Traditionele robots zijn overal: ze bouwen auto's, ruimen nucleaire ongelukken op, en helpen zelfs mensen met een handicap aan het werk... maar er zijn uitdagingen waar ze simpelweg niet kunnen worden ingezet. Dan komt het concept van de biobot in beeld: machines gemaakt van levend weefsel. Een groep specialisten van Tufts University, de University of Vermont en het Wyss Institute van Harvard heeft zojuist de 'xenobots' gepresenteerd, die minder dan een millimeter in diameter zijn en gebaseerd zijn op een hybride van hart- en huidcellen van een kikker. Xenobots zouden chemicaliën kunnen neutraliseren en microplastics kunnen absorberen... maar het feit dat ze 'leven' roept enkele vragen op.
Wat is een robot?
De basisdefinitie van een robot spreekt over een programmeerbare machine die in staat is complexe acties te herhalen en te automatiseren. Die is zo flexibel dat ze geen beperkingen oplegt aan het gebruikte materiaal. Het traditionele beeld van een robot bestaat uit metaal, kabels, motoren en energiebronnen, maar hoe klinkt een 'zachte' robot? Ik bedoel niet de ontwerpen die proberen dieren en insecten na te bootsen, maar een robot gemaakt van weefsel. Cellen, om precies te zijn.
Nieuwe ontwikkelingen
De laatste nieuwtjes brengen ons naar Tufts University, de University of Vermont en het Wyss Institute van Harvard. Een team van wetenschappers (de biologen Michael Levin en Douglas Blackiston, en twee roboticaspecialisten, Josh Bongard en Sam Kriegman) publiceerde onlangs in de PNAS een werk gebaseerd op wat de pers xenobots noemt, kleine levende machines die niet meer dan een millimeter in diameter zijn en gebruikmaken van een hybride ontwerp.
Wat betekent dat? Dat het de cellen van een kikker combineert, afkomstig van het hart en de huid. De hartcellen werken als zuigers, terwijl de huidcellen de structurele stijfheid optimaliseren. De vorming van deze xenobots begint met de tussenkomst van een evolutionair algoritme. In wezen imiteert het het natuurlijke selectieproces door oplossingen te genereren, de meest interessante te selecteren en te muteren. Via een virtuele omgeving combineert het algoritme duizenden configuraties, met tussen de 500 en 1.000 hart- en huidcellen.
Degenen die superieure prestaties toonden, of het nu ging om beweging of het verplaatsen van microscopische objecten (parameters die tijdens de algoritmische fase zijn gedefinieerd), worden geselecteerd als startpunt voor de volgende generatie. Herhaal dit proces ongeveer honderd keer en het eindresultaat is een reeks biobots die grotendeels reageren op de oorspronkelijke instructies die door de experts zijn opgesteld.
Toepassingen en zorgen
Een van de meest interessante aspecten van deze studie is dat het niet 'afdaalt' naar het niveau van het DNA, maar dat alles op celniveau plaatsvindt. Voorlopig 'leven' de xenobots ongeveer een week, omdat ze alleen de energie dragen waarmee ze zijn gemaakt en niets hebben dat lijkt op een spijsverteringsstelsel. In de toekomst zouden soortgelijke ontwerpen medicijnen naar specifieke delen van het lichaam kunnen brengen, microplastics uit de oceaan verwijderen en chemicaliën neutraliseren. Maar er zijn ook twijfels en risico's. Aan de ene kant: wat gebeurt er als een ontwerper in de toekomst iets als een zenuwstelsel toevoegt? Hoe goed zal het idee van een 'microscopische Frankenstein' bij het publiek vallen? En aan de andere kant: wat weerhoudt xenobot-ontwerpers ervan om andere soorten stoffen over te brengen? Het injecteren van medicijnen in een tumor is een uitstekende strategie, maar iemand (en niet noodzakelijkerwijs een persoon) zou misschien duisterdere bedoelingen hebben...
Bron: Smithsonian Magazine
