Βιολογία και Τεχνολογία: Όταν δύο κόσμοι συγκλίνουν.
Βιολογία και Τεχνολογία: Όταν δύο κόσμοι συγκλίνουν.
Τι σχέση μπορεί να έχει το μιτοχονδριακό DNA και η αποθήκευση δεδομένων; Ο προγραμματισμός και η αθηρωματική πλάκα των αρτηριών; Ή μικροσκοπικές νανοδομές και η καταπολέμηση του καρκίνου; Πριν βιαστούμε να απαντήσουμε καμία θα πρέπει να δούμε προσεκτικά τις εξελίξεις που λαμβάνουν χώρα στις επιστήμες της βιολογίας και της τεχνολογίας, γενικότερα. Εξελίξεις που επιτρέπουν τη σύγκλιση δύο έως σήμερα διαφορετικών κόσμων και δημιουργούν ελπίδες για εφαρμογές που θα καθορίσουν το αύριο.
Το μεγαλύτερο, ίσως, επίτευγμα από αυτή τη σύγκλιση ήρθε από τις ΗΠΑ, όπου βιολόγοι και ειδικοί της ρομποτικής ανακοίνωσαν τη δημιουργία μικροσκοπικών ζωντανών μηχανών, ένα είδος βιολογικού ρομπότ που μπορεί να προγραμματιστεί για να κάνει διάφορες εργασίες, από το να μεταφέρει φάρμακα μέσα στο σώμα μέχρι να καθαρίζει τοξικά απόβλητα στο περιβάλλον.
Τα xenobots, όπως ονομάστηκαν, δημιουργήθηκαν από ζωντανά κύτταρα που ελήφθησαν από έμβρυα βατράχων, σχεδιάστηκαν σε υπερυπολογιστή και στη συνέχεια συναρμολογήθηκαν σε τελείως νέες μορφές ζωής μήκους μερικών χιλιοστών. Μπορούν να κινηθούν μόνα τους προς ένα στόχο και να αυτοθεραπευθούν μετά από ένα κόψιμο.
Την ίδια στιγμή μπορεί η τεχνολογία υπολογιστικών συστημάτων που στηρίζονται στο spin (spintronics) να μην είναι ευρέως γνωστή είναι, όμως, πολλά υποσχόμενη. Η ιδιοστροφορμή ή spin είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα των στοιχειωδών σωματιδίων της ύλης με πολλές εφαρμογές στις σύγχρονες τεχνολογίες και την επεξεργασία της πληροφορίας. Τα spintronics, εκμεταλλεύονται ιδιότητες του σπιν - αντί του ηλεκτρικού φορτίου ή σε συνδυασμό με αυτό – προσφέροντας σε ηλεκτρονικές συσκευές δυνατότητες όπως η αποθήκευση και μεταφορά πληροφορίας αλλά και κβαντικού υπολογισμού. Πρόσφατα, χημικοί και φυσικοί στο πανεπιστήμιο του Κιέλου ένωσαν τις δυνάμεις τους με συναδέλφους από τη Γαλλία και την Ελβετία για τη δημιουργία ενός μονού μοριακού διακόπτη spin. Ουσιαστικά πρόκειται για μοριακή διάταξη ικανή να φέρει εις πέρας υπολογισμούς με μεγαλύτερες ταχύτητες σε σύγκριση με τους συμβατικούς υπολογιστές.
Επίσης, πριν από λίγους μήνες ερευνητές του πανεπιστημίου Purdue στην Ιντιάνα δημιούργησαν τεχνητές επιφάνειες που λειτουργούν ως μοριακής κλίμακας διατάξεις για υπολογιστές νέας γενιάς, αντιγράφοντας μοτίβα από βιολογικές κυτταρικές μεμβράνες.
Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι λωρίδες λιπιδίων -λιποδιαλυτά μόρια που απαντώνται στους ζωντανούς οργανισμούς- μπορούν να αποσυσκευάζουν και να διατάσσουν με εκπληκτική ακρίβεια εύκαμπτα νανοσύρματα χρυσού με διάμετρο μόλις 2 nm. Η πραγματική έκπληξη ήταν η σημασία του νερού -ακόμα και με τη μορφή υγρασίας στον αέρα- το οποίο πυροδοτούσε τη δημιουργία της νανοδιάταξης.
