"/> العلماء يبنون أول روبوت حي قادر على التكاثر • Digikala Mag

العلماء يبنون أول روبوت حي قادر على التكاثر • Digikala Mag

العلماء يبنون أول روبوت حي قادر على التكاثر • Digikala

نجح العلماء في رفع الآمال في مكافحة الأمراض مثل الوباء المحتمل القادم والسرطان من خلال بناء أول روبوتات حية قادرة على التكاثر والتكاثر.

تمثل الروبوتات الحية Xenobot ، المصممة بمساعدة الذكاء الاصطناعي (AI) ، شكلاً جديدًا تمامًا من التكرار البيولوجي البيولوجي الذي يبشر بالعلوم الطبية التصالحية.

للبقاء على قيد الحياة ، يجب إعادة إنتاج الحياة ، وعلى مدى مليارات السنين ، طورت الكائنات الحية طرقًا عديدة للتكرار ؛ من إنبات النبات إلى تزاوج الحيوانات والفيروسات الغازية. لكن العلماء اكتشفوا الآن شكلاً جديدًا تمامًا من التكاثر البيولوجي واستخدموه لإنشاء أول روبوتات حية ذاتية التكاثر.

قام نفس فريق البحث الذي أنشأ أول روبوتات حية ، النحل ، في عام 2020 من خلال جمع خلايا الضفادع ، مؤخرًا باكتشاف جديد حول تكاثرها. وجد الفريق أن هذه المخلوقات المصممة بالكمبيوتر والمجمعة يدويًا يمكنها السباحة في حاوياتها الصغيرة ، والعثور على خلايا فردية ، وجمع مئات العينات ، ووضع فكي “رضيع” داخل أفواههم. اصنع عبوة خاصة بك.

يتحول هؤلاء الأطفال إلى ركب جديد تمامًا بعد بضعة أيام وينظرون ويتحركون تمامًا مثل العينات الأصلية. يمكن لهذه الروبوتات الحية الجديدة أن تخرج عن طريقها للعثور على الخلايا وعمل نسخ من نفسها مرة أخرى. عملية تتكرر مرارا وتكرارا.

تم نشر الأبحاث الحديثة في Proceedings of the National Academy of Sciences. قال جوشوا بونجارد ، عالم الكمبيوتر والمتخصص في الروبوتات بجامعة فيرمونت الذي قاد الدراسة الجديدة: “مع تصميم الروبوت المناسب ، سوف يتكاثر تلقائيًا”.

إلى المجهول

في “African Clawed Frog” أو “Xenopus Laevis” ، تصبح هذه الخلايا الجذعية الجنينية جلدًا. قال مايكل ليفين ، أستاذ علم الأحياء ومدير مركز ألين للاستكشاف في جامعة تافتس: “إنهم يجلسون على السطح الخارجي لضفدع صغير ، ويبعدون مسببات الأمراض ويعيدون توزيع المخاط”. “لكننا نضعهم في سياق جديد تمامًا ونمنحهم فرصة لإعادة النظر في تعدد خلاياهم.”

اقرأ
ما هو التعلم العميق وما علاقته بالتعلم الآلي؟

وما يعتقدون أنه شيء مختلف تمامًا عن التأثير على الجلد. “كان الناس يفكرون منذ فترة طويلة في أنه يمكننا إعادة إنتاج كل الطرق التي يمكن للحياة أن تتكرر بها ، أو تقول ، لقد حاولنا ذلك. “لكن هذا شيء لم نشهده من قبل”.

وقال ليفين “هذه قضية عميقة للغاية”. “تحتوي هذه الخلايا على جينوم الضفدع ، ولكن بعد التحرر من التحول إلى ضفدع ، يستخدمون ذكائهم الجماعي للقيام بأشياء مذهلة.”

