文/陳根

科幻作品《云端殺機》中曾描述過這樣一個場景：像蟻群一樣的有機組織，形成千萬級別的簡易飛機群，以蜂擁而至、出奇制勝的步驟完成了刺殺行動。這一場景生動展現(xiàn)了集群機器人的設計理念和威力。 

近日，科學家也研究出了集群機器人Xenobot。其從胚胎干細胞中培養(yǎng)出，由無數(shù)個小機器人組成。它無需能源支持、能夠自行解體，還能在人類發(fā)出指令后，自主完成指定任務。

如果說傳統(tǒng)機器人是硅基機器人，那么該機器人以細胞制造出，可以稱為碳基機器人。小型化、集群化、具有生物原生特性是該碳基機器人的看點。

此前，很多科學家嘗試過讓細胞這種生命單元成為機器人的元器件，但這些設計方法都基于傳統(tǒng)機器人的思路，即借助一個具象的“器官”，合成元件賦予機器人移動的能力，然后加入一些具有高硬度的微米薄板、抗斷裂的細絲等人工合成的非生命材料進行輔助或支撐。

事實上，細胞間自己的組織體系是有物質基礎的，例如坐落在細胞膜的大量“受體”，它們通過接收聲、光、電、力、化學信號等各種形態(tài)的信號，將外部的情況通知到細胞內再做反應。

針對細胞的這一特性，科學家選擇了爪蟾的胚胎干細胞進行研究，并在不需要神經細胞和肌肉細胞的情況下，制造出了一個會工作的機器人。

該機器人動力系統(tǒng)使用了纖毛，有了纖毛，Xenobot就像有了馬達帶動的螺旋槳。把它們放在均勻鋪滿氧化鐵顆粒的培養(yǎng)皿中，它們能夠一起掃過培養(yǎng)皿表面，迅速收集大量氧化鐵顆粒，進行清理垃圾的工作。隨著進一步的開發(fā)，這種新型生命機器可以用于清理海洋中的微塑料或土壤中的污染物。

另外，Xenobot不需要外部食物來源，它們代謝的是早期胚胎爪蟾組織中存在的母體原本的卵黃，它們在壽命終止時，會自行脫落并退化，最終實現(xiàn)組織解體。

通過向非洲爪蟾胚胎細胞中注入編碼熒光蛋白的mRNA，科學家在Xenobot內設置了熒光開關，用來記錄它們的路徑。未來，可以利用這種分子記憶來檢測放射性污染物、化學污染物等情況。

與此同時，該機器人的細胞還可以吸收和分解化學物質，發(fā)揮微型工廠的作用。通過計算機模擬，可以為它們設計更復雜的行為，讓它們執(zhí)行更復雜的任務。

但是目前碳基生物機器人距離實際應用還有一段距離，比如如何使其進行自組裝，如何保證其具有運動能力，以及如何通過合理的設計使其產生更為復雜的生物學功能。未來，在其帶給人類驚喜的同時，還有一段很長的路要走。