生物和人造物的界限在哪里 机器人是否会出现人类无法掌控的进化

生命体和机器人的界限在哪里？

自人工智能兴起以来，这一问题就反复被舆论追问。如今，美国佛蒙特大学和塔弗茨大学团队的一项研究成果使得上述问题的答案更加模糊了。1月14日，全球顶级期刊《美国科学院院报》(PNAS)发表论文，称打造了用发育中的非洲爪蟾心肌细胞和表皮细胞重组而成的机器人Xenobots。这也是有史以来首个可编程活体机器人。

论文中明确写道：“在细胞水平之上，它们与现有器官或生物体几乎没有相似之处。”

论文通讯作者约书亚·邦加（Joshua Bongard）则表示：“它们既不是传统的机器人，也不是已知的动物物种。这是一种活的、可编程的有机体。”

这一惊人发明是怎样被实现的？它又将给人类带来什么？

会移动、能运输，还会自我修复

Xenobots是一种长度不到1毫米的活体机器人，是非洲爪蛙心脏细胞（收缩细胞）和表皮细胞（被动细胞）的结合。

图中，绿色的部分由被动细胞组成，红绿交接的部分则由主动细胞组成。通过心脏细胞的收缩，Xenobots能够表现出四种不同的行为，即运动、物体操纵、物体运输和集体行为。

具体来说，Xenobots能够自行游动，并在数天或数周的时间内探索含水环境，而无需额外的营养。

有的机器人还能操纵物体。它们自发地将物体推向特定的方向。研究者认为，此特性或能用于清理海洋中的微塑料污染。

• 集体行为
• 物体操纵

此外，有的活体机器人能够在自身内部形成小洞，用于携带物体。这项能力被认为可以用于智能药物输送。

• 物体运输

神奇的是，机器人还具备自我修复的能力。当把它从中切开，它将自己重新“缝合”了起来，随即继续如常活动。

论文中这样写道：“大多数技术由钢、混凝土、化学药品和塑料制成，它们会随着时间的流逝而降解，并可能产生有害的生态和健康副作用。因此，使用自我更新和生物相容性材料构建技术将是有用的，其中理想的候选者是生命系统本身。”

实际上，钢铁等材料制成的机器人不仅是无法降解，也无法具备如此强大的自愈能力。与现有的微型机器人相比，一个从头开始设计的生命系统能够通过与生俱来的抵抗熵增的能力，使自身寿命远远超过静态技术的使用寿命。

Xenobot是怎样被制造出来的？

据悉，Xenobot由佛蒙特大学的超级计算机集群Deep Green设计而出。Deep Green具有20000台笔记本电脑的算力，设计方式则类似于自然选择。研究人员在Deep Green上设计出了一种进化算法。

首先，设定机器人的行为目标（例如，最大化位移），并确定结构构造块（即红色的收缩细胞核绿色的被动细胞）。将上述信息提供给进化算法后，算法将自动演化出最初的随机种群。计算机“像使用乐高积木一样，使用构造块来构建不同的生物解剖结构”。

接下来，算法从不同的随机种群开始重新运行99次，并找出表现最佳的设计。不同的性能要求将产生不同的结果。

然后，算法在基于物理的虚拟环境中对每个设计进行仿真，并自动分配性能得分。性能较低的设计将被删除，并被性能较高的设计的随机修改副本覆盖。重复此过程将产生性能多样的设计群体。

成功通过过滤器的设计将运用活组织构建出来。研究人员先是从囊胚阶段非洲爪蟾胚胎中获得多能干细胞，再将细胞切开。待培养至数量足够，再将二者重建。

• 获得细胞
• 将细胞切开
• 培养细胞
• 将二者重建

运用显微外科手术钳和13-μm线尖电灼电极，塑造出Deep Green所设计出的生物体

此外，还可以通过采集和包埋非洲爪蟾心脏祖细胞来将收缩组织分层到生物体中。

这项研究成果由两大团队共同完成，佛蒙特大学计算机科学系教授约书亚·邦加的团队主导了研究工作。其中，论文一作是佛蒙特大学博士山姆·克里格曼，通讯作者是佛蒙特大学计算机科学系教授、形态演化与认知实验室负责人约书亚·邦加，完成组装机器人的则是塔夫茨大学生物系教授迈克尔·莱文团队。

研究人员：AI不太可能有意设计出有害的生物

研究发表后，舆论一片哗然。人们对这种机器人充满了担忧：该怎样定义它们？生物和人造物的界限在哪里？它们会不会出现人类无法掌控的进化？未来会不会有人利用这项技术，设计出对人类造成危害的机器人？AI又会不会自行设计出有害的生物？

对此，研究者一一给出了回应。

论文一作山姆·克里格曼承认，如人们所担忧的，这类机器人的未来变体可能具有神经系统和认知能力。但他也认为：“这项研究是公开的，社会可以对其进行讨论，政策制定者也能有针对性地制定最佳行动方案。”

不过，至少在此次研究出的机器人的整个生命过程中，没有出现进化。它们没有生殖器官，在7天后就降解失效了。但是，活生物体是无时无刻不在进化的。研究人员认为，“应对这一事实的最好方法是多了解、多学习。”

定义方面，论文的另一位作者，塔夫茨大学教授迈克尔·莱文指出：“我们一直在用活体机器人构建细胞，从基因上讲，它们是青蛙。我们用的是100%的青蛙DNA，但这些机器人并不是青蛙。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。”他还承认，人们对未知不良后果的担心并非不合理，但“如果人类要考虑未来的生存，就需要更充分地了解，简单规则是如何形成复杂的特征的。”而了解复杂规则的第一步就是探索。这项工作正是在帮助人们更好地理解这类系统。

对于人们对有害生物的恐惧，研究人员表示：“AI不太可能有意设计出有害的生物，但是在设计中可能无意间产生有害的副作用。因此，我们认为，所有计算机设计的技术（包括生物）都需要经过人工验证，然后才能进入创建环节，更不用说实际应用了。此外，对此类技术的监管是政策领域下一步要解决的重要问题。总的看来，与目前在病毒学、细菌学和基因编辑领域所做研究的相比，这种设计潜在危害性非常小。”

编辑：hfy