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革命性的生物杂交机器人将要到来,我们准备好了吗?

2024-08-31科技

人工智能和机器人将越来越接近我们的现实生活,发挥越来越重要的作用。机器人将是我们新世纪的重大科技课题和庞大的技术产业。目前的机器人大多是用机械、电子器件来来模拟人类的器官,如电子眼、机械臂、机械手等等。虽然这些人造器官能做一些生物器官做不到的工作,如力度、重复动作的一致性、抗疲劳等。但它仍然无法完美模拟复杂的人类器官,如肌肉、神经和各种器官,它们是几万年自然进化的杰作和产物。

生物杂交机器人才可能使未来的机器人更加完美,甚至全面超越人类的人体。

然而,随着生物和机器以越来越先进的形式融合在一起,它已经引起了伦理学家的注意。

  • 生物杂交机器人将生物材料和合成材料结合在一起,以肢体和器官甚至整个生物体的形式出现。

  • 从哲学上讲,生物杂交机器人揭示了许多科学家和思想家所思考的事实,人类和其他生物只是有机的机器。

  • 借助生物混合机器人的经验与发展,科学家们有朝一日可以从零开始建造一个复杂的生物体。


  • 用老鼠心肌细胞制作的人造「机器人」

    2014年,美国伊利诺伊大学的研究人员发明了一种微型游泳机器人。光是这一成就可能不会引起太多的注意。但重点在于他们是如何构建他们的创造物的:用取自大鼠的心肌细胞。这是最早的「生物混合机器人」之一。

    由于几十年的科幻小说塑造了人们的认知,公众长期以来一直把机器人视为非生物实体。他们的骨骼是金属,他们的心脏是电池,他们的肌肉是马达、活塞和齿轮。他们可能被真实的合成皮肤包裹,但这仍然只是他们无机内部的披风。

    现在,科学进步越来越多地表明,生物不仅仅是天生的;它们是可以被造出来的。在这些生物杂交游泳者诞生两年后,哈佛大学的研究人员扩大了这个想法,制造了第一个生物杂交「动物」——一个16毫米长的长形身体。这个小东西的身体由弹性体组成,骨架由黄金制成,肌肉由老鼠细胞组成,在光的引导和驱动下,以一种曲折而有意义的步伐在水中滑行。

    最近,一个团队制造了一个小型的生物混合机器人,以人类的步态行走。另一个人制造了一个机器手,可以用内置的生物神经网络感知。

    随着生物和机器以越来越高级的形式融合在一起,伦理学家开始注意到这一点。南安普敦大学( University of Southampton)的拉斐尔·梅斯特博士专门研究新兴技术,最近与来自世界各地的同事合作,研究生物混合机器人的伦理影响。

    生物杂交机器人

    本质上,生物混合机器人将生物材料和合成材料结合在一起。例如,它们可能由肌肉细胞作为执行器,神经元作为运动控制器,感官细胞作为触觉传感器。有些甚至建立在活的有机体本身上。生物杂交机器人利用生命系统数百万年的进化,赋予机器人诸如自愈、更强的适应性和更高的传感器分辨率等优点。

    但是,我们准备好迎接一个美好的新世界了吗?在这个世界里,人工和生物的结合模糊了生命和非生命的界限。这是梅斯特和他的同事们用一个假设情景来探讨的一个伦理问题。想象一个未来,生物杂交系统已经进化到在肌肉组织和神经肌肉连接的辅助下,形成可以与人类互动并以非常有机的方式执行复杂动作的全尺寸机器人。随着不断地发展,它们变得更加复杂,不同类型的组织被加入到混合物中......随着它们的复杂性增加,人们会想知道他们是否感觉到疼痛和有感觉,以及他们应该与它们互动。

    在这些假想的生物机器人中,它们更像一个生命体,而不是一台机器的意义在哪里?早期版本可能只有几个生物部分,但随着非生命系统被活的系统取代,最终会「升级」到包含更多的组织而不是金属。它们需要一个活的大脑来值得我们同情吗?

    诚然,这种设想目前还处于科幻小说的范畴,但这种设想越来越接近现实。研究人员预见到人机界面:利用现有的神经组织来控制人工肢体。

    生物杂交机器人手臂,利用从活体动物中提取的「真实且适应性强的肌肉」,可能在不久的将来出现。生物杂交器官也可能出现。此外,这些肢体和器官很可能会超过我们自己的能力。迫切需要移植和假肢的患者可能会盼望这些进步。然而,尖端技术的高成本可能会限制只有富人获得这些技术。

    生物杂交的未来

    纽约大学格罗斯曼医学院人口健康系医学伦理学分部创始负责人,生物伦理学教授亚瑟·卡普兰和威廉F.康诺利同意未来生物杂交肢体和器官的成本和获取可能是一个关键的伦理问题,正如任何重大的医学进步一样。

    他们在接受科技媒体采访时表示:这是一项复杂的技术;一开始肯定会很昂贵。除了发达国家以外,任何地方都不会有这种技术。而在发达国家,这项技术很可能会先得到发展。

    卡普兰建议,研究高级生物杂交机器人的研究人员可以做出规定,确保获得这项技术的多样性。

    人们可能会从生物人工器官中受益,无论是肾脏替代、肌肉替代,还是连接器官替代。但要做到这一点,还需要一段时间,并确保它在某种程度上具有可持续性和耐用性。这是一个相当大的研究努力。」

    对生物杂交器官的研究仍处于初级阶段。在过去,人们一直关注于制造人造肾脏。这些细胞以植入生物反应器中的肾细胞的形式存在。

    生物杂交机器人是理解生命本身的一个平台,开发这些机器人的部件,如肌肉驱动器、神经元电路作为传感器,或神经肌肉连接以形成智能机器人,需要对细胞及其行为进行更深入的探索,超越传统的PETRIQ 培养皿平台。每个生物杂交的机器人都是模仿体外发育的。

    借助生物混合机器人的经验,科学家们有朝一日甚至可以从零开始建造一个复杂的生命体。但是,要想让突破性的生物杂交机器人成为一个成功故事,而不是一个悲剧,就要同时必须考虑其后果。我们是否为此做好准备?