Roboter sind jetzt in der Lage, sich zu vermehren. Was bedeutet das für die Menschheit?


Wissenschaftler in den USA haben herausgefunden, dass die ersten von KI entwickelten lebenden Roboter, Xenobots, sich nun selbst replizieren können. Das ist eine wunderbare Entdeckung, doch was sind ihre potenziellen Vorteile und Risiken?

Vorteile und Risiken

Ein Team von Wissenschaftlern der University of Vermont, der Tufts University und der Harvard University hat "lebende Roboter" (sogenannte Xenobots) geschaffen, die sich in einem völlig neuen biologischen Vermehrungsprozess selbst reproduzieren können. Die Ergebnisse ihrer Forschung haben sie kürzlich in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Erstmals gelang es ihnen im Jahr 2020, Xenobots aus embryonalen Zellen des afrikanischen Krallenfroschs (Xenopus laevis) zu erzeugen. Doch mit Hilfe künstlicher Intelligenz haben die Wissenschaftler kürzlich entdeckt, dass diese winzigen, von Computern entworfenen Organismen reisen, Zellen (lose Stammzellen) sammeln und ihre eigenen Xenobots in sich selbst zusammenbauen können. Nach einer Reifezeit von einigen Tagen in ihren "Mündern" sehen die neuen Xenobots genauso aus und verhalten sich genauso wie ihre "Eltern" - und können sich auch unendlich oft vermehren.

Die Menschen haben lange Zeit geglaubt, dass wir alle Möglichkeiten der Fortpflanzung und Replikation von Leben erforscht haben. Aber das ist etwas, das noch nie zuvor beobachtet wurde. - (Douglas Blackiston, PhD, leitender Wissenschaftler an der Tufts University)

 

Das Team war erstaunt, als es sah, dass die von der künstlichen Intelligenz entworfenen Biobots zu einfachen Aufgaben fähig waren, aber es war geradezu schockiert, als es feststellte, dass sie bald einen Weg fanden, sich spontan zu vermehren. Es hat den Anschein, dass das Genom, sobald es von der natürlichen Vorgabe, ein Frosch zu werden, befreit ist, einen proaktiven neuen Weg sucht, um zu gedeihen. Im Wesen der Zellen selbst scheint eine Plastizität der Überlebenswege kodiert zu sein. Dazu gehört nach Ansicht des Teams auch eine "kollektive Intelligenz".

Der Hauptautor der Studie, Sam Kriegman, PhD, sprach von der Bedeutung des Projekts: "Kein Tier und keine Pflanze, die der Wissenschaft bekannt ist, kann sich auf diese Weise vermehren."

Das Projekt erforderte die Unterstützung eines KI-Programms am Vermont Advanced Computing Core der UVM. Diese KI testete Milliarden von Körperformen in Simulationen mit einem "evolutionären Algorithmus", um eine Form zu finden, die es den Zellen ermöglichte, sich effektiver zu replizieren, was als "kinematische" Replikation bezeichnet wird, die bisher nur auf molekularer Ebene, aber noch nie auf zellulärer Ebene beobachtet wurde. Die KI entschied sich für eine endgültige Form, die offenbar dem Videospiel "Pac-Man" ähnelt.

 

 

"Mit dem richtigen Design werden sie sich spontan selbst replizieren", sagt Dr. Josh Bongard, Informatiker an der University of Vermont, der die Forschung mit geleitet hat. 

Dies ist der Schlüssel zu dem, was der größere Durchbruch dieses Experiments zu sein scheint: die scheinbare Varianz der Möglichkeiten innerhalb einfacher Einzelzellen. Sie nehmen Muster an, die dem Verhalten komplexerer Organismen folgen, wenn man sie nur ein wenig verändert (in diesem Fall, indem man die Zellen anweist, einen Pac-Man-Mund anzunehmen). Plötzlich pflanzen sie sich fort. Diese Erkenntnis ist von großer Bedeutung für die Biologie, die Evolution, die Chemie, das Ingenieurwesen, die Informatik und andere Bereiche.

Um Jurassic Park zu zitieren: "Das Leben findet einen Weg". Oder, wie es in der Studie selbst treffend formuliert ist: "Das Leben beherbergt überraschende Verhaltensweisen direkt unter der Oberfläche, die darauf warten, entdeckt zu werden."