الكائنات الحية المصممة بالذكاء الاصطناعي تصنع الخلايا الجذعية

الكائنات الحية المصممة بالذكاء الاصطناعي تتحرك وتوجه الخلايا الجذعية أثناء تحركها في بيئتها.
الائتمان: دوغلاس بلاكيستون وسام كريجمان

في التجارب السابقة ، اندهش العلماء من إمكانية تصميم أقراص العسل لإنجاز مهام بسيطة. لقد اندهشوا الآن من أن هذه الكائنات البيولوجية ، أو بعبارة أخرى ، مجموعة من الخلايا المصممة بواسطة الكمبيوتر ، ستتكاثر تلقائيًا.

قال ليفين: “لدينا جينوم الضفدع الكامل غير المتغير ، لكن لا يوجد ما يشير إلى أن هذه الخلايا يمكن أن تعمل معًا في هذه المهمة الجديدة المتمثلة في جمع الخلايا الفردية ثم ضغطها لعمل نسخة”.

قال سام كريجمان ، المؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة ، والذي حصل على درجة الدكتوراه من جامعة فيرمونت: “هذه خلايا ضفادع ، لكنها تقلد الضفادع بطريقة مختلفة تمامًا عما تفعله”. “لا يمكن لأي حيوان أو نبات معروف للعلم أن يقلد بهذه الطريقة.”

يتكون الوالد الذي يشبه قرص العسل ، والذي يتكون من حوالي 3000 خلية ، تلقائيًا من شكل كرة. قال كريجمان: “يمكن أن ينجبوا أطفالاً ، ولكن بعد ذلك عادة ما ينهار النظام”. “في الواقع ، من الصعب جدًا إجبار نظام الروبوت الحي على مواصلة النسخ.”

ولكن مع وجود برنامج ذكاء اصطناعي يعمل على مجموعة أجهزة الكمبيوتر العملاقة Deep Green في جامعة Vermont Advanced Computing (UVM) ، يمكن أن يؤدي تطوير خوارزمية تطورية إلى محاكاة مليارات من أشكال الجسم مثل المثلثات والمربعات والأهرام ونجم البحر. الأشكال التي تسمح للخلية بأن تكون أكثر فعالية في النسخ الحركي (الحركي) على أساس الحركة.

يتم إنتاج الخلية الأم بجانب الطفل

تصنع الخلية الأم للطفل نسخة عن طريق جمع الخلايا الجذعية على شكل كرة.
الائتمان: دوغلاس بلاكيستون وسام كريجمان

“لقد طلبنا من الكمبيوتر الفائق UVM اكتشاف كيفية تعديل شكل الوالدين ، وابتكر الذكاء الاصطناعي تصميمات غريبة بعد شهور من المحاولة ، بما في ذلك تصميم يشبه بيكمان.” هذا بديهي جدا على الرغم من أن التصميم قد يبدو بسيطًا ، إلا أنه ليس شيئًا يمكن للمهندس البشري التعامل معه. لماذا فم صغير؟ لماذا لا خمسة؟ أرسلنا النتائج إلى دوغلاس بلاكستون ، وبناءً عليها في المختبر ، صنع آباء زينوبات هؤلاء على شكل عبوة. “هؤلاء الآباء بعد ذلك خلقوا الأطفال الذين خلقوا الأحفاد ، وبعد ذلك تم إنجاب الأحفاد.” بمعنى آخر ، أدى التصميم المناسب إلى زيادة كبيرة في عدد الأجيال.

اقرأ
كيف تساعد الروبوتات في إدارة المستودعات؟ • ديجيكالا ماج

في الواقع ، التكاثر الحركي على المستوى الجزيئي معروف جيدًا ، ولكن لم يسبق رؤيته من قبل على نطاق الخلايا أو الكائنات الحية الكاملة ، وهو الآن ممكن مع الروبوتات الحية.

قال بونجارد ، الأستاذ في كلية UVM للهندسة والرياضيات: “اكتشفنا أن هذه المساحة غير المعروفة سابقًا موجودة في الكائنات الحية أو الأنظمة وهي مساحة شاسعة”. فكيف يمكننا استكشافه؟ وجدنا أقراص العسل التي تمشي. وجدنا سباحين يسبحون. والآن في هذه الدراسة وجدنا أوتادًا تتكرر حركيًا. “يبقى أن نرى ماذا يوجد في هذا المجال.”

