Αλγόριθμος σχεδιάζει ρομπότ χρησιμοποιώντας κύτταρα βατράχου

Αλγόριθμος σχεδιάζει ρομπότ χρησιμοποιώντας κύτταρα βατράχου

Ομάδα ερευνητών αναφέρει στις 13 Ιανουαρίου στο επιστημονικό περιοδικό PNAS ότι κύτταρα που έχουν εξαχθεί από έμβρυο βατράχου μπορούν να πλαστούν για να δημιουργήσουν νέα σχήματα και να επιτελέσουν μοναδικές λειτουργίες σε μια δομή που δεν είναι ούτε αρκετά βιολογικός οργανισμός αλλά ούτε και αρκετά μηχανή.

Οι ερευνητές σχεδίασαν και κατασκεύασαν τα λεγόμενα ξενορομπότ, τα οποία μπορούσαν να κινηθούν κατά μήκος του πάτου ενός τρυβλίου Petri. Σχεδίασαν, επίσης, δομές που θα μπορούσαν να χειριστούν και να μεταφέρουν άλλα αντικείμενα. Όταν αρκετά από αυτά τα σχέδια βρέθηκαν στον ίδιο χώρο, άρχισαν να εκδηλώνουν «συλλογικές συμπεριφορές», όπως περιμετρικές κινήσεις του ενός γύρω από το άλλο ή προσωρινή σύνδεση μεταξύ τους.

Η εξελικτική ρομποτική είναι μια νέα στρατηγική την οποία χρησιμοποιούν μερικοί επιστήμονες για να διερευνήσουν ερωτήματα σχετικά με τη λειτουργία των βιολογικών συστημάτων, ενώ άλλοι για να σχεδιάσουν και να δοκιμάσουν τις δυνατότητες πιθανών ρομποτικών δομών. Ο Josh Bongard, συν-συγγραφέας της μελέτης και επιστήμονας ηλεκτρονικών υπολογιστών που μελετά την εξελικτική ρομποτική στο Πανεπιστήμιο του Vermont και η ομάδα του, ξεκίνησαν αρχικά να συνεργάζονται με τον Levin μέσω μιας κοινής επιχορήγησης από την Υπηρεσία Έρευνας Προηγµένων Προγραµµάτων (DARPA) του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ. Καθώς εξοικειώθηκαν ο ένας με το έργο του άλλου, ο Bongard μοιράστηκε με τον Levin και την ομάδα του μερικά από τα σχέδια των απλών ρομπότ βασισμένων σε κύτταρα που είχε δημιουργήσει ο αλγόριθμός του.

Τα σχέδια του Bongard ήταν μόνο θεωρητικά, αλλά, προς έκπληξή του, ένας ειδικός μικροχειρουργικής

και επιστήμονας του προσωπικού τού εργαστηρίου τού Levin, ο Douglas Blackiston, πήρε ένα από τα σχέδια και το κατασκεύασε στην πραγματικότητα, χρησιμοποιώντας κύτταρα από έμβρυο βατράχου. Η ομάδα του Bongard ανέπτυξε έναν εξελικτικό αλγόριθμο. Η δουλειά του ήταν να καθορίσει ποιο σχήμα θα έπρεπε να πάρουν τα καρδιακά και δερματικά κύτταρα από τον βάτραχο, έτσι ώστε να μπορούν να κινηθούν κατά μήκος του πάτου ενός τρυβλίου Petri.

Αρχικά, το πρόγραμμα δημιουργεί μια πληθώρα τυχαίων σχημάτων που αποτελούνται από τα δύο δομικά στοιχεία: καρδιακά κύτταρα από το έμβρυο βάτραχου που συστέλλονται και δερματικά κύτταρα από το έμβρυο που παραμένουν αδρανή. Έπειτα, εκτελεί μια δική του εκδοχή φυσικής επιλογής. Αρχίζει να δοκιμάζει τα σχέδια σε προσομοιώσεις για να δει ποια είναι τα καλύτερα στην ολοκλήρωση της επιθυμητής αποστολής. Τα μη αποδοτικά σχέδια διαγράφονται. Τα πιο αποδοτικά υποβάλλονται σε περαιτέρω προσομοιώσεις σε διαφορετικά περιβάλλοντα, δίνοντας τη δυνατότητα στον αλγόριθμο να επιλέγει τα ισχυρότερα, δηλαδή αυτά που μπορούν να διατηρήσουν την επιθυμητή λειτουργία τους σε διάφορα περιβάλλοντα και να ανταπεξέλθουν στον τυχαίο θόρυβο.

Στη συνέχεια, η ομάδα του Levin εξάγει τα κύτταρα από τα έμβρυα βατράχου, τους δίνει τη δυνατότητα να μεγαλώσουν σε έναν "σωρό" και τελικά τα πλάθει στη μορφή που ο αλγόριθμος επέλεξε, όπως ένας γλύπτης κατασκευάζει ένα άγαλμα, μόνο που αυτό το άγαλμα είναι κατασκευασμένο από ζωντανά κύτταρα και όχι από πέτρα. Ο Levin φαντάζεται ότι στο μέλλον τέτοιες δομές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή μηχανών που θα μπορούσαν να επισκευάζουν τον εαυτό τους, όπως κάνει ένας ζωντανός ιστός όταν υφίσταται βλάβη. Οι μηχανές θα μπορούσαν να συλλέγουν μικροπλαστικά στον ωκεανό χωρίς να επιφέρουν επιπρόσθετη δική τους ρύπανση λόγω της αποσύνθεσής τους στο θαλασσινό νερό, θα μπορούσαν να βελτιώνουν τη χορήγηση φαρμάκων ή να δημιουργούν εντελώς νέες θεραπείες για ασθένειες.

Πηγή: The Scientist

Γιώργος Προφητηλιώτης - Stagiaire EEB

Αναδημοσίευση από: http://www.bioethics.gr/index.php/el/anakoinosis/2598-17-01-2020