Xenobot 1.0

Az első xenobotokról 2020 elején számoltak be a Vermont Egyetem és a Tufts Egyetem kutatói, akik a laboratóriumban olyan, békasejtekből álló, miniatűr organizmusokat alkottak, amelyek tulajdonképpen nem illenek be egy korábbi kategóriába sem a működési elvüket illetően: sem élőlényeknek, sem robotoknak nem lehet őket nevezni, mivel valahol a kettő között vannak, a kutatók ezért gyakran élő robotokként, vagy programozható organizmusként hivatkoznak rájuk.

Az egyedi életformát a Xenopus laevis afrikai békafajta embrióinak sejtjeiből hozták létre, amelyek ideális formáját számítógépes programmal tervezték meg előre, majd kézzel illesztették össze, a kész példányok pedig nem csak mozgásra voltak képesek a szívsejtek pumpálása, illetve, a későbbi generációk esetében, a felületükön található szőrszerű sejtek pulzálása révén, hanem egyszerűbb feladatokat is el tudtak végezni.

Az organizmusok közös munkával az útjukba kerülő akadályokat sikeresen eltávolították

és miniatűr rakományt is szállítottak a belsejükben, vagyis bizonyos fokú önálló viselkedésre és csapatmunkára is képesek voltak, azonban maradt egy nagy kérdés a xenobotokkal kapcsolatban: vajon tudnak szaporodni is?

Xenobot 3.0

Az első generáció tagjai erre még egyértelműen nem voltak alkalmasak, miután kifogytak az energiatartalékaik, elpusztultak, a további kísérletek során azonban a tudósok különleges magatartást figyeltek meg az organizmusok mozgása során, ami utat mutatott a szaporodásuk megtervezése felé. A robotok a petricsészében elhelyezett sejteket egybegyűjtötték és új xenobotokat állítottak össze belőlük. Ahhoz, hogy ezt a viselkedést megfelelően kiaknázzák a funkcionáló utódok létrehozására, a kutatók a mesterséges intelligencia rendszer által megtervezett formákra hagyatkoztak, amelyek lehetővé tették, hogy ez a mozgás alapú, kinematikus önreprodukció működőképes új organizmusok 'születéséhez' vezessen.

A Deep Green szuperszámítógép evolúciós algoritmusa hónapok munkájával tesztelte le azokat a formákat, amelyekbe a sejtcsoportosulások potenciálisan rendeződhettek a reprodukció sikerének növelésére és amelyek közül végül a Pac-Man alak bizonyult a legtökéletesebbnek ahhoz, hogy az új sejteket az élő robotok utódokká alakítsák.

"Ez nagyon nem-intuitív. Egyszerűnek tűnik, de nem olyasmi, amivel egy emberi mérnök előállna.

Miért van egy picike szája? Miért nem öt? Elküldtük az eredményeket Dougnak (Douglas Blackiston, a Tufts Egyetem tudósa, aki a xenobotokat összeillesztette - szerk.), és ő felépítette ezeket a Pac-Man alakú szülő xenobotokat. Ezután ezek a szülők megépítették a gyerekeiket, akik megépítették az unokákat, akik megépítették a dédunokákat, akik megépítették az ükunokákat." - magyarázta Sam Kriegman, a kutatás vezetője a Vermont Egyetem közleményében.

Újfajta szaporodási mód

Az új alkotmányok, melyek egy külön petricsészében helyeztek el a kutatók, néhány nap elteltével ugyanúgy néztek ki és működtek, mint elődeik, az algoritmus által tervezett forma pedig azokat a példányokat is képessé tette a szaporodásra, amelyek egyébként nehezen tudták volna kivitelezni ezt a feladatot az előnytelen alakjuk miatt. Ehhez a fajta reprodukcióhoz ugyanis csak mozgásra van szükség, de a lassú vagy nehezen mozgó sejtcsoportosulások nem tudtak elég sejtet begyűjteni egy utód megalkotásához. A kinematikus önreprodukció az élővilágban eddig csak a molekulák szintjén létező szaporodási forma volt, többsejtes élőlények esetében még sohasem figyelték meg a működését, egészen idáig.