كما كتب العلماء في دراسة حديثة ، “تظهر الحياة سلوكيات مذهلة تحت السطح تنتظر من يكتشفها.”

كيفية محاكاة روبوت حي

كيفية استنساخ روبوت حي
redit: دوغ بلاكيستون وسام كريجمان

الاستجابة للمخاطر

قد يجد بعض الناس هذا الاكتشاف مثيرًا. قد يتفاعل الآخرون بقلق أو حتى بالذعر تجاه مفهوم التكرار الذاتي للتكنولوجيا الحيوية. لكن بالنسبة لفريق العلماء ، فإن الهدف التالي هو فهم الموضوع بشكل أعمق.

قال بونجارد عن تطوير الروبوتات الحية: “نحن نعمل على فهم هذه الميزة: النسخ المتماثل”. “يتغير العالم والتقنيات بسرعة ، ومن المهم للمجتمع ككل دراسة وفهم كيفية عمل هذه الظاهرة.”

يتم إخماد آلات المليمترات الحية هذه ، الموجودة تمامًا في بيئة المختبر ، بسهولة وقد تمت مراجعتها من قبل خبراء الأخلاقيات الفيدراليين والولائيين والشركات.

قال الباحث: “هذه ليست أشياء تقلق بشأنها”. “ما هو على المحك هو الوباء القادم ، وتسارع تلوث النظام البيئي بسبب التلوث ، وتكثيف التهديدات بسبب تغير المناخ.”

وأضاف “هذا نظام مثالي ندرس فيه أنظمة التكرار الذاتي”. “لدينا مطلب أخلاقي لفهم الظروف التي يمكننا في ظلها التحكم في التجارب أو توجيهها أو إيقافها أو تطويرها.”

فريق أبحاث جامعة تافتس

فريق البحث من اليسار: جوش بونجارد ، مايكل ليفين ، دوجلاس بلاكستون ، سام كريجمان
الائتمان: Tufts و ICDO

وأشار بونجارد إلى وباء كورونا واستحداث لقاح. وأضاف أن “السرعة التي نتمكن من خلالها من التوصل إلى حلول مهمة للغاية”. إذا تمكنا من تطوير التقنيات من خلال التعلم من الذروة ، فيمكننا إخبار الذكاء الاصطناعي بسرعة أننا بحاجة إلى أداة بيولوجية تقوم بـ x و y وتقمع z. هذا يمكن أن يكون مفيدا للغاية. “شيء يستغرق وقتًا طويلاً الآن.”

اقرأ
تعمل مجموعة Alphabet الفرعية الجديدة على المستحضرات الصيدلانية القائمة على الذكاء الاصطناعي

وقال: “إن هدف فريق البحث هذا هو تسريع سرعة انتقال الناس من تحديد مشكلة إلى إنتاج حل”. حلول مثل إنشاء آلات حية لسحب اللدائن الدقيقة من القنوات أو صنع أدوية جديدة. “نحن بحاجة إلى إنشاء حلول تكنولوجية تنمو بقدر التحديات التي نواجهها.”

ويرى فريق البحث هذا في بحثهم آمالًا في التقدم في مجال الطب التصالحي. وقال ليفين: “إذا عرفنا كيف نقول لمجموعة من الخلايا أن تفعل ما نريدها أن تفعله ، وهو الطب التصالحي في نهاية المطاف ، فسيكون ذلك حلاً للإصابات الرضحية والعيوب الخلقية والسرطان والشيخوخة”. كل هذه المشاكل موجودة لأننا لا نعرف كيف نتنبأ بمجموعات الخلايا التي سيتم تكوينها والتحكم فيها. “لكن نحل العسل منصة جديدة لتعليمنا.”

صورة الغلاف: ينتج كائن حي مصمم بذكاء اصطناعي خلية جذعية على شكل كرة مضغوطة.
الائتمان: دوغلاس بلاكيستون وسام كريجمان

مصدر: SciTechDaily

إرسال تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *