Seznamte se s Xenoboty, oživenými virtuálními tvory

Pokud by se posledních desetiletí pokroku v oblasti umělé inteligence a molekulární biologie spojilo, mohlo by vaše dítě - třída života na rozdíl od všeho, co kdy žil - vypadat jako temné skvrny, které líně vinou kolem Petriho misky v laboratoř na Tuftsově univerzitě.

Douglas Blackiston, biolog, ukázal na něco trochu širšího než lidské vlasy; pokud jste zaměřili svou vizi, můžete říci, že se pohybovala. Ale pod mikroskopem bublina stoupala a doleva. „Je teplejší -“ řekl Blackiston a pak se zastavil. "Je to světlejší barva".

Přísně vzato, tyto formy života nemají žádné sexuální orgány - nebo žaludky, mozky nebo nervový systém. Ten, který byl vyšetřen pod mikroskopem, sestával z asi 2.000 živých kožních buněk odebraných z žabího embrya. Větší vzorky, i když jsou stále menší než milimetrové semeno máku, mají kožní buňky a buňky srdečního svalu, které začnou pulzovat do konce dne.

To vše jsou programovatelné organismy nazývané xenoboty, jehož tvorba byla odhalena ve vědeckém článku v lednu. Jsou pojmenováni pro žábu s africkými drápy Xenopus laevis, který dodává všechny vaše buňky a návrh, zapouzdřený v předponě, že něco podivného a mimozemského je v práci.

Sjednocuje se sada organismů navržených počítačem.

Xenobot žije jen asi týden, živí se malými žloutkovými destičkami, které vyplňují každou z jeho buněk a normálně podporují embryonální vývoj. Protože jeho stavební kameny jsou živé buňky, může se entita uzdravit před zraněním, i když je téměř na polovinu. Ale to, co dělá během svého krátkého života, není nařízeno jeho obojživelnou DNA - která nebyla geneticky modifikována -, ale jeho fyzickou formou.

A xenoboty přicházejí v mnoha podobách, všechny byly navrženy robotiky v počítačových simulacích a používají fyzikální mechanismy podobné těm ve videohrách jako Fortnite a Minecraft.

Xenoboty s přívěsky na přední straně mohou přes noc zametat volné částice (v Petriho misce) a ukládat je na hromadu. Někteří používají nohu tak, aby se plazili po podlaze talíře. Jiní plavou, používají řasy nebo kravaty zlobivé přívěsky a krouží se několikrát, než se pohybují po samostatných směrech.

To vše dělá xenoboty neuvěřitelnými a možná trochu znepokojujícími - golemy vytvořené v křemíku a poté vyřezávané do masa. Důsledky jeho existence se mohou rozšířit od výzkumu umělé inteligence k základním otázkám v biologii a etice.

Silikonoví revolucionáři

Xenoboty jsou nové, ale ne bez precedensu. Část jeho inspirace pochází z roku 1994, kdy Karl Sims, umělec počítačové grafiky, představil některá z prvních virtuálních tvorů na světě.

Každý vznikl v simulaci, která přiblížila fyziku do skutečného světa. Každý z nich musel vykonat jednoduchý úkol, jako je boj s jiným digitálním stvořením o kontrolu krychle. A mohou se postupem času vyvíjet. Ještě lepší je, že pan Sims sdílel video.

„Viděl jsem to a věděl jsem, že na tom bych chtěl pracovat,“ řekl Sam Kriegman, postgraduální student, který nyní používá podobné virtuální simulace k navrhování robotů na univerzitě ve Vermontu se svým poradcem Joshua Bongardem.

Nejmodernější výzkum AI se zaměřuje na simulované mysli inspirované organickými mozky: neuronové sítě, které mohou porazit každého člověka ve strategických hrách nebo algoritmech, které mohou ovládat předem připravená a někdy děsivá těla robotů. Menší komunita vědců, včetně Kriegmana a Dr. Bongarda, však umožňuje jejich simulovaným robotům společně vyvinout jednoduchá těla a mysli.

Zjevně Simsovi tvorové nikdy neopustili své virtuální domovy. „Byl tu televizní kanál, který postavil jeden, jen aby předváděl,“ řekl. Ale tento model byl jen blokovou replikou, ne pohyblivým robotem.

Dr. Blackiston, vlevo, biolog v Centru pro vývojovou a regenerační biologii na Tuftsově univerzitě a Michael Levin, biolog a ředitel univerzitního Allen Discovery Centre. Foto: Tony Luong pro New York Times

Malé kroky

V roce 2000 virtuální tvorové udělali první krok do skutečného světa, když Lipson, poté v Brandeis, a jeho kolega Jordan Pollock, robotik, spojili algoritmus, který mohl vyvinout jejich vlastní jednoduché stroje na 3D tiskárnu, která mohla vyrábět plastové stroje. .

Kriegman a Dr. Bongard přesto pochybovali, že některé z jejich vlastních projektů mohou pocházet z počítače. Poté začali pracovat na projektu pro DARPA, futuristické výzkumné křídlo amerického ministerstva obrany, s Dr. Blackistonem a Michaelem Levinem, biologem, který řídí Tuftsovo Allen Discovery Center.

Na Skype volání mezi skupinami, Kriegman ukázal video jednoho z jeho virtuálních tvorů. Vypadalo to jako dřepací stůl a houpalo se mezi přední a zadní nohou.

„Řekli:„ V současné době neexistuje žádná technologie, která by něco podobného vytvořila, “vzpomněl si Blackiston. Ale pro něj stvoření vypadalo jako něco mnohem jednoduššího: hromada buněk. "Řekl jsem," vsadím se, že to dokážeme postavit ", a myslím, že došlo k nějakému slyšitelnému smíchu."

Dr. Blackiston začal pracovat. Začal s oplodněnými žabími vejci, pak je otevřel a připojil se k kožním buňkám embrya uvnitř každé z nich. Ve vývoji měly tyto buňky sedět na povrchu žabky a odvádět patogeny; teď by udělali něco jiného.

Tyto organismy se mohou hojit automaticky po velké mechanické trhlině.

Poté Dr. Blackiston zametl kožní buňky do malé studny a vytvořil mléčnou kouli. Brzy se buňky znovu spojily. Potom leptal části míče a vyřezával malou figurku - sochu živé kůže, velikost jemného zrna soli, která vypadala jako Kriegmanovo čtyřnohé. O dva týdny později ukázal počítačovým vědcům Vermont image organizace.

„Byli jsme ohromeni,“ řekl Bongard. "Ve chvíli, kdy jsme to viděli, se obě laboratoře do této studie na plný úvazek ponořily."

Funkce následuje tvar

Ve Vermontu začal spolu s Kriegmanem vytvářet virtuální světy, které by odměňovaly určité chování skupinám opětovně použitých žab. Projděte se: nejprve algoritmus vytvořil mnoho náhodných kreseb těla; někteří tam jen seděli, jiní se houpali nebo se pohybovali vpřed. Algoritmus tedy umožňuje chovat to nejlepší z chodců v další generaci; z nich byla vyrobena další generace a tak dále, každá zlepšovala nejlepší projekty. Další simulace, aby se našly výkresy, které by mohly transportovat předmět, byla naplněna těly podobnými bagelům, které si vyvinuly centrální dutinu pro uložení věcí.

Zkoumání xenobotů na monitoru počítače připojeném k mikroskopu. Foto: Tony Luong pro New York Times

Poté, co proces trval asi den, vytvořil předprogramované tvary těla k provedení počátečních úkolů. Tým Vermont poté předal nejlepší výsledné tělesné tvary Levinovi a Blackistonovi, který se začal pokoušet vyřezávat postavy buněk, které se podobaly těmto návrhům: nejprve pouze kožními buňkami, poté také srdeční tkání - soubor svalových buněk že smlouva a rozšířit. Tým Tufts nabídl zpětnou vazbu ke zlepšení dalšího kola simulací při předpovídání toho, co by se stalo ve skutečné Petriho misce. A tak dále, ve smyčce.

