Xenobots表现出协同的群体活动，在这种情况下，它们一起工作来聚集成堆的微小粒子。功劳:塔夫茨大学的道格·布莱基斯顿去年，塔夫茨大学和佛蒙特大学(UVM)的一组生物学家和计算机科学家用青蛙细胞创造了一种新颖的微型自愈生物机器，称为“异种机器人”，它可以四处移动，推动有效载荷，甚至在一群其他异种机器人面前表现出集体行为。为异种机器人2.0做好准备。
同一个团队现在已经创造了生命形式，可以从单个细胞自我组装成一个身体，不需要肌肉细胞来移动，甚至展示了可记录记忆的能力。新一代异种机器人也比第一版移动更快，可以在不同的环境中导航，寿命更长，并且它们仍然有能力在群体中一起工作，如果受到损坏，还能自我修复。这项新研究的结果今天发表在《科学机器人》杂志上
与Xenobots 1.0相比，下一个版本的Xenobots采用了“自下而上”的方法，通过手动放置组织和手术整形青蛙皮肤和心脏细胞来产生运动，从而构建毫米大小的自动机。塔夫茨大学的生物学家从非洲青蛙非洲爪蟾的胚胎中提取干细胞，让它们自我组装并生长成球状体，几天后，其中一些细胞分化产生纤毛——来回移动或以特定方式旋转的微小毛发状突起。纤毛给了新的球状机器人“腿”，让它们在表面上快速移动，而不是使用人工雕刻的心脏细胞，心脏细胞的自然节律收缩使原始的异种机器人四处逃窜。在青蛙或人类中，纤毛通常存在于粘液表面，如肺部，以帮助排出病原体和其他外来物质。在异种机器人上，它们被改变用途以提供快速移动。
“我们正在见证细胞集体的非凡可塑性，尽管拥有完全正常的基因组，但它们会构建一个与默认‘身体’截然不同的初级新‘身体’——在本例中是一只青蛙，”塔夫茨大学艾伦发现中心主任、该研究的相应作者迈克尔·莱文(Michael Levin)说。“在青蛙胚胎中，细胞合作产生蝌蚪。在这里，从上下文中，我们看到细胞可以将它们基因编码的硬件，如纤毛，重新用于新的功能，如运动。令人惊讶的是，细胞可以自发地扮演新的角色，创造新的身体计划和行为，而无需对这些特征进行长时间的进化选择。”
“在某种程度上，异种机器人的构造很像传统机器人。只有我们使用细胞和组织，而不是人工成分来构建形状和创造可预测的行为。”高级科学家道格·布莱基斯顿说，他和研究技术员艾玛·莱德雷尔共同完成了这项研究。“在生物学方面，这种方法正在帮助我们理解细胞在发育过程中如何相互交流，以及我们如何更好地控制这些交流。”
当塔夫茨大学的科学家们创造出这些物理有机体时，UVM大学的科学家们正忙着运行计算机模拟，模拟不同形状的异种机器人，看看它们是否会表现出不同的行为，无论是单独的还是成组的。该团队使用UVM佛蒙特州高级计算核心的深绿超级计算机集群，由计算机科学家和机器人专家乔希·邦加德领导，在数十万种随机环境条件下使用进化算法。这些模拟被用来识别异种机器人，它们最有能力成群结队地一起工作，在粒子场中收集大量碎片。
“我们知道这项任务，但对于人们来说，一个成功的设计应该是什么样子一点也不明显。邦加德说:“这就是超级计算机出现的地方，它会在所有可能的异种机器人集群中进行搜索，以找到做得最好的集群。“我们希望异种机器人做有用的工作。现在，我们给他们简单的任务，但最终我们的目标是一种新的生活工具，例如，可以清除海洋中的微塑料或土壤中的污染物。”
事实证明，新的异种机器人在垃圾收集等任务上比去年的模型要快得多，也更好，它们成群结队地一起工作，扫过培养皿，收集更大堆的氧化铁颗粒。它们也可以覆盖大的平面，或者穿过狭窄的毛细血管。这些研究还表明，计算机模拟可以在未来为更复杂的行为优化生物逻辑机器人的附加功能。Xenobot升级中增加的一个重要功能是记录信息的能力。
现在有了记忆
机器人的一个核心特征是能够记录记忆，并利用这些信息来修改机器人的动作和行为。考虑到这一点，塔夫茨大学的科学家设计了具有读写能力的异种机器人，使用一种叫做EosFP的荧光报告蛋白来记录一位信息，EosFP通常会发出绿色的光。然而，当暴露在390纳米波长的光线下时，蛋白质反而发出红光。
在干细胞被切除以产生异种机器人之前，青蛙胚胎的细胞被注射编码EosFP蛋白的信使核糖核酸。成熟的异种机器人现在有一个内置的荧光开关，可以记录390纳米左右的蓝光照射。
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