Neumann János önreprodukáló automatái

Az újfajta reprodukciós módszer nem csak önmagában érdekes jelenség, hanem egy lépéssel közelebb hoz egy eddig szintén elérhetetlennek bélyegzett tudományos-fantasztikus elképzelést is, az úgynevezett Neumann-szondákat. Ezek a önmaguk reprodukálására képes robotok (űrhajók) a környezetükben fellelt alapanyagokból hozzák létre a másodpéldányaikat, így tulajdonképpen egy élő fajt alkotnak, amely akár társadalmi szerveződésre és más fejlettebb viselkedési formákra is alkalmas lehet. A Neumann-szondák kiindulópontjának, az önmaguk mását építő gépeknek elméleti alapját Neumann János fektette le a Theory of Self-Reproducing Automata című 1966-os tanulmányában (PDF-ben innen letölthető) és később, űrhajók formájában a sci-fik kedvelt alapanyagává vált, most pedig a Vermont és Tufts kutatói azt tesztelték, hogy vajon a xenobotok szaporodni is tudó generációit lehetséges-e a Neumann által eredetileg leírt önreprodukáló automaták osztályába sorolni.

Ahhoz, hogy ebbe a kategóriába kerülhessenek, az élő robotok utódai meg kell, hogy feleljenek egy feltételnek: hasznos munkára is alkalmasnak kell lenniük, hogy az exponenciális hasznosság rendszerét megvalósítsák. A teszt számítógépes szimulációval zajlott, melynek során mikroméretű energiaellátási hálózatot terveztek a kutatók, vezetékekkel és egy fényforrással, majd azzal kísérleteztek, hogy vajon a xenobotok meg tudják-e javítani a szimulált elektronikus rendszer hibáit.

A robotok mozgásukkal újra tudták rendezni a vezetékeket és ezzel zárták az áramkört,

ami ebben a környezetben hasznos munkának számított, ha pedig a következő generációs organizmusok is létrejönnek, az elvégzett feladatok száma is növekszik majd. Ahogy a megálmodott Neumann automatáknak, úgy a xenobotoknak is alapanyagokra van szükségük a reprodukcióhoz, az ő forrásukat a Xenopus laevis sejtjei jelentik, amelyből rengeteg áll rendelkezésre (egy felnőtt nőstény béka minden nap többezer petét produkál, amelyekből embriók fejlődnek, egy-egy embrió pedig 3000 sejtet tartalmaz), ezért ez fenntartható alapanyagforrásul szolgálhat.

Hasznos xenobotok

A kérdésre, hogy vajon a mesterséges intelligenciával megtervezett, laboratóriumban készült szaporodó élő robotok létrejötte nem okoz-e álmatlan éjszakákat a kutatóknak, Joshua Bongard robotikai szakértő, a kísérlet résztvevője egyértelmű nemmel válaszolt.

"Ami valódi kockázatot jelent, az a következő pandémia, az ökoszisztéma egyre gyorsuló károsodása a szennyezés miatt, a klímaváltozás erősödő fenyegetése."

- mondta a kutató, aki szerint az organizmusok tanulmányozása nem hordoz semmilyen képzelt vagy valós veszélyt, mivel nagyon aprók, az 'életük' könnyen kioltható és szabályozott körülmények között, szakértők ellenőrzése alatt kísérleteznek velük. A valódi cél pedig a szaporodás jelenségének alaposabb megértése. "Ez az ideális környezet ahhoz, hogy az önreprodukáló rendszereket tanulmányozzuk. Morális kötelességünk megérteni azokat a feltételeket, amelyek között vezérelni, irányítani, kioltani, vagy felnagyítani tudjuk őket."

(Fotó: Doug Blackiston, Sam Kriegman/Tufts University)