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terça-feira, setembro 22, 2020
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Conheça os Xenobots, criaturas virtuais trazidas à vida

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MEDFORD, Massachusetts – Se as últimas décadas de progresso na inteligência artificial e na biologia molecular surgirem, seu filho amoroso – uma classe de vida diferente de tudo que já viveu – pode se parecer com as manchas escuras que dão voltas preguiçosas em volta de uma placa de Petri. um laboratório da Universidade Tufts. Douglas Blackiston, um biólogo, apontou para um pouco mais largo que um cabelo humano; apertar os olhos e você poderia dizer que estava se movendo. Mas, sob um microscópio, a bolha estava subindo e para a esquerda. “Ele é um isqueiro -“, disse Blackiston, depois se conteve. “É uma cor mais clara”. Estritamente falando, essas formas de vida não têm órgãos sexuais – ou estômagos, cérebros ou sistemas nervosos. A que estava sob o microscópio consistia em cerca de 2.000 células da pele vivas retiradas de um embrião de sapo. Espécimes maiores, embora ainda menores que uma semente de papoula de um milímetro de largura, têm células da pele e células do músculo cardíaco que começarão a pulsar até o final do dia. Todos esses são organismos programáveis ​​chamados xenobots, cuja criação foi revelada em um artigo científico em janeiro. Eles são nomeados para o sapo com garras africanas Xenopus laevis, que fornece todas as suas células, e a sugestão, encapsulada no prefixo, de que algo estranho e alienígena está em ação.Um xenobot vive apenas cerca de uma semana, alimentando-se de pequenas plaquetas de gema que preenche cada uma de suas células e normalmente alimenta o desenvolvimento embrionário. Como seus blocos de construção são células vivas, a entidade pode curar-se de uma lesão, mesmo depois de ser dividida quase pela metade. Mas o que ele faz durante sua curta vida é decretado não pela inefável frogginess gravada em seu DNA – que não foi geneticamente modificada – mas por sua forma física.E os xenobots têm muitas formas, todas projetadas por roboticistas em simulações de computador, usando física mecanismos semelhantes aos de videogames como Fortnite e Minecraft. Xenobots com um apêndice do tipo garfo ou limpa-neve na frente podem varrer partículas soltas (em uma placa de Petri) durante a noite, depositando-as em uma pilha. Alguns usam pernas, de certa forma, para se arrastar no chão do prato. Outros nadam, usam cílios espancados ou vinculam apêndices impertinentes e circulam entre si algumas vezes antes de seguir em direções separadas. ImageDadpoles na pesquisa de Douglas Blackiston na Tufts University. Os Xenobots são derivados das células-tronco de embriões de rãs. Tony Luong do The New York TimesImageDr. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do xenobots sobre o desenvolvimento de um xenobot em uma placa de Petri, onde eles começaram a transformar-se em xenobots.Crédito: Tony Luong do The New York TimesVideoUm enxame de organismos projetados por computador se une.Tudo isso torna os xenobots incríveis e talvez um pouco perturbadores – golems sonhou em silício e depois escritos em carne. As implicações de sua existência podem se espalhar da pesquisa em inteligência artificial para questões fundamentais em biologia e ética. “Estamos testemunhando quase o nascimento de uma nova disciplina de organismos sintéticos”, disse Hod Lipson, um roboticista da Universidade de Columbia que não fazia parte da equipe de pesquisa. “Não sei se isso é robótica, zoologia ou outra coisa.” Os problemas com silício Xenobots são novos, mas não sem precedentes. Parte de sua inspiração data de 1994, quando Karl Sims, o artista de computação gráfica, revelou algumas das primeiras criaturas virtuais do mundo. Cada uma delas começou a existir em uma simulação que aproximava a física do mundo real. Cada um tinha uma tarefa simples de executar, como lutar com outra criatura digital pelo controle de um cubo. E eles podem evoluir com o tempo. Melhor ainda, o Sr. Sims compartilhou um vídeo: “Vi isso e sabia que era nisso que queria trabalhar”, disse Sam Kriegman, um estudante de graduação que agora usa simulações virtuais semelhantes para projetar robôs na Universidade de Vermont, com seu conselheiro, Joshua Bongard.A IA mais moderna a pesquisa se concentra em mentes simuladas inspiradas em cérebros orgânicos: redes neurais que podem derrotar qualquer humano em jogos de estratégia ou algoritmos que podem controlar corpos de robôs pré-projetados e, às vezes, aterrorizantes. Mas uma comunidade menor de pesquisadores, incluindo Kriegman e Dr. Bongard, permitiu que seus robôs simulados evoluíssem corpos e mentes simples em conjunto. É claro que as criaturas de Sims nunca deixaram suas casas virtuais. “Havia um canal de TV que construiu um apenas para demonstrar”, disse ele. Mas esse modelo era apenas uma réplica em blocos, não um robô em movimento. Em 