Τι σημαίνει αυτό στην πράξη. Πως μια απλή, βιολογική διαδικασία χειραγωγήθηκε ώστε να δημιουργεί κατά παραγγελία δομές ασύλληπτα μικρότερες από αυτές που μπορούμε να δημιουργήσουμε με τις πιο προηγμένες τεχνικές «εκτύπωσης» τσιπ.
Τα παραπάνω ίσως φαντάζουν σαν επιστημονική φαντασία, αλλά η αλήθεια είναι ότι παντού στον κόσμο βρίσκεται μια έκρηξη ερευνητικών δραστηριοτήτων που καταργεί τα άλλοτε σκληρά σύνορα μεταξύ τεχνολογίας και βιολογίας.
Οι επιπτώσεις της σύγκλισης αυτής είναι δύσκολο να ανιχνευθούν σήμερα, αφού μόλις αρχίσαμε να «τσαλαβουτάμε» σε έναν ωκεανό επιστημονικών δυνατοτήτων. Μπορεί, λοιπόν, το μέλλον να μην είναι τόσο «ηλεκτρονικό», όσο φοβόμαστε. Μπορεί να πατήσει πάνω στα καλύτερα «στοιχεία» δύο διαφορετικών κόσμων. Εκτός, βέβαια, αν οι ανησυχίες που αναδύονται αποτελέσουν τροχοπέδη. Μπορούμε άραγε να διαχειριστούμε την ευθύνη και την ισχύ που συνοδεύει η δημιουργία ενός βιολογικού ρομπότ; Αυτό, όμως, είναι από μόνο του ένα άλλο, τεράστιο κεφάλαιο της σύγχρονης εποχής, που ακούει στο όνομα «βιοηθική».
Του Γιάννη Παλιούρη
15/1/2020
ΣΧΕΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ
Τα xenobots μπορούν να κινηθούν μόνα τους προς ένα στόχο
και να αυτοθεραπευθούν μετά από ένα κόψιμο
Xenobots: Δημιουργήθηκαν τα πρώτα ζωντανά ρομπότ (βίντεο)
Ερευνητές στις ΗΠΑ ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν μικροσκοπικές ζωντανές μηχανές, ένα είδος βιολογικού ρομπότ που μπορεί να προγραμματιστεί για να κάνει διάφορες εργασίες, από το να μεταφέρει φάρμακα μέσα στο σώμα μέχρι να καθαρίζει τοξικά απόβλητα στο περιβάλλον.
Οι τεχνητοί βιολογικοί οργανισμοί ονομάστηκαν xenobots και δημιουργήθηκαν από ζωντανά κύτταρα που ελήφθησαν από έμβρυα βατράχων. Σχεδιάστηκαν σε υπερυπολογιστή και στη συνέχεια συναρμολογήθηκαν σε τελείως νέες μορφές ζωής μήκους μερικών χιλιοστών.
Τα xenobots μπορούν να κινηθούν μόνα τους προς ένα στόχο και να αυτοθεραπευθούν μετά από ένα κόψιμο.
Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή ρομποτικής Τζόσουα Μπόνγκαρντ του Τμήματος Επιστήμης των Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Βερμόντ, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS).
«Πρόκειται για καινοτόμες έμβιες μηχανές. Δεν είναι ούτε παραδοσιακά ρομπότ, ούτε οποιοδήποτε γνωστό είδος ζώου. Είναι μια νέα κατηγορία δημιουργήματος: ένας ζωντανός προγραμματιζόμενος οργανισμός», δήλωσε ο Μπόνγκαρντ.
«Από κυτταρική και γενετική άποψη τα xenobots είναι βάτραχοι. Το DNA τους προέρχεται κατά 100% από βατράχους, παρόλα αυτά δεν είναι βάτραχοι. Οπότε αναρωτιέται κανείς, τι άλλο αυτά τα κύτταρα μπορούν να φτιάξουν», είπε από την πλευρά του ο ο Μάικλ Λέβιν, διευθυντής του Κέντρου Αναγεννητικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας του Πανεπιστημίου Ταφτς.
First 'living robots' designed on supercomputer
Τα τελευταία χρόνια έχουν δημιουργηθεί μερικοί τεχνητοί οργανισμοί, όμως τώρα για πρώτη φορά, σύμφωνα με τους ερευνητές, «σχεδιάστηκαν τελείως βιολογικές μηχανές από το μηδέν».
