Wetenschappers die Xenobots, ’s werelds eerste levende robots, maken, vonden een manier om de robots zo te vormen dat ze zichzelf op efficiënte wijze kunnen reproduceren.

De Xenobots worden gevormd uit stamcellen van de Xenopus laevis (een Afrikaanse klauwkikker). Deze cellen hebben piepkleine haartjes, cilia genaamd, waarmee ze zich kunnen verplaatsen in een petrischaal.

Wetenschapper Sam Kriegman vertelde Insider dat mensen misschien denken aan grote industriële of metalen figuren bij de term ‘robots’, maar dat het eigenlijk verwijst naar elke machine die “fysiek, nuttig werk” doet in de wereld.

Kriegman werkt aan het Xenobot-project samen met onderzoekers verbonden aan de Universiteit van Vermont, de Tufts-universiteit en het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering van de Universiteit van Harvard.

"We probeerden uit te zoeken wat voor nuttig werk ze konden doen, en een van de dingen die we bedachten was het schoonmaken van de schaal", zegt Kriegman.

De onderzoekers plaatsten kleurstofdeeltjes en met siliconen beklede ijzeren kralen in de petrischaal en observeerden de beweging van de kleine Xenobots. Ze zagen dat ze het puin opstapelden. Kriegman beschreef de Xenobots als bulldozers die zich verplaatsen en stamcellen op hopen duwen.

Kriegman zegt dat zijn collega Douglas Blackiston vervolgens het proces herhaalde. Hij veranderde alleen een klein ding: hij plaatste extra cellen van hetzelfde soort als waar de Xenobots van gemaakt zijn. Het doel was om te zien hoe de bots zouden reageren.

"Ik zei: 'Oh mijn God, dat is verbazingwekkend. Wat gebeurt er als ze de stapels maken, wat worden de cellen als ze opgestapeld zijn?' Dat wisten we niet", zegt Kriegman. "We kwamen erachter door die stapels in de loop van een paar dagen te laten ontwikkelen. We verplaatsten ze vervolgens in een nieuw schaaltje te om te kijken of ze konden bewegen."

Hij voegde eraan toe: "En het blijkt dat dat kan."

Dit wees erop dat de stapels stamcellen 'nakomelingen' van de Xenobots werden, die hun eigen trilharen lieten groeien en zelfstandig konden werken.

"Als er genoeg stamcellen in een hoopje zitten, beginnen ze zich te ontwikkelen en verdichten ze zich tot een bol", zegt Kriegman. "Ze ontwikkelen eigen trilharen en dat stelt ze in staat om te bewegen, en in sommige gevallen ook om extra stapels te maken. En die stapels worden hun nakomelingen."

Pac-Man-ontwerp van de Xenobots

Kriegman zei dat de reproductie in het begin "spontaan" gebeurde. De onderzoekers pakten daarop door en gebruikten kunstmatige intelligentie om uit te zoeken wat de beste vorm voor de Xenobots zou zijn zodat ze zich op consistentere basis zouden reproduceren. Daarmee kregen ze betere controle over dit proces.  

"We bouwden een computermodel dat de stamcellen en alles in de computer simuleert", vertelt Kriegman. 

Ze ontdekten dat een Pac-Man-vorm de beste resultaten opleverde. In deze vorm waren de Xenobots in staat om meer te reproduceren. Hierdoor werden de werkelijke Xenobots in de efficiëntere vorm ontworpen.

"Het blijkt dat dat ontwerp minstens twee tot drie keer beter is dan de natuurlijke staat", zegt Kriegman. "Dus creëerden ze kinderen die kleinkinderen maakten, die achterkleinkinderen maakten, en achter-achter-achterkleinkinderen. Dus, vier rondes van reproductie met het Pac-Man-ontwerp."

Xenobots zintuigen geven

Voorlopig zijn de Xenobots beperkt tot de petrischalen van het lab. Maar Kriegman zegt dat biologen en robotici hopen dat het project inzicht geeft in hoe sommige dieren verloren lichaamsdelen kunnen regenereren en andere niet. Net zoals hoe mensen in staat zijn om delen van hun lever te regenereren en salamanders hele ledematen opnieuw kunnen laten aangroeien.

De volgende stap voor de Xenobots is om ze een soort van zintuigen te geven, bijvoorbeeld een manier om te zien.

"Op dit moment zwemmen ze in wezen rond met hun ogen dicht", zegt Kriegman. "Het zijn gewoon motorbollen."

LEES OOK: Deze bijzondere video van een roboticabedrijf laat zien hoe goed robots kunnen dansen en springen