XENOBOT: ΤΟ ΠΡΩΤΟ ΖΩΝΤΑΝΟ ΡΟΜΠΟΤ ΤΟΥ ΠΛΑΝΗΤΗ ΠΟΥ ΑΝΑΠΑΡΑΓΕΤΑΙ ΜΟΝΟ ΤΟΥ

Μια γρήγορη ερώτηση: ποιος πιστεύεις ότι είναι ο ορισμός της λέξης “ρομπότ”; Δηλαδή, τι πιστεύεις ότι είναι; Κάτι από μέταλλο που θυμίζει άνθρωπο; Λυπάμαι. Έχασες. Ο όρος δεν είχε ποτέ να κάνει με εμφάνιση μηχανής. Από καταβολής του, αφορούσε προγραμματισμένη από υπολογιστή, λειτουργία -μηχανής- για εκτέλεση σύνθετων -αυτοματοποιημένων- ενεργειών και εργασιών.

Βέβαια, υπάρχουν και τα ανθρωπόμορφα ρομπότ -ένα από τα τελευταία tasks των σχετικών εταιριών που για κάποιο λόγο έχουν βαλθεί να δημιουργήσουν αυτό που θα μοιάζει (στις λειτουργίες του) περισσότερο, στον άνθρωπο. Λένε πως το κάνουν για να βοηθήσουν την ανθρωπότητα. Δεδομένα τα δημιουργήματα τους θα βγάλουν πολλούς στην ανεργία.

Για την ιστορία, ο όρος robot προέρχεται από σλαβική ρίζα και οι έννοιες είναι όλες συνδεδεμένες με την εργασία. Η πρώτη φορά που χρησιμοποιήθηκε για υποδηλώσει ένα φανταστικό ανθρωποειδές, ήταν σε τσεχικό θεατρικό έργο του 1920 (R.U.R. -Rossumovi Univerzální Roboti, δηλαδή Παγκόσμια Ρομπότ του Rossum), το οποίο είχε γράψει ο Karel Čapek. Τον συγκεκριμένο όρο τον πρότεινε ο αδελφός του, Josef. Το πρώτο σύγχρονο ψηφιακό και προγραμματισμένο ρομπότ δημιουργήθηκε από τον George Devol, το 1954, ιδιοκτήτης της εταιρίας ρομποτικής Unimation. Το πρώτο προϊόν πουλήθηκε στη General Motors, τo 1961: είχε προγραμματιστεί να σηκώνει κομμάτια ζεστού μετάλλου από μηχανές χύτευσης.

Ας περασουμε και στο θεμα μας

Το 2020 επιστήμονες του University of Vermont, του Tufts University και του Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering του Harvard University δημιούργησαν το πρώτο ζωντανό ρομπότ του κόσμου. Χρησιμοποίησαν βλαστοκύτταρα από βάτραχο της Αφρικής που είναι γνωστός ως Xenopus laevis. Εξ ου και το δημιούργημα τους ονομάστηκε xenobot. Nα δούμε όμως, και πώς είναι ο βάτραχος, πριν πάμε στο ρομπότ.

Το ‘xenopus’ σημαίνει παράξενο πόδι και δόθηκε ως όνομα στο βάτραχο, χάριν της ιδιαιτερότητας που έχει στα πίσω άκρα -όπου υπάρχουν τρία κοντά νύχια που τον βοηθούν να ‘σκίσει’ την τροφή του.

Το laevis σημαίνει λείος και ήσυχος.

Ο συγκεκριμένος βάτραχος ζει κυρίως στην Υποσαχάρια Αφρική (Νιγηρία, Σουδάν και Νότια Αφρική), ενώ υπάρχει σε εισαγόμενους πληθυσμούς και στις ΗΠΑ, την Ευρώπη και την Ασία. Δεν διαθέτει γλώσσα και δόντια και είναι 100% υδρόβιος. Χρησιμοποιεί τα μπροστά άκρα για να βάλει το φαγητό στο στόμα, έως το λαιμό. Εναλλακτικά ρουφάει την τροφή. Τα δάχτυλα τον βοηθούν να αισθανθεί πού είναι η τροφή του. Και τρώει τα πάντα (συμπεριλαμβανομένων οργανικών απόβλητων). Ο xenopus ανήκει στους πιο κοινούς οργανισμούς που μελετώνται στις βιολογικές σπουδές.

Oι επιστήμονες σχεδίασαν αυτό που βλέπεις από πάνω και κάτι σου θυμίζει (τον Pac-man), με τη βοήθεια λογισμικού που υποστηρίζεται από τεχνητή νοημοσύνη. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Science. Να σου πω και τι αναφέρει.