Schäden am Ökosystem

Die Möglichkeiten der Variation oder die Komplexität der Fähigkeiten, die programmierbar sind, scheinen dann eine riesige und unheimliche neue Landschaft zu sein. Bongard sagt dazu: "Wir haben entdeckt, dass es diesen bisher unbekannten Raum innerhalb von Organismen oder lebenden Systemen gibt, und es ist ein riesiger Raum".

Was könnte ein Xenobot mit einer einfachen Veränderung noch tun? Was sind die Anwendungen für uns Menschen?

Wie üblich ist dies ein zweischneidiges Schwert: Die potenziellen Vorteile sind beträchtlich, aber es birgt auch große Chancen und Risiken. Dennoch ist das Team hoffnungsvoll.

Bongard ist der Ansicht, dass Pandemien oder die Schädigung des Ökosystems ein größeres Risiko darstellen als ihre Entdeckung. In Bezug auf die Reaktion auf den Impfstoff Covid sagte er Folgendes: "Dies ist ein ideales System, um selbstreplizierende Systeme zu untersuchen. Wir haben den moralischen Imperativ, die Bedingungen zu verstehen, unter denen wir sie kontrollieren, lenken, auslöschen, übertreiben können... Die Geschwindigkeit, mit der wir Lösungen produzieren können, ist von großer Bedeutung. Wenn wir Technologien entwickeln können, die von Xenobots lernen, und der KI schnell sagen können: "Wir brauchen ein biologisches Werkzeug, das X und Y macht und Z unterdrückt", dann könnte das sehr nützlich sein. Heute dauert das sehr lange."

Einsatz von lebenden Maschinen

Er schlägt noch weitere Anwendungen vor: "Einsatz von lebenden Maschinen, um Mikroplastik aus den Gewässern zu ziehen oder neue Medikamente zu entwickeln... Wir müssen technologische Lösungen schaffen, die mit den Herausforderungen, denen wir gegenüberstehen, mitwachsen."

Der Gedanke, dass sich Mensch und Natur in einem Wettrüsten zwischen Problem und Lösung befinden, ist zwar besorgniserregend, aber es scheint, dass die Forschung Auswirkungen auf die regenerative Medizin haben könnte. Wenn wir mit diesem Verfahren den Zellen sagen können, wie sie sich verhalten sollen, dann ist es vielleicht möglich, Geburtsfehler, traumatische Verletzungen, Krebs und Alterung zu beeinflussen.

Doch auch hier ist das Risiko impliziert. Wenn man den Ozean mit einem selbstreplizierenden Werkzeug zur Beseitigung von Mikroplastik verseuchen will, kann man dann wirklich 100% sicher sein, dass es keine unvorhersehbaren negativen Auswirkungen geben wird? Die Einführung von "Lösungsorganismen" wurde bereits in der Vergangenheit ausprobiert - oft mit der katastrophalen Folge, dass die Lösung schlimmer war als das Problem, das sie beheben sollte.

Unabhängig davon bedeutet dies für uns, dass wir eine potenzielle neue Technologie haben: ein biologisches Werkzeug, das für eine bestimmte Aufgabe angepasst werden kann. Ich persönlich finde diese Aussicht aufregend, denn normalerweise bin ich ein Verfechter von "verrückten wissenschaftlichen Experimenten" (ich warte immer noch darauf, dass die Genetiker das Wollmammut oder den Tasmanischen Elefanten zurückbringen). Tiger). Als Science-Fiction-Fan bin ich mir jedoch auch der Kehrseite bewusst, nämlich der problematischen Möglichkeiten von sich selbst verbessernden oder selbst erschaffenden autonomen Maschinen. Wunderlösungen kommen sehr selten vor, da die Natur es vorzieht, zu verhandeln, und mit jeder Evolutionsstufe gibt es neue Probleme und neue Vorteile.

Es gibt eine Reihe von Hoffnungen, die das Team mit dieser Entdeckung verbunden hat. Ob diese Entwürfe den Leser mit Hoffnung oder Schrecken erfüllen, hängt von jedem selbst ab. Auf jeden Fall aber ist es ein wunderbarer Einblick in die Mechanik der Schöpfung.