Ένας ειδικός εξελικτικός αλγόριθμος τεχνητής νοημοσύνης βοήθησε να δημιουργηθούν και να δοκιμαστούν χιλιάδες υποψήφια προσχέδια για νέες μορφές ζωής, ώσπου να βρεθεί η καλύτερη δυνατή. Ένας υπερυπολογιστής -με την καθοδήγηση του αλγόριθμου- συναρμολόγησε ξανά και ξανά μερικές εκατοντάδες προσομοιωμένα κύτταρα, δημιουργώντας διάφορες δοκιμαστικές μορφές και σχήματα σώματος.
Αφού τελικά επιλέχθηκε το σχέδιο δημιουργίας, χρησιμοποιήθηκαν ως πρώτη ύλη βλαστικά κύτταρα από τα έμβρυα των αφρικανικών βατράχων Xenopus laevis (εξ ου και το όνομα xenobot), τα οποία με τη βοήθεια μικροσκοπίου συνενώθηκαν με βάση το προτεινόμενο σχέδιο του υπολογιστή. Δημιουργήθηκαν έτσι μορφές ζωής που δεν υπάρχουν στη φύση και οι οποίες είναι σε θέση να κινούνται μόνες τους.
Η μελλοντική χρήση τους
Όπως μερικά ζώα στη φύση μπορούν να αναγεννήσουν τα κομμένα μέρη τους, έτσι και το xenobot μπορεί μόνο του να αποκαταστήσει την ακεραιότητα του. «Κόψαμε το βιολογικό ρομπότ σχεδόν στη μέση, όμως αυτό ξανακόλλησε τα δύο μέρη του και συνέχισε να προχωρά. Αυτό είναι κάτι που δεν μπορούν να κάνουν οι τυπικές μηχανές», ανέφερε ο Μπόγκαρντ.
«Μπορούμε να φανταστούμε διάφορες χρήσιμες εφαρμογές αυτών των έμβιων ρομπότ, τις οποίες άλλες μηχανές δεν μπορούν να κάνουν, όπως αποστολές σε περιβάλλοντα μολυσμένα με ραδιενέργεια, συλλογή μικροπλαστικών από τους ωκεανούς ή εργασία καθαρισμού του εσωτερικού των αρτηριών από την αθηρωματική πλάκα», δήλωσε ο Μάικλ Λέβιν.
Η πρωτοποριακή έρευνα χρηματοδοτείται μέσω του προγράμματος «Μηχανές Δια Βίου Μάθησης» από την πανταχού παρούσα Υπηρεσία Προηγμένων Αμυντικών Ερευνητικών Προγραμμάτων (DARPA) του Πενταγώνου των ΗΠΑ, η οποία προφανώς διαβλέπει και στρατιωτικές εφαρμογές.
Πηγή: ΑΠΕ - ΜΠΕ
https://www.kathimerini.gr/1059970/gallery/epikairothta/
episthmh/xenobots-dhmioyrgh8hkan-ta-prwta-zwntana-rompot-vinteo
14/1/2020
ΣΧΕΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ
και να αυτοθεραπευθούν μετά από ένα κόψιμο
Xenobots: Δημιουργήθηκαν τα πρώτα ζωντανά ρομπότ (βίντεο)
Ερευνητές στις ΗΠΑ ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν μικροσκοπικές ζωντανές μηχανές, ένα είδος βιολογικού ρομπότ που μπορεί να προγραμματιστεί για να κάνει διάφορες εργασίες, από το να μεταφέρει φάρμακα μέσα στο σώμα μέχρι να καθαρίζει τοξικά απόβλητα στο περιβάλλον.
Οι τεχνητοί βιολογικοί οργανισμοί ονομάστηκαν xenobots και δημιουργήθηκαν από ζωντανά κύτταρα που ελήφθησαν από έμβρυα βατράχων. Σχεδιάστηκαν σε υπερυπολογιστή και στη συνέχεια συναρμολογήθηκαν σε τελείως νέες μορφές ζωής μήκους μερικών χιλιοστών.
Τα xenobots μπορούν να κινηθούν μόνα τους προς ένα στόχο και να αυτοθεραπευθούν μετά από ένα κόψιμο.
Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή ρομποτικής Τζόσουα Μπόνγκαρντ του Τμήματος Επιστήμης των Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Βερμόντ, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS).
«Πρόκειται για καινοτόμες έμβιες μηχανές. Δεν είναι ούτε παραδοσιακά ρομπότ, ούτε οποιοδήποτε γνωστό είδος ζώου. Είναι μια νέα κατηγορία δημιουργήματος: ένας ζωντανός προγραμματιζόμενος οργανισμός», δήλωσε ο Μπόνγκαρντ.
«Από κυτταρική και γενετική άποψη τα xenobots είναι βάτραχοι. Το DNA τους προέρχεται κατά 100% από βατράχους, παρόλα αυτά δεν είναι βάτραχοι. Οπότε αναρωτιέται κανείς, τι άλλο αυτά τα κύτταρα μπορούν να φτιάξουν», είπε από την πλευρά του ο ο Μάικλ Λέβιν, διευθυντής του Κέντρου Αναγεννητικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας του Πανεπιστημίου Ταφτς.
First 'living robots' designed on supercomputer
Τα τελευταία χρόνια έχουν δημιουργηθεί μερικοί τεχνητοί οργανισμοί, όμως τώρα για πρώτη φορά, σύμφωνα με τους ερευνητές, «σχεδιάστηκαν τελείως βιολογικές μηχανές από το μηδέν».
Ένας ειδικός εξελικτικός αλγόριθμος τεχνητής νοημοσύνης βοήθησε να δημιουργηθούν και να δοκιμαστούν χιλιάδες υποψήφια προσχέδια για νέες μορφές ζωής, ώσπου να βρεθεί η καλύτερη δυνατή. Ένας υπερυπολογιστής -με την καθοδήγηση του αλγόριθμου- συναρμολόγησε ξανά και ξανά μερικές εκατοντάδες προσομοιωμένα κύτταρα, δημιουργώντας διάφορες δοκιμαστικές μορφές και σχήματα σώματος.
Αφού τελικά επιλέχθηκε το σχέδιο δημιουργίας, χρησιμοποιήθηκαν ως πρώτη ύλη βλαστικά κύτταρα από τα έμβρυα των αφρικανικών βατράχων Xenopus laevis (εξ ου και το όνομα xenobot), τα οποία με τη βοήθεια μικροσκοπίου συνενώθηκαν με βάση το προτεινόμενο σχέδιο του υπολογιστή. Δημιουργήθηκαν έτσι μορφές ζωής που δεν υπάρχουν στη φύση και οι οποίες είναι σε θέση να κινούνται μόνες τους.
Η μελλοντική χρήση τους
Όπως μερικά ζώα στη φύση μπορούν να αναγεννήσουν τα κομμένα μέρη τους, έτσι και το xenobot μπορεί μόνο του να αποκαταστήσει την ακεραιότητα του. «Κόψαμε το βιολογικό ρομπότ σχεδόν στη μέση, όμως αυτό ξανακόλλησε τα δύο μέρη του και συνέχισε να προχωρά. Αυτό είναι κάτι που δεν μπορούν να κάνουν οι τυπικές μηχανές», ανέφερε ο Μπόγκαρντ.
«Μπορούμε να φανταστούμε διάφορες χρήσιμες εφαρμογές αυτών των έμβιων ρομπότ, τις οποίες άλλες μηχανές δεν μπορούν να κάνουν, όπως αποστολές σε περιβάλλοντα μολυσμένα με ραδιενέργεια, συλλογή μικροπλαστικών από τους ωκεανούς ή εργασία καθαρισμού του εσωτερικού των αρτηριών από την αθηρωματική πλάκα», δήλωσε ο Μάικλ Λέβιν.
Η πρωτοποριακή έρευνα χρηματοδοτείται μέσω του προγράμματος «Μηχανές Δια Βίου Μάθησης» από την πανταχού παρούσα Υπηρεσία Προηγμένων Αμυντικών Ερευνητικών Προγραμμάτων (DARPA) του Πενταγώνου των ΗΠΑ, η οποία προφανώς διαβλέπει και στρατιωτικές εφαρμογές.
Πηγή: ΑΠΕ - ΜΠΕ
https://www.kathimerini.gr/1059970/gallery/epikairothta/
episthmh/xenobots-dhmioyrgh8hkan-ta-prwta-zwntana-rompot-vinteo
14/1/2020