да разберем кои сме и защо сме тук? Защо журналистиката вече изглежда предадена на алгоритмите? Трябва ли изкуственият интелект да учи за нас от книги като „Братя Карамазови“? А какво ли би разбрал от историите на днешния ни гост?
Николай Терзийски е млад писател, който дава свой, задълбочен и съвременен поглед към вечни теми. Асоциират стила му с магическия реализъм и има защо. Той владее забравеното умение да рисува с думи вълнуващи, преплетени, реалистични и вълшебни истории. В книгите му се срещат исторически пластове, градят се паралели между поколенията и съдбите. И, преди всичко, личи майстор на словото с магичен поглед, който дава много на читателя.
Всички ли имаме звезди под клепачите си?…

повече информация
„Най-жалко е да се откаже дете, което има талант“

„Най-жалко е да се откаже дете, което има талант“

Децата и компютрите – как тази среща да се случи по най-добрия начин?
Елица Цонева работи като журналист, преди да се прехвърли към информационните технологии. Цели 15 години e в тази сфера, а после най-неочаквано и непланирано… става учител.
Само за няколко години децата, на които преподава, печелят впечатляващи награди на национални и световни надпревари по информатика и информационни технологии.
Тя въвежда редица иновации. Вместо учебници, предпочита да използва конкретни проекти, които децата да разработват като екип, в организация, подобна на тази в софтуерните фирми. Често комбинира уроците по няколко предмета, за да стимулира мисленето и творческия потенциал на децата за сметка на зазубрянето и преповтарянето.
Защо у нас образованието така и не се превръща в приоритет? Как учителят може да спечели вниманието на учениците си и да ги мотивира? Има ли деца с хуманитарно и такива с алгоритмично мислене, или това са стереотипи от миналото? Как да пробудим искрата на любопитството в погледа на детето, така че то да учи и да се развива пълноценно?

повече информация
На кавала – Дядо Коледа

На кавала – Дядо Коледа

Какво е да си чешит днес? Може ли съдбата да е щастлива, когато вървиш срещу течението и стереотипите?
Тази дигитална история е за двама души, разделени от няколко поколения и обединени от любовта си към България и фолклора ни. Един чешит, изоставил корпоративна кариера, за да се посвети на любимото си изкуство ни разказва за последните години на друг чешит, събрал в себе си десетки образи. На музикант, създател на музикални инструменти, мъдрец, свещеник и… дори Дядо Коледа.
Богдан Дарев е режисьор на филма „Кавал Парк“, в него за почти два часа ни представя сюрреалистичния образ на Александър Еплер, американец от руски произход, българин по душа. Ще потърсим заедно нишките, които свързват смислените истории. Късмета и проклятието да си чешит в този все по-унифициран земен свят.

повече информация
Стани програмист!

Стани програмист!

Дали програмирането е за вас? Струва ли си да опитате в тази професия? Какви знания и умения ви трябват, за да започнете? Кога е късно? Какви са основните решения, които трябва да вземете в началото? Как да изберете език за програмиране? Къде да го учите? Как да си намерите първа работа? Кои са другите професии в тази сфера, към които може да се насочите?
Ще се опитам да ви отговоря от собствената си гледна точка.
Айти секторът изживява разцвет, особено на фона на икономиката ни като цяло. Аз реших, че ще ставам програмист на 33, вече имах сериозен опит в друга професия. Има толкова много неща, които бих се радвал някой да ми каже в онзи момент, когато взех решението да се пренасоча. Именно тях ще се опитам да събера тук.

повече информация

„Колкото сме по-напреднали технологично, толкова по-страшни грешки забравяме“

Людмила Филипова е сред най-четените български автори през последните години. Романите ѝ обхващат огромен кръг от теми, тя не спира да търси нови литературни предизвикателства, свързани с далечното минало на хората по нашите земи, с днешните им предизвикателства, с големите загадки, които ни отправя животът.
След толкова пъстра палитра от интереси, време е и за нейните дигитални истории. Насочваме се първо към миналото, за да погледнем към бъдещето. И накрая, най-важното, ще помечтаем за момента, когато хората отново ще се вълнуват не от злободневното. А от звездите…

повече информация
Share This