הם מתוכננים באמצעות בינה מלאכותית ועשויים מתאים של צפרדעים >>
ישות חדשה לחלוטין שוחה אל תוך נבכי ההיסטוריה של המדע – רובוט בשר ודם המתוכנן על ידי בינה מלאכותית. במאמר שפורסם באמצע ינואר, מדעני מחשב מאוניברסיטת ורמונט וביופיזיקאים מאוניברסיטת טאפטס מתארים את השימוש בבינה מלאכותית לתכנון יצור חי חדש לחלוטין העשוי מתאים של צפרדע – שהוא למעשה רובוט חי זעיר המבוסס על תכניות אלו. מטרתם העיקרית היא לנצל את היצורים הזעירים, פרי חזית הטכנולוגיה, כדי להבין טוב יותר כיצד תאים מכל הסוגים מתקשרים זה עם זה.
ה"קֶסנובוטים" (Xenobots) הללו אינם מסוגלים לאכול ולהתרבות ותוחלת חייהם היא כשבוע ימים בלבד – כך שפלישת ה"פרנקנצפרדעים" אינה צריכה להדאיג אותנו יתר על המידה. הם מסוגלים להתהלך, לשחות, לדחוף או לשאת עצמים ולתפקד בעבודת צוות. מדובר בהישגים כבירים עבור רובוטים ראשונים מסוגם העשויים מערב רב של תאים.
כדי לממש זאת, הצוות של אוניברסיטת ורמונט פיתח בינה מלאכותית בעלת יכולת להפעיל עשרות אלפי הדמיות המתארות כיצד צירופים של תאי עור ותאי לב, השונים בצורתם, היו מתנהגים לו ניבנו בעולם הממשי. צוות המדענים של טאפטס השתמשו בחלק מאותם חיזויים כדי לבנות אורגניזם פונקציונלי מתאי גזע שנלקחו מעוברי צפרדעים.
המדענים קצרו את התאים על ידי קיצוץ אזור היקפי של העובר שבאופן רגיל אמור להתפתח לתאי עור או לב בהמשך תהליך הגדילה. הם מחלקים באופן ידני את הרקמה לתאים בודדים ומסדרים אותם בתוך תבנית.
התהליך דומה להכנת ג'לי: לאחר הערבוב, קשה לצפות שהתאים הבודדים הללו יהיו מסוגלים לפעול בתיאום זה עם זה. במילים אחרות, אין סיכוי שהֶג'ִלי יהפוך מנוזל ג'לטיני למאכל רוטט מוצק למחצה. אולם, "הדבר שהם בנו, אינו סתם גוש חסר צורה", אומר מייקל לוין (Michael Levin), ביופיזיקאי מאוניברסיטת טאפטס. "מדובר באורגניזם ברור ומתפקד.
"יצור זה נע בהתאם לתכונות תאי שריר הלב שלו, המיועדים להתכווץ (כך גם פועם הלב שלנו). תאי העור מסייעים להחזיק את מערך התאים יחד, בדיוק כפי שהם עושים בגוף, אומר כריסטופר אדמי (Christopher Adami), מיקרוביולוג מאוניברסיטת מדינת מישיגן, שלא היה מעורב במחקר.
לאחר חילוץ הקסנובוט מתוך התבנית שבה נוצר, הצוות מעצב את צורתו באופן ידני, בהתאם לחיזוי הדגם שהתקבל על ידי הבינה המלאכותית. הם יצרו מתכון לקסנובוט שמסוגל להתנועע – ומתכון זה יוצר אורגניזמים שמבצעים פעולות זהות בכל פעם, אומר לוין. יצורים אלה עשויים בעתיד לבצע יישומים שימושיים מחוץ למעבדה, כגון שיפור העברת תרופות בתוך הגוף.
זהו רק השלב הראשון. "הפיכת האורגניזם שנוצר על ידי מחשב לאורגניזם ביולוגי הוא חידוש", אומר אדמי. קשה לקבוע כמה זמן יידרש כדי להפוך את השיטה המעבדתית האמורה לטכנולוגיה רפואית, או אפילו כדי לספק תובנות חדשות לגבי אופן פעולת התאים.
אולם יש סימנים מעודדים. "מעבר של התנהגות רובוט מהדמיית מחשב לעולם המציאות הוא משימה קשה ביותר, והמאמר החדש מצביע על תוצאות מרשימות", מציינת רבקה קריימר-בוטיליו (Rebecca Kramer-Bottiglio), מהנדסת רובוטיקה מאוניברסיטת ייל, לפופיולר סיינס בהודעת דוא"ל. "השימוש של הצוות בתאים חיים כדי לממש דגמים שהתקבלו בהדמיית מחשב הוא סימן מעודד במיוחד המעיד על יכולתנו ליצור בעתיד רובוטים תואמים ביולוגית ורובוטים רכים (Soft robots) המנצלים את יתרונות הגמישות והתבונה של רקמות חיות".
