Cientistas criam célula robótica Pac-Man

Usando uma IA evolutiva, os cientistas fizeram um Xenobot parecido com um Pac-Man que caça células individuais.

Publicado em 01/12/2021 14:39
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Uma equipe de cientistas criou o que eles estão chamando de os primeiros robôs vivos auto-replicantes, que são extraídos de células de sapo e foram programados usando um algoritmo de inteligência artificial evolucionária. Chamados de Xenobots, eles foram sintetizados artificialmente em condições de laboratório em janeiro do ano passado.

Graças aos esforços de uma equipe que inclui especialistas da Universidade de Vermont, do Allen Discovery Center da Tufts University e do Wyss Institute for Biologicamente Inspired Engineering da Harvard University, a equipe começou criando um algoritmo evolutivo para criar milhares de combinações de células simuladas em várias formas e formatos.

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Como ela funciona?

Um organismo “pai” projetado por IA (forma de C; vermelho) ao lado das células-tronco que foram comprimidas em uma bola (“descendência”; verde). Crédito: Douglas Blackiston e Sam Kriegman

O algoritmo fez combinações celulares com base na biofísica do que uma mistura particular de pele de rã e células cardíacas pode fazer. Primeiro, designs de organismos simulados que são selecionados pelo algoritmo como viáveis ​​foram salvos como um projeto celular. Os cientistas então reuniram células-tronco de embriões de rãs, separaram-nas em células e as deixaram para incubação.

Em seguida, cortou-se e juntou-se essas células ao microscópio para formar o mesmo desenho sugerido pelo algoritmo. Até agora, a equipe havia observado que esses minúsculos robôs vivos podiam se mover e nadar independentemente, graças à atividade celular coordenada, assim como um organismo vivo normal ou uma coleção de células funcionam na natureza. No início deste ano, pesquisadores em Cingapura criaram uma espuma de polímero macia que age como uma pele autocurativa para membros robóticos.

Agora, a equipe por trás do projeto Xenobot original alcançou um avanço significativo ao iniciar a auto-reprodução desses robôs que estão sendo chamados de Xenobots 3.0 para indicar seu status atualizado. As descobertas foram publicadas como uma pesquisa intitulada “Auto-replicação cinemática em organismos reconfiguráveis” nos Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América.

O que é um Xenobot?

O nome, Xenobot, é um termo baseado em Xenopus laevis, uma espécie de sapo africano cujo embrião foi usado para colher células-tronco para o projeto. Os cientistas afirmam que o modo de reprodução mostrado por esses robôs biológicos auto-replicantes e montados à mão nunca foi observado antes na natureza. Usando o algoritmo evolutivo em execução no cluster do supercomputador Deep Green no Vermont Advanced Computing Core da UVM, a equipe testou bilhões de formas corporais em simulação para encontrar aquela que pode permitir que esses robôs biológicos se replicem por conta própria.

E onde entra o Pac-Man?

O objetivo era alcançar um processo denominado replicação “cinemática” (kinematic no original) baseada em movimento. Curiosamente, uma das formas de agrupamento de células recomendadas pelo algoritmo – e uma que permitiu aos Xenobots se replicarem por conta própria – parecia o personagem de videogame clássico Pac-Man com um perfil arredondado e uma distinta boca aberta.

Quanto ao método de auto-replicação em si, esses Xenobots em forma de Pac-Man encontraram células isoladas isoladas por conta própria, coletaram centenas delas e, por fim, transformaram o cluster em uma cópia de si mesmos – tudo isso acontecendo na região da boca do Xenobot pai.

Um agrupamento celular logo se transformou em um bebê Xenobot, que então se mudou por conta própria para encontrar novas células e produzir mais Xenobots auto-replicantes. A premissa parece assustadora, mas a equipe por trás da pesquisa diz que é sua obrigação levar adiante o estudo e criar cenários onde esses robôs programáveis ​​auto-replicantes possam ser usados ​​para tarefas produtivas, como entrega de drogas aos sistemas corporais.

Além disso, o uso de tal algoritmo evolutivo de inteligência artificial traz benefícios próprios, como acelerar o processo de desenvolvimento de vacinas, caso uma pandemia como a COVID-19 atinja a humanidade novamente.

Via: Screen Rant/Harvard University/Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
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