ربات‌های جدید قادرند از تعداد زیادی از سلول‌های منفرد، یک پیکره بسازند

دانشمندان ربات‌های زنده جدیدی ساخته‌اند که حافظه دارند و می‌توانند اجزای خود را بازسازی کنند. این زِنوبوت‌ها (xenobot)، نسخه به‌روزرسانی ماشین‌های زیستی هستند که نخستین بار سال گذشته از آن‌ها رونمایی شد. آن ربات‌های زنده را دانشمندان دانشگاه تافتس و دانشگاه ورمونت، از سلول‌های قورباغه ساخته بودند. این ماشین‌های کوچک می‌توانستند اعمال و کارهای بسیاری را انجام دهند، از جمله حرکت دادن خود و سایر اشیای پیرامونشان و همچنین انجام رفتارهای گروهی که بخشی از رفتار جمعی چنین ربات‌هایی محسوب می‌شد. نسخه جدید، شامل مجموعه گسترده‌ای از به‌روزرسانی‌ها است. این ربات‌ها قادرند از تعداد زیادی از سلول‌های منفرد، یک پیکره بسازند، برای حرکت در محیط پیرامونی خود به سلول‌های ماهیچه‌ای نیاز ندارند و حافظه‌ دارند تا آنچه برایشان رخ می دهد را ثبت و ضبط کنند.

این ربات‌ها همچنین در مقایسه با نسخه قبلی، سریعترند و از قابلیت‌های بیشتری برخوردارند. آن‌ها می‌توانند با یکدیگر کار کنند و به یکدیگر کمک کنند. محققان می‌گویند این ربات‌ها می‌توانند بازهم ارتقا پیدا کنند تا تعداد زیادی از قابلیت‌های دیگر به آن‌ها اضافه شود؛ قابلیت‌هایی که محیط و یا روش‌های مراقبت آن‌ها را بهبود بخشد. این مسئله به روشن شدن این موضوع کمک خواهد کرد که سلول‌ها -از قبیل سلول‌هایی که انسان را می‌سازند- دقیقا به چه شکل در کنار هم می‌آیند تا یک کُل را بسازند و به صورت یک سیستم کار کنند. این موضوع می‌تواند به ما کمک کند تا بفهمیم که چگونه ارگانیسم‌های با سلول منفرد، به ارگانیسم‌های پیچیده‌ای تبدیل می‌شوند که پیرامون ما وجود دارند؛ ارگانیسم‌هایی از جمله خود ما. محققان می‌گویند این فرایندها که به شکل‌گیری زنوبوت‌ها کمک می‌کند، می‌تواند به ما بگوید که خود ما چگونه شکل گرفته‌ایم و چگونه قابلیت‌هایی از جمله قابلیت تحلیل اطلاعات و فهم چیزها را به دست آورده‌ایم.

کار بر روی زنوبوت‌های جدید، امروز در قالب مقاله‌ای در مجله علمی «ساینس روبوتیکز» منتشر شده است. پژوهشگران می‌گویند این ربات‌ها در مقایسه با نسخه قبلی، کمی متفاوت ساخته شده‌اند. دانشمندان با استفاده از سلول‌های بنیادی جنین قورباغه، به آن‌ها این امکان را دادند خود را سر هم بندی کنند. همانگونه که وقتی قورباغه رشد می‌کند، به توپ‌های ریز با «مژک» تبدیل می‌شود، یا دست‌ها و رشته‌های مو مانند که می‌توانند توسط ارگانیسم کنترل شوند. این مژک‌ها در قورباغه -یا انسان- در جاهایی نظیر ریه‌ها پیدا می‌شوند؛ جایی که به بیرون راندن مواد مضر کمک می‌کنند.