בשלב זה, הצוות מתמקד במדע בסיסי ולא באפשרויות רפואיות הלקוחות מתחום המדע הבדיוני. עבודתם מתמקדת ביצירת מתכונים של קסנובוטים המפגינים באופן ברור כיצד תאים מקיימים תקשורת הדדית. ידוע לנו כי התאים משתמשים באותות חשמליים וכימיים כדי לתאם את פעולותיהם, אולם בשלב זה אין לנו מושג מה הם אומרים זה לזה או כיצד הם מחליטים אילו צורות לבנות.
קיימות דרכים שונות ליצור "רובוט חי", והשימוש בתאי צפרדע אינו הראשון מסוגו. צוותים אחרים משתמשים בשיטות של הנדסה גנטית ובסוגים שונים של גידול רקמות כדי ליצור תאים שמסוגלים לתפקד בדרכים שונות מכפי שנועדו במקורם. ההתקדמות הממשית במקרה שלנו היא השימוש בבינה מלאכותית לעיצוב של קסנובוטים, אומר ג'וש בונגארד (Josh Bongard), מדען מחשב מאוניברסיטת ורמונט. המחשב "מבצע בעצם תהליך של ניסוי וטעייה במיליארדים רבים של דגמי קסנובוטים", אומר בונגארד. מחקר זה מצביע על האפקטיביות של התהליך בעיצוב דגמים הפועלים בעולם הממשי.
אף שהדבר נשמע כאילו נלקח מעולם המדע הבדיוני, בני האדם עוסקים בהתמדה בעיצוב מחדש של יצורים חיים ולמעשה עושים זאת כבר אלפי שנים. ההבדל הוא בכך שהתהליך המקובל נמשך עשרות ואולי אפילו מאות שנים – קחו לדוגמה את הדגנים המתורבתים, כגון תירס, שאינם דומים כלל לזני הבר המקוריים – והתוצאה הסופית כמעט בלתי ניתנת לשליטה.
בונגארד מודה כי יצירת אורגניזמים חדשים לחלוטין מעלה שאלות אתיות רבות – אף שהיצירים הללו אינם מסוגלים לחשוב או לחוש כפי שאנו תופסים זאת. עם התפתחות הטכנולוגיה, הוא אומר, ייתכן שיהיה עלינו לגבש תקנות שיבטיחו כי נתייחס לקסנובוטים באופן אתי.
עם זאת, "הם אינם חיים במובן שאנו רגילים לתפוס זאת", מעיר אדמי. "מדובר ברקמות המגיבות לגירויים."
נותר עדיין לראות מה יעלה בגורל הבוטים ומה נוכל ללמוד מהם לגבי אופן הפעולה של תאים. הדבר המרתק ביותר את לוין הוא ללמוד על התקשורת בין תאים. "התמונה הגדולה מבחינה ביולוגית היא להבין כיצד תאים נפרדים משתפים פעולה וכיצד הם מחליטים אילו גופים לבנות", אומר לוין. "זהו ממש ארגז חול.
"הבנת התקשורת התאית עתידה להיות רבת חשיבות לגבי העתיד של מדעי הביולוגיה, הוא אומר. "בעצם אנחנו נמצאים בשלב שבו היו מדעי המחשב בשנות ה-40 של המאה הקודמת, בכך שכדי לתכנת מחדש קוד מסוים, היה צורך לחווט מחדש ולתכנת מחדש את החומרה". במקרה זה, הכוונה להנדסה גנטית. "עלינו להתקדם ולהבין טוב יותר את הצד של התוכנה." כדי לעשות זאת, אדמי טוען כי יהיה כנראה צורך לפתח שליטה פיזית עדינה יותר על התאים. בשלב הנוכחי, חברי הצוות נדרשים לבנות את הקסנובוטים בעצמם. אף שהם מקווים לפתח תהליך אוטומטי בסופו של דבר, אדמי טוען כי הטכנולוגיה לשימוש פשוט בהדפסה תלת-ממדית של אורגניזם כזה עדיין רחוקה מאוד.
"מדובר בעוברים. הם זעירים. איני סבור שיש לנו מכונות שמסוגלות באמת לעשות זאת ברמה הנדרשת", אומר אדמי. אפילו במספרים קטנים, היצורים הזעירים עשויים לספק מידע חשוב לגבי האופן שבו תאים מסתדרים במבנה מוגדר.