Το πλάνο τους ήταν να δημιουργήσουν το πρώτο ζωντανό (living) ρομπότ (ξανά: όχι από σιλικόνη και μέταλλο, αλλά ένα βιολογικό μηχανισμό): τα xenobots είναι γενετικά μη τροποποιημένες, καλλιεργημένες δέσμες βλαστοκυττάρων του βατράχου που διάβασες από πάνω. Σε επιστημονικό έγγραφο έχουν αναφερθεί από πέρυσι, ως “νέα ζωντανή μηχανή, μια νέα κατηγορία τεχνουργημάτων: ένας ζωντανός, προγραμματισμένος οργανισμός” που θα μπορούσε να βοηθήσει την ιατρική να λύσει τα μεγαλύτερα άλυτα μυστήρια. Όπως το πώς ξεκίνησε η ζωή στον πλανήτη που λέγεται γη. Στην ιστοσελίδα τους, οι επιστήμονες κάνουν την εικασία πως τα xenobots μπορούν να συμβάλουν στην κατανόηση της κυτταρικής βιολογίας και να οδηγήσουν σε εξελίξεις όλων όσων πραγματεύεται η αναγεννητική ιατρική.

Σημείωση: όταν λέμε πως τα xenobots είναι προγραμματιζόμενα, εννοούμε ότι στοιχειώδεις συμπεριφορές είναι κυρίως προκαθορισμένες από τα αρχικά τους σχήματα.

Οι επιστήμονες παρακολούθησαν πώς κινούνται τα κύτταρα, πώς δουλεύουν σε ομάδες και πώς θεραπεύονται μόνα τους -βάσει των προγραμματιστικών εντολών. Μετά τα είδαν να κάνουν κάτι που έμαθαν μόνα τους. Επρόκειτο για κάτι που δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ σε οργανισμούς. Είχε παρατηρηθεί σε μοριακό επίπεδο.

Μέσω μικροσκοπίου, διαπιστώθηκε πως ενώ τα xenobots κολυμπούν μέσα στο petri πιάτο τους, γραπώνονται από μεμονωμένα κύτταρα, συγκεντρώνουν εκατοντάδες από αυτά μαζί στα μικροσκοπικά τους στόματα (βλ. αυτοσυναρμολογούνται) και ‘συλλαμβάνουν’ baby xenobots, τα οποία έπειτα από λίγες ημέρες ζωντανεύουν. Αφότου συμβεί αυτό, ξεκινούν τη διαδικασία από το μηδέν -και ξανά και ξανά και ξανά. Δηλαδή, αναπαράγονται με κινηματική αντιγραφή. Έγιναν και δοκιμές που έδειξαν πως όταν λείπουν τα xenobots από την εξίσωση, τα βλαστοκύτταρα δεν ενώνονται αυθορμήτως.

Όπως τονίζουν οι μελετητές, την παραγωγή την ανακάλυψαν μόνα τους τα xenobοts και από τον τρόπο που την ‘κατάφεραν’ οι ειδικοί αντιλήφθηκαν πως “με το σωστό σχεδιασμό μπορούν να αυτοαναπαράγονται αυθόρμητα”, όπως εξήγησε ο Joshua Bongard, Ph.D, computer scientist και εξπέρ της ρομποτικής στο University of Vermont.

Ο Michael Levin, Ph.D., καθηγητής βιολογίας που συνεργάστηκε με τον Bongard πρόσθεσε ότι συνήθως τα εμβρυϊκά κύτταρα αναπτύσσονται στο δέρμα, όταν βρίσκονται μέσα στο βάτραχο. Παρ’ όλα αυτά, όταν τοποθετήθηκαν σε νέο περιβάλλον “βασικά ανέτρεξαν στην πολυκυτταρικότητα τους. Πρόκειται για κύτταρα βατράχου που αναπαράγονται με τρόπο που είναι πολύ διαφορετικός από αυτόν των βατράχων. Κανένα ζώο ή φυτό που είναι γνωστό στην επισήμη, δεν αναπαράγεται με αυτόν τον τρόπο” εξήγησε ο Sam Kriegman, Ph.D., επίσης μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Κάπως έτσι γκρεμίστηκε ο μύθος που ήθελε μόνο τον άνθρωπο να έχει σκεφτεί και θέσει σε εφαρμογή κάθε πιθανό τρόπο για να αναπαραχθεί: τα κύτταρα λειτουργούν με βάση τη μορφή τους (κάθε σχήμα xenobot) έχει συγκριμένη λειτουργία και συνεργάζονται για αυτό το απίστευτο νέο task.

To supercomputer που τέσταρε δισεκατομμύρια ‘επιλογές’

Άπαξ και διαπιστώθηκε η ξεχωριστή ικανότητα -της ‘κινητικής αναπαραγωγής- των συγκεκριμένων κυττάρων, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα εξελικτικό πρόγραμμα τεχνητής νοημοσύνης ενός supercomputer που υπάρχει στο πανεπιστήμιο του Vermont, για να τα βοηθήσουν να είναι πιο αποτελεσματικά. Αυτός χρησιμοποίησε αλγόριθμο για να τεστάρει δισεκατομμύρια σωματικά σχήματα (τριγωνικά, τετραγωνικά, πυραμιδοειδή και αστεριδοειδή), μέχρι να βρει το καλύτερο.

