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全球首个活体机器人生娃!100%青蛙基因,杀不死,可繁衍四世
#全球首个活体机器人生娃##100%青蛙基因,杀不死,可繁衍四世##科技[超话]##智能服务类机器人#
【新智元导读】活体机器人「生娃」?全球首次,实属罕见!2020年1月,美国科学家利用从青蛙胚胎中提取的活细胞,创造出全球首个活体机器人Xenobot。现在,这个活体机器人可以像「吃豆人」一样繁殖。

全球首次,实属罕见!

在生孩子这件事儿上,美国科学家创造了奇迹:让机器人「生娃」。

你没看错,世界上第一个「活体机器人」正在繁衍...

当这些酷似「吃豆人」的机器人「父母」在环境中移动时,它们会在「嘴巴」中收集数百个干细胞。

随着时间的推移,这些干细胞会聚集在一起,形成机器人宝宝,发育成熟之后,看起来就像它们的父母一样。

这是由来自佛蒙特大学、塔夫茨大学以及哈佛大学 Wyss研究所的科学家们发现的一种全新生物繁殖形式,并创造了有史以来第一个「自我复制」的活体机器人。

目前,这项研究已于10月22日发表在 PNAS 上。

该研究的合著者、塔夫茨大学的资深科学家 Douglas Blackiston 表示,「长期以来,人们一直认为我们已经找到了生命可以繁殖或复制的所有方式。但这次我们的发现是之前从未见过的。」

全球首次!活体机器人「生娃」

本来,非洲爪蟾蛙的这些胚胎细胞会发育成皮肤。但它会挡在蝌蚪的外面,阻挡病原体并重新分配粘液。

研究人员这次将这些胚胎细胞置于一个新的环境下,让其有机会重新利用这个「多细胞性」。

这次,这些胚胎细胞要发育的目标和皮肤大不相同。

「这些青蛙细胞的复制方式与以往大不相同。科学上已知的任何动植物都不会以这种方式复制」,这项新研究的主要作者 Sam Kriegman 博士说。

最初,由大约 3000 个细胞组成的爪蟾机器人(Xenobot)亲本形成了一个球体。大约 3 天后,球体外表面上会形成纤毛。

当产生的成熟细胞群处于培养皿中约 60000 个分离的干细胞中时,它们的集体运动将一些细胞推到一堆。

如果这个「堆」足够大,这些细胞群就能发育成会游泳、带纤毛的后代。如果分离干细胞更多,则会产生更多的后代。

不过,这个复制过程最多持续两轮。是否会停止取决于适合青蛙胚胎发育的温度范围、解离细胞的浓度、成熟生物的数量和随机行为、溶液的粘度、培养皿的几何形状表面,以及污染的可能性。

确实,就像研究论文作者之一Sam Kriegman 博士所说:「这些机器人可以生孩子,但之后这个复制系统很快就会消亡。要让系统继续复制非常困难」。

看来,球体结构不利于机器人的生殖系统的复制,怎么办?试试别的形状!

这正是AI入场的好时候。

通过 Deep Green 超级计算机集群上运行的AI程序,进化算法在模拟中对数十亿种形状进行了测试——三角形、正方形、金字塔、海星形——让细胞在复制中的效率更高。

研究人员使用一种进化算法,从随机群开始,进化出具有增加自我复制能力的细胞群。( FG = 给定群体实现的子代数。小数部分表示群体距离实现另一轮复制的距离。)

这个进化试验中最成功的世系起源于一个球体,它构建的桩不超过 74% 自我复制所需的大小阈值。

爪蟾机器人(Xenobot)能够在培养皿中找到微小的干细胞并将数百个干细胞聚集在「嘴」(指C型的缺口) 里,几天后这组干细胞就会裂变成新的爪蟾机器人。

我们利用超算弄清楚了如何调整最初父母亲本的形状。经过几个月努力,AI想出了一些奇怪的设计,包括一个类似于「吃豆人」的形状。这种设计相当违反直觉,它看起来很简单,但人类工程师想不出来。」Sam Kriegman说。

比如,为什么是一张嘴?为什么不是5张嘴?不过,形状虽然看起来有点奇怪,但效果很好。经测试,这个「吃豆人」形状大大延长了Xenobot 机器人复制系统的寿命。

实验表明,在经历AI算法筛选出的「吃豆人」形状下,机器人的自我复制系统寿命,由最多2代增加到了4代。

现在,这些机器人的儿子能生孙子,孙子又生了曾孙,繁殖还在继续......