اما پژوهشگران اینک توانسته‌اند از آن‌ها برای هدفی به کلی متفاوت استفاده کنند. در اصل، برای برنامه‌ریزی مجدد زنوبوت‌ها، این مژک‌ها به عنوان پاهای بسیار ریز استفاده شدند تا آن‌ها به بتوانند به این سو و آن سو حرکت کنند. مایکل لِوین، استاد برجسته زیست‌شناسی و مدیر مرکز اکتشافی آلن در دانشگاه تافتس و یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید: «ما شاهد اندام پذیری و انعطاف خارق‌العاده مجموعه‌های سلولی هستیم که بدن اولیه و ابتدایی را می‌سازد که کاملا با حالت پیش فرض آن‌ها متفاوت است؛ در این نمونه یعنی قورباغه، با وجود داشتن ژنوم کاملا طبیعی. در یک جنین قورباغه، سلول‌ها با یکدیگر همکاری می‌کنند تا یک نوزاد قورباغه بسازند. اینجا، فارغ از این‌ها می‌بینیم که این سلول‌ها می‌توانند سخت‌افزاری که برای آن از نظر ژنتیکی کدنویسی شده‌اند را با هدف دیگری به کار بگیرند؛ مثلا مژک‌هایی که برای یک کارکرد به کلی جدید از قبیل استفاده از آن برای حرکت به کار گرفته می‌شوند. این هیجان‌انگیز است که این سلول‌ها می‌توانند به شکل خودبه‌خودی نقش جدیدی بگیرند و طرح و برنامه بدن جدید و رفتارهای جدید را بدون آن که برای آن دوره‌های طولانی انتخاب تکاملی را طی کرده باشند، در کارکردهای خود لحاظ کنند.»

محققان می‌گویند که این فرایند بی‌شباهت به روش معمول که در آن ربات‌ها ساخته می‌شوند نیست؛ با این تفاوت که در اینجا برای انجام آن از بافت‌های زیستی استفاده می‌شود. داگ بلکیستون، دانشمند ارشد، که یکی از نویسندگان اصلی این پژوهش و دستیار تحقیقاتی اِما لدرر بوده است، می‌گوید: «روشی که زنوبوت‌ها ساخته شده‌اند شبیه به روش سنتی ساخت ربات‌ها است. ما فقط به جای اجزای مصنوعی برای ساختن بدنه و خلق رفتار پیش‌بینی‌پذیر آن‌ها، از سلول‌ها و بافت‌ها استفاده کردیم. از نظر زیست‌شناسی، این رویکرد به ما کمک می‌کند تا دریابیم که سلول‌ها چگونه در زمان برهمکنش طی فرایند رشد، با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و این که ما چگونه می‌توانیم این برهم کنش‌ها را بهتر کنترل کنیم.»

همزمان، دانشمندان دانشگاه ورمونت نیز شبیه‌سازی‌های کامپیوتری از زنوبوت‌ها انجام داده‌اند و هر دو به صورت گروهی و مجزا، کار کرده‌اند تا دریابند شکل زنوبوت‌ها چگونه رفتار آن‌ها را تغییر می‌دهد. این بررسی‌ها می‌تواند در انتخاب رفتارهای به خصوصی استفاده شود؛ رفتارهایی از قبیل گردآوری خرده‌های به جا مانده از بین مجموعه‌ای از ذرات.

جاش بونگراد، سرپرست تیم دانشمندان علوم کامپیوتری و متخصصان رباتیک، می‌گوید: «ما کارکرد آن‌ها را می‌شناسیم اما این برای افراد به هیچ وجه بدیهی نیست که یک طراحی موفق چگونه باید به نظر برسد. این همان جایی است که ابررایانه‌ها وارد می‌شوند و همه حالت‌های ممکن کار گروهی زنوبوت‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهند تا آن پیکربندی را که کار خود را به بهترین شکل ممکن انجام می دهد، بیابند. ما می‌خواهیم که زنوبوت‌ها کارهای مفید انجام دهند. در حال حاضر ما وظایف ساده‌ای را بر عهده آن‌ها می‌گذاریم اما در نهایت قصد داریم نوعی از این ابزار زنده را تولید کنیم که بتواند برای مثال میکروپلاستیک‌ها را در اقیانوس‌ها یا آلاینده‌ها را از زمین، پاکسازی کند.»