Xenobot

Xenobot
計算機設計的機體。左：模擬計算搜索法發現的圖樣。右：配置的實物機體，其完全由生物組織構建（綠：蛙皮膚，紅：蛙心肌）。
產業	機械, 合成生物
應用	藥物, 環境舒緩
尺寸	微量
燃料來源	營養
自行推進	Yes
組件	蛙細胞
發明者	Sam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin, Josh Bongard
Invented	2020

Xenobot（異種機械人）得名於 Xenopus laevis （非洲爪蛙，非洲爪蟾），是一種利用電腦設計的人工合成生物體，設計的主要目的是為了執行某些期望的功能。Xenobot 是由不同的生物細胞組織而合成，因此對於 Xenobot 的定義（機械人，生物，或其他）在科學界還存爭議。 有一位研究人員表示：「它們（ Xenobots）並非傳統的機械人或一種已知的動物種類。它是一種嶄新的人工製品： 一個能生存以及可程式的有機體。」

現有的異種機械人

首批的 Xenobots 是由道格拉斯·布萊克斯頓（Douglas Blackiston）依照山姆·克里格曼（Sam Kriegman）的人工智能程序編寫出來的藍圖而製造。 迄今為止， Xenobot 的寬度不到1毫米（0.039英寸） ，僅由兩部分組成：皮膚細胞和心肌細胞，這兩種細胞都源自從早期（囊胚階段）青蛙胚胎中收穫的幹細胞。 皮膚細胞提供剛性支撐，心臟細胞就如小型馬達一樣，能收縮和擴大體積以推動異種機械人前進。 Xenobot 的身體形狀及其皮膚和心臟細胞的分佈，是在模擬中自動設計的，以執行特定任務，使用試錯過程（進化算法）。 Xenobot可被設計用來行走、游泳、推動顆粒、攜帶有效載荷，並在群體中協同工作，將散落在盤子表面的碎片聚集成整齊的堆。

Xenobot可以在沒有食物的情況下存活數周，並且在撕裂傷後自行痊癒。

其他類型的電機和傳感器已被集成到異種機械人中。雖然不能生長出心肌細胞，但 Xenobot 卻能長出纖毛，並將它們用作游泳的小槳。 然而，纖毛驅動的異種機械人運動目前不如心臟驅動的異種機械人運動可控。 也可以將 RNA 分子引入異種機械人，以賦予它們分子記憶：如果在行為過程中暴露於特定類型的光線下，在熒光顯微鏡下觀察時，它們會發出預先指定的顏色。Xenobot 能被塑造而滿足特定任務。

Xenobot亦可自我複製，它們可以在環境中收集鬆散的細胞，並將它們形塑成具有相同能力新的Xenobot。

潛在應用

目前，Xenobot 的主要用途是為了更加充分理解形態發生過程中如何合作構建複雜身體的科學工具。 然而，當前 Xenobot 的行為和生物相容性表明它們將來可能會有幾種潛在的應用。

鑑於異種機械人僅由青蛙細胞組成，它們是可生物降解的。由於成群的異種機械人傾向於共同努力將盤中的微小顆粒推入中心堆， 據推測，未來的異種機械人（ Xenobot ）可能能夠對海洋中的微塑料做以下的事情：找到並聚合微小的塑料碎片成一個大塑料球，傳統的船隻或無人機可以收集並帶到回收中心。與傳統技術不同，異種機械人在工作和降解時不會增加額外的污染：它們使用來自組織中自然儲存的脂肪和蛋白質的能量來運作，持續大約一周，然後它們就會變成死皮細胞。

在未來的臨床應用中，例如靶向藥物輸送，異種機械人可以由人類患者自己的細胞製成，這將繞過其他類型的微型機械人輸送系統的免疫反應挑戰。這種異種機械人有可能用於從動脈上刮下斑塊，並通過其他細胞類型和生物工程來定位和治療疾病。