众所周知,运动学复制在分子水平上是众所周知的,但以前从未在整个细胞或生物体的尺度上观察到。

Douglas表示,「我们已经发现,在生命系统中存在着一个未知的空间。我们如何去探索那个空间?我们发现了会走路的机器人;我们发现了会游泳的机器人。现在,我们又发现了可以运动、可以自我复制的异形机器人。未来还会有什么发现呢?」

诚如研究人员所说,「在生命的表面之下,还隐藏着更多令人惊讶的行为,等待我们去发现。」

回顾:可编程「活体机器人」的诞生

大多数人都会认为机器人是由金属和陶瓷制成的,不过爪蟾机器人同时也是由青蛙细胞制造的有机体。

2020年,还是这群美国科学家,首次利用从青蛙胚胎中提取的活细胞,创造出第一个有生命的机器。

这些毫米级的「活体机器人」(xenobots)可以朝目标移动,也可以携带一个有效载荷(例如需要运送到患者体内特定位置的药物),还能在切割后自行愈合。

在UVM的超级计算机集群上进行了数月的处理之后,该团队(包括主要作者和博士生Sam Kriegman)使用了一种进化算法,为新的生命形式创建了数千个候选设计。

为了完成科学家们布置的任务,比如朝一个方向移动,计算机会一遍又一遍地将几百个模拟细胞重组成各种形状和体型。

从随机构造开始

首先,他们采集非洲爪蟾(学名「Xenopus laevis」)胚胎中的干细胞,并将它们分离成单个细胞,然后进行孵化。

接着,使用微型镊子和一个更小的电极,将细胞切割并在显微镜下连接到计算机所指定的设计中。

这些细胞组装成自然界中从未见过的身体形态,开始协同工作。

皮肤细胞形成了一个更被动的结构,而心肌细胞曾经的随机收缩被用于创造有序的向前运动,这是在计算机设计的指导下,并借助于自发的自组织模式,使机器人能够自行移动。

此外,在实验中,科学家就将活体机器人切开两半,观察究竟会发生什么。

Bongard表示,「我们发现,它会把自己重新缝合起来,然后继续前进。这是一般机器无法做到的。」

论文合著者Levin表示,这些青蛙细胞可以被打造成有趣的新的生物形式,与它们的原有解剖结构完全不同。

构建活体活体机器人,是迈向破解所谓「形态学代码」的一小步,更是向着更深入了解生物的整体组织方式,及其计算和存储信息的方式迈出了一大步。

机器人「生娃」,恐惧?兴奋?

美国科学家首次实现了让活体机器人繁育,有些人可能会觉得这令人振奋。

Bongard表示,「我们正在努力理解这个属性: 复制。世界和技术正在迅速变化,对于整个社会而言,我们研究并理解这种现象是如何发生的,这一点非常重要。」团队的目标是加快人们从认识问题到给出解决方案的转变速度,比如利用活体机器人把塑料微粒从下水道中拉出来,或者制造新的药物。

研究团队看到了活体机器人朝着再生医学发展的前景。

Levin解释道,「如果我们知道如何告诉细胞集合做我们想让它们做的事情,最终,那就是再生医学,比如创伤性损伤、出生缺陷、癌症和衰老的解决方案。这些问题的存在是因为我们不知道们不知道如何预测和控制细胞群的构建。」

然而,有些人可能会对可自我复制的生物技术的概念感到担忧,甚至感到恐惧,比如一些网友。

不知你是否看过《异星灾变》(Raised by Wolves)这部科幻美剧,一个Mother,一个Father ,这2个机器人授命在一个神秘星球抚育人类后代,

剧情演变到最后,机器人母亲怀孕,生出了一个像蛇又像鳗鱼的奇怪物种。

看来,机器人生娃这件事还真是不敢恭维...不知各位网友,是期待多一点,还是害怕多一点?