Το Magazine ζήτησε από τον computer engineer, Γιώργο Τσούλο να πει σε απλά ελληνικά πώς λειτουργούν οι supercomputers. “Στην τεχνητή νοημοσύνη υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για να δημιουργήσεις ένα μοντέλο που προβλέπει ή βρίσκει κάτι -βάσει αυτών που ζητάς. Μια από αυτές λέγεται reiforced learning. Δεν υπάρχουν παραδοσιακά δεδομένα που ‘δίνεις’ στη μηχανή, αλλά την ‘τροφοδοτείς’ με κανόνες (πχ ‘θέλω να αποτελείσαι από κύτταρα, να μην έχεις ασυνέχειες, να τρέφεσαι για να ζήσεις -αλλιώς πεθαίνεις- και να έχεις random μεταβλητή που ορίζει με κάποιο τρόπο το σχήμα σου’.

Όσο περισσότερο ‘ζει’, το επιβραβεύσεις -‘εξηγώντας’ πως αυτό είναι κάτι πολύ σημαντικό. Ακολούθως προκύπτουν 100 διαφορετικά σχήματα για xenobots, με βάση την τυχαία αυτή μεταβλητή. Όποιο ζει περισσότερο, τόσο καλύτερα ‘μαθαίνει’ το πρόγραμμα πώς πρέπει να μοιάζει, ώστε να επιβιώσει. Αν ‘τρέξεις’ το πείραμα ένα εκατομμύριο φορές, προκύπτουν 100 σχήματα που ζουν πολύ” και αυτά φτιάχνουν. Ο κύριος Τσούλος επισημαίνει ότι “όταν μιλάμε για ζωντανούς οργανισμούς, υπάρχουν πολλές μεταβλητές που ξεκινούν από random, αλλά στη συνέχεια -όσο ζουν- γίνονται calibrate. Δηλαδή, βελτιώνονται μέχρι το ΑΙ βρει τον τέλειο συνδυασμό”.

Αυτός ήταν ο Pac-man

“Ζητήσαμε από το supercomputer να ‘καταλάβει’ και να ‘προσαρμόσει’ το σχήμα των αρχικών γονέων και η ΑΙ κατέληξε σε κάποια περίεργα σχέδια, έπειτα από μήνες δοκιμών. Ένα παρέπεμπε στο Pac-Man” δήλωσε ο Dr. Kriegman, “φαίνεται πολύ απλό, αλλά δεν είναι κάτι που θα μπορούσε να κάνει ποτέ ένας άνθρωπος, ειδικός επί του θέματος”. Ο αλγόριθμος ‘κανόνισε’ το σχήμα της νέας μορφής και την ικανότητα της μονής κατεύθυνσης κίνησης. Τη συνέχεια την ανέλαβαν τα ίδια τα xenobots. Δηλαδή, μόνα ‘βρήκαν’ πώς να συναρμολογούνται, ώστε να ανταποκρίνονται στο σχέδιο που είχε ‘φτιάξει’ το supercomputer.

Είναι ικανά να ζουν σε υδάτινο περιβάλλον έως και εβδομάδες, χάριν της ενέργειας που έχουν αποθηκευμένη στα κύτταρα τους. Η διάρκεια της ζωής τους μπορεί να παραταθεί σε περιβάλλον που είναι πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά. Ακολούθως, αναπόφευκτα βιοδιασπώνται.

Ο Dr. Levin είχε πει στο Gizmodo ότι “o ορισμός της λέξης ‘ρομπότ’ δεν ήταν ποτέ εύκολος, αν και παλαιότερες τεχνολογίες έκαναν κάπως ασαφές και δυσδιάκριτο αυτό το γεγονός, όπως δημιουργούσαν την εντύπωση πως ξέραμε ποιος είναι ο καλός ορισμός και ποιες είναι οι διαφορές του από τις αμοιβάδες, τα ψάρια, τα βακτήρια και τους ανθρώπους. Η τωρινή τεχνολογία κάνει ξεκάθαρο πως έχουμε κάποια σημαντικά κενά γνώσης, επί της έννοιας του ρομπότ, της μηχανής, του οργανισμού, του προγράμματος κλπ”.

Όπως αναφέρει το Auto Evolution “αντιλαμβάνεστε πως πρόκειται για τεράστια ανακάλυψη, που παράλληλα δημιουργεί και ένα άγχος, καθώς ξεκάθαρα πια, όσοι ασχολούνται με τη βιοτεχνολογία είναι χρήσιμο να είναι πολύ προσεκτικοί. Παρ’ όλα αυτά, με σωστό χειρισμό και βαθιά κατανόηση, είναι ικανή να μας δώσει πράγματα που μέχρι τώρα βλέπουμε μόνο σε sci-fi ταινίες. Και σίγουρα θα χρειαστεί δουλειά δεκαετιών, έως ότου μια τέτοια τεχνολογία λειτουργήσει για το καλό όλων μας”.