Blackiston dostává šarži živých žabích embryí od výzkumného asistenta Emmy Ledererové. Kredit: Tony Luong pro New York Times

V novinách a v tiskovém zpravodajství tým navrhl, co mohou tyto xenoboty jednoho dne udělat. Zamést oceánské mikroplastiky do větší sběratelské koule? Dodávejte léky pro konkrétní nádor? Seškrábat plaketu ze stěn tepen? Xenoboty by po konzumaci žloutku uvnitř buněk biodegradovaly. A bez ohledu na zamýšlený cíl by jejich těla nebyla navržena inženýrem, nýbrž simulacrem skutečné evoluce vytvořeným pro podporu správného chování v cílovém prostředí.

"Jaký by měl být robot, který se plazí tepnami?" Řekl Kriegman. "Měl bych mít čtyři nohy?" Já nevím! “

„Je tak přesvědčivé začít si představovat věci v tomto měřítku, otevírat ty dveře naší fantazii,“ řekla Christina Agapakis, syntetická biologka z Bostonu, která se do výzkumu nezúčastnila. "No, co kdyby byl váš stroj naživu?" Je biologicky rozložitelný? Je to programovatelné? “.

Stopy vytvořené rojem těchto organismů při jejich pohybu polem částic.

Nejistá budoucnost

Žádný z vědců nechtěl předvídat, kdy se tyto aplikace mohou stát. Dr. Blackiston může experimentovat až s 50 navrhovanými návrhy na počítač za týden, ale zvažuje, jak lze tento proces automatizovat pomocí 3D buněčných tiskáren.

V laboratoři Levin a Blackiston zdůraznili, že se více zajímají o používání xenobotů jako experimentálních nástrojů k objevování základních biologických a také filozofických principů. "Lidé se ptají: je to robot, je to stroj, je to zvíře?" Řekl Levin. "To nám opravdu říká, že musíme mít lepší definice všech těchto věcí."

Mezitím se začali vážit externí odborníci na etiku. „Nevzdělaný publikum to může vidět jako Frankenstein,“ napsal Susan a Michael Anderson, manželský a manželský tým spojený s University of Connecticut a University. od Hartford, specialisty na strojní etiku, v e-mailu. Největší obavy, jak říkali, bylo, jak bude jednou den hodnocena a regulována toxicita xenobotů, střední délka života a hypotetická schopnost reprodukce. „Na jeho tvorbě a vývoji se musí podílet odborníci z oblasti aplikované etiky, nejen vědci a inženýři,“ napsali.

Levin zdůrazňuje, že pravidelně konzultuje odborníka na etiku na Harvardově institutu ve Wyssu a poukazuje na to, že výzkum na zvířatech, jako jsou žáby nebo embrya, je již pod etickým dohledem. V současné době jsou další adaptivní živé systémy, jako jsou bakterie odolné vůči ošetření, vyspělejší a nebezpečnější než xenoboty. „Starosti s xenoboty, ve světě, kde již máme přírodní a lidské patogeny, jsou prostě šílené,“ řekl.

Publikovaný článek týmu je pouze prvním příspěvkem v řadě studií. Budoucí práce prozkoumá, jak se tyto organismy chovají při návrhu počítačů a jako sféry neskrytých buněk.

„Je to vzrušující kvůli tomu, co si myslíte, extrapolací do budoucnosti,“ řekl Sims, průkopník virtuálních tvorů, poté, co sledoval videa xenobotů týmu. "Je to trochu legrace, když se cítí naživu."

zdroj: NY Times // Kredity obrázků: NY Times

0 0 hlasovat
Hodnocení článku
PŘIHLÁSIT SE K ODBĚRU
Upozornit na
host

Tyto stránky používají Akismet k omezení spamu. Zjistěte, jak jsou zpracovávány vaše zpětná vazby.

0 Komentáře
Vložené zpětné vazby
Zobrazit všechny komentáře