【半數東奧賽任港人看 歷屆最多】

疫情下舉辦的東京奧運會,將於本周五揭幕,在當局早前斥資購入賽事播映權之下,本港市民可以安坐家中觀看賽事。負責協調三大電視台的資深體育節目製作人、民政事務局項目顧問李漢源透露,電視台已各自派員,組成一支為數十六人的聯合採訪團隊,料可播放逾百小時的港隊賽事,盡量做到「一吋不漏」。據他了解,部分電視台會開放超過十條頻道播放賽事,總播放時數高達三、四千小時,屬歷來最多,即國際奧委會所製作的約一半賽事時段,也可呈現觀眾眼前。他看好今屆賽事的收視,惟在疫情之下,每家電視台的廣告收入可能只得一、二千萬元,仍可能需要承擔數百萬元的虧蝕。

為免市民無緣觀賞今屆奧運賽事,港府早前破天荒斥資購入賽事的播映權。根據協議,各間電視台須分別在免費和收費頻道合共提供不少於九百及三千小時的奧運賽事節目,負責協調的民政事務局項目顧問(康樂及體育)在接受本報專訪時表示,為期十六天的奧運賽事,大會將合共製作七千小時的比賽時段,其中約二千小時的節目會發送至人造衛星,各地電視台可視乎本身的需要接收賽事;至於餘下的約五千小時節目,各地電視台則須自行支付衛星費用,始能發送至所屬國家或地區。

  他表示,為免造成不公,未有特別限制各電視台所需播放的港隊以外賽事,但據其了解,無線電視、有線電視及NOW TV均會開放多條頻道播放賽事,其中無線電視計畫動用的頻道多達十三條,合共播放三至四千小時的奧運賽事節目,其餘兩家電視台也會播放最少一千小時的賽事。他指,每家電視台只要開放七條頻道,每日播放八小時節目,已能滿足基本要求,因此整體播放時數可遠較當局要求為高,「收費電視的頻道也需要節目充撐,既然已購得播映權,加上不用額外製作,播放得愈多,也沒有損失,因此電視台也會盡量填滿節目時段。」

三大電視台的另一「任務」,就是需要播足所有本港運動員出戰的賽事。李漢源指,倘若只是接收大會提供的訊號,未必能涵蓋所有港隊賽事,尤其是初賽,因此需要自行派出拍攝團隊,讓本港電視台進行直播或轉播,「當中有些賽事,港隊可能是志在參與,但既然港府這次購買版權的目標是為了港隊,我們也會拍攝。」

  為了達至目標,負責轉播賽事的三大電視台已分別派出拍攝人員、導演和工程人員,組成一支共有十六人的聯合採訪團隊(Hong Kong Pool),已於上周二起陸續出發,而李漢源也在上周五抵達東京,負責協調。他表示,會在當地設置一個「小型電視台」,希望可「跟足」港隊所有賽事,但承認過程中或有「甩漏」。他舉例指:「滑浪風帆賽事若出了海,你如何拍攝?三項鐵人或單車公路賽也較難拍攝,可能只能拍到起步或衝線的畫面。」

  他又提到,本港今屆共派出多達六名運動員角逐劍擊賽事,由於「重劍天后」江旻憓世界排名處於前列位置,大會一定拍攝其比賽片段,但其他排名較後的選手,卻未必一定可以,因此需靠本港拍攝團隊「執漏」。

  本港已確定派出歷來最多的四十六位選手參加今屆奧運,採訪團隊最多可以同時走訪三至四個項賽事,「若賽事太多,導演也會親自落場,自己拿著攝影機拍攝賽事。」至於港隊賽事的播放時數,他說雖然未有正式統計,但若以派出四十六名運動員計算,平均每人比賽時間兩至三小時,粗略估計也會播放一百至二百小時的港隊賽事。

  他坦言,若不是以聯合團隊方式拍攝,估計每家電視台需要各自支付三千萬元的製作費,但現時可以攤分成本,較各自派員「着數」,而連同其他開支,他估計現時每家電視台的製作費用有望降至二千萬元。惟在疫情下,本港經濟不景,他說每家電視台也估計最多只有一千至二千萬元的廣告收入,遠較上屆的五千萬元為低,「好彩的話,可能找到多一點廣告生意,做到收支平衡,否則應該會錄得數百萬元的虧蝕。」

  「今次很多事情也未必做得到,因為落實得太遲,其他很多國家早在兩年前已確定播放安排。」李漢源指出,政府以往不想介入商業市場,一般不會購買奧運播映權,但今次得悉各電視台也無意購入後而決定「出手」,但由於不希望因此多付費用,令一切安排變得較為趕急。他說,以往舉辦奧運會,大會最少兩年前已召開國際會議,了解各地電視台的拍攝需要,從而確定如何布置場地,「但過去兩年,我們也沒有向國際奧委會講清楚需要甚麼,到了五月才落實,這令電視台的籌備變得極為倉卒,面對許多不明朗因素。」