2000, criaturas virtuais deram um primeiro passo no mundo real quando o Dr. Lipson, então na Brandeis, e seu colega Jordan Pollock, um roboticista, conectaram um algoritmo que Kriegman e Dr. Bongard duvidavam que alguns de seus próprios projetos pudessem surgir a partir de um computador. Então eles começaram a trabalhar em um projeto para a DARPA, a ala futurista de pesquisa do Departamento de Defesa dos EUA, com o Dr. Blackiston e Michael Levin, um biólogo que dirige o Allen Discovery Center da Tufts. Em uma chamada pelo Skype entre grupos, o Sr. Kriegman mostrou um vídeo de uma de suas criaturas virtuais. Parecia uma mesa de agachamento e andava balançando entre as pernas da frente e de trás. “Eles disseram: ‘Atualmente não existe tecnologia para construir algo assim'”, lembrou Blackiston. Mas para ele, a criatura parecia algo muito mais simples: um amontoado de células. “Eu disse: ‘Aposto que podemos construir isso’ e acho que houve algumas risadas audíveis.” ImageDr. Blackiston, à esquerda, biólogo do Centro de Biologia do Desenvolvimento e Regenerativa da Universidade Tufts, e Michael Levin, biólogo e diretor do Allen Discovery Center da universidade.Crédito: Tony Luong do New York Times uma grande laceração mecânica. Blackiston começou a trabalhar. Ele começou com ovos de sapo fertilizados, depois os abriu e juntou as células da pele do embrião dentro de cada um. No desenvolvimento, essas células foram destinadas a se sentar na superfície de um girino e afastar patógenos; agora eles fariam outra coisa. Em seguida, o Dr. Blackiston varreu as células da pele para um pequeno poço, formando uma bola leitosa. Logo as células se juntaram novamente. Então ele cauterizou algumas partes da bola, esculpindo uma pequena estatueta – uma escultura de pele viva, do tamanho de um grão fino de sal, que parecia o quadrúpede de Kriegman. Duas semanas depois, ele mostrou uma imagem da entidade aos cientistas da computação de Vermont: “Ficamos estupefatos”, disse Bongard. “No momento em que vimos isso, os dois laboratórios realmente mergulharam nesse período de tempo integral.” Função segue a forma Em Vermont, ele e Kriegman começaram a criar mundos virtuais que recompensariam comportamentos particulares pelos grupos de sapos reaproveitados. Faça uma caminhada: primeiro, um algoritmo produziu muitos desenhos aleatórios do corpo; alguns apenas ficaram sentados lá, outros balançaram ou gingaram para a frente. Então, o algoritmo permite que o melhor dos caminhantes procrie na próxima geração; destes, outra geração foi produzida, e assim por diante, cada uma melhorando nos melhores projetos. Outra simulação, com o objetivo de encontrar desenhos que pudessem transportar um objeto, ficou lotada de corpos semelhantes a bagels que desenvolveram uma cavidade central para guardar as coisas. Depois que o processo durou cerca de um dia, produziu formas corporais pré-programadas para executar as tarefas iniciais. Em seguida, a equipe de Vermont transmitiu as melhores formas corporais resultantes para Levin e Blackiston, que começaram a tentar esculpir figuras celulares que se assemelhavam a esses desenhos: primeiro apenas com células da pele, depois também com tecido cardíaco – um conjunto de células musculares que se contraem e se expande. A equipe da Tufts ofereceu feedback, para melhorar a próxima rodada de simulações na previsão do que aconteceria em uma placa de Petri real. E assim por diante, em um loop. No jornal e na cobertura da imprensa, a equipe sugeriu o que esses xenobots um dia poderiam fazer. Varrer microplásticos oceânicos em uma bola maior e colecionável? Entregar drogas para um tumor específico? Raspe a placa das paredes das artérias? Os xenobots biodegradariam depois de consumir a gema dentro de suas células. E qualquer que seja o objetivo pretendido, seus corpos seriam projetados não por um engenheiro, mas por um simulacro da evolução real criada para incentivar o comportamento correto no ambiente-alvo. “Como deve ser um robô, que está rastejando pelas artérias?” Sr. Kriegman disse. “Deveria ter quatro pernas? Não sei! ”“ É tão convincente começar a imaginar coisas nessa escala, abrir essa porta para nossa imaginação ”, disse Christina Agapakis, bióloga sintética de Boston que não participou da pesquisa. “Bem, e se sua máquina estivesse viva? E biodegradável? E programável? ”VideoTraces esculpidos por um enxame desses organismos enquanto se movem através de um campo de material particulado. Em um artigo publicado no site The New York Times, o pesquisador Tonyiston explica que os xenobots são um tipo de embrião de um sapo que vive em um sapo, e que a espécie é uma espécie de “ sapo-sapo ”. prever quando esses aplicativos podem ocorrer. O Dr. Blackiston pode testar até 50 projetos sugeridos por computador em uma semana, mas está considerando como o processo pode ser automatizado com impressoras de células 3D. No laboratório, o Dr. Levin e o Dr. Blackiston enfatizaram que eles são mais interessado em usar