  過往舉辦奧運時,本港電視台能在國際廣播中心租用最少二千多呎的場地。李漢源指,由於今屆幾乎是在最後一刻才向大會表達採訪要求,所能租用的面積只有二百多呎。他亦以即將在周五舉行的開幕禮為例,電視台以往會支付約二十萬元的費用,在場內擺放一部攝影機,專門拍攝所屬國家或地區運動員十多秒的進場情況,但今年只能單靠大會的訊號,「即使採訪團隊可以在場內拍攝,但也沒有方法將片段直接傳送回港,只能事後以花絮方式交代現場氣氛。」

  至於比賽場地,通常也設有混合區,讓電視台可以採訪運動員,並利用場館設施進行直播。李漢源指,當中的採訪位置是需要事先租用,以往在出發前已大致確定,但由於今屆從未提出要求,現在只能夠在「排隊」,等候大會確定次序,「可能會有一些電視台,因所屬國家的運動員提早出局而放棄位置,我們才有機會補上,租用這些被放棄的位置。」採訪位置尚未能確定之下,也大大增添傳播片段返港的難度,但李漢源表示,本港部分電視台曾嘗試以近年盛行的LiveU攜式視頻技術進行直播,效果不俗,因此現在也在構思利用當地的5G網絡進行直播,以補不足。

  李漢源坦言,奧運已沒辦法再延遲,「單是賠償版權費,也要五十一億美元」,但這令採訪成本大大增加,尤以在機票費用上漲之下,每名成員的開支達到十五至二十萬元。他表示,採訪團隊成員已全部接種疫苗,但首三天仍需要每天進行檢測,初時只能乘搭國際廣播中心提供的車輛,每日也只能各自吃飯,以減低傳播病毒的風險。

  曾在無線工作長達三十八年的資深監製李漢源,參與過九屆奧運會的直播。他坦言,今屆東奧對本港觀眾甚具瞄頭,對收視感到樂觀,除了由於賽事正值暑假舉行,吸引不少學生收看,加上多名本港運動員大熟大勇,世界排名處於前列位置,認為本港今屆有力爭逐獎牌的項目不止一個,會有最少三個,「個人感覺,金銀銅也會有。」

  談到今屆出征奧運的港將,李漢源如數家珍。他認為,曾於倫敦奧運獲得場地單車凱林賽銅牌的李慧詩,今屆在爭先賽較有機會問鼎獎牌,「因她爆炸力較強,強項是緊貼對手,到最後一刻才抽出衝線,在以一對一方式較量的爭先賽具有較大優勢。」至於凱林賽,他說比賽過程中始終有機會「撞車」,變數較大。他又提到,貴為「天下第一劍」的江旻憓,即使最近比賽較少,但現在仍是重劍世界排名第一,而準備出戰空手道女子個人形賽事的劉慕裳,也是所屬級別的世界冠軍,「當然不想給他們太大壓力,但個人相信三人是有機會獲取獎牌。」

  他又認為,體操的石偉雄在亞運奪取跳馬項目金牌時,是力壓上屆奧運銀牌得主,意味他也是有力爭奪獎牌。至於今屆奧運乒乓球首次加入混雙項目,港隊將由黃鎮廷及杜凱琹應戰,他認為倘若抽籤理想,不在較早階段遇上中國隊,也有機會奪取獎牌,而女團項目也是「牌面」較大,實力僅在中日韓之後;他說,港隊游泳「飛魚」何詩蓓現時在所屬級別排四、五位,相信躋身決賽不成問題,也估計本港在羽球混雙項目有力衝擊獎牌。

  於二○一九年離開無線的李漢源,原本已經退休,但一直心繫體育,起初打算在今屆奧運隨同其他海外電視台,入場觀摩賽事。他笑言:「可能是職業病,我們入場,不是真係睇波,而是去看別人如何製作,也十分喜愛在這種環境之下工作。」

  曾經歷九屆奧運的李漢源,認為各屆各有特色,難忘在一九九六年阿特蘭大奧運會時,奧林匹克公園發生爆炸,一眾工作人員被困於國際廣播中心三日不能外出,「但無可否認,論震撼力和感染力,○八年北京奧運是最大。」他憶述,電視台過往通常派出六十至九十人採訪,但當年卻派出多達二百多人,規模龐大,「自己當時也想過,完成該屆奧運後便退休,因為覺得往後無機會再做更大型賽事。」但在機緣巧合之下,李漢源今屆再以另一個身分「參與」賽事,但相信之後會真正退休,「人始終一定要退休,留給年輕人去做。」#香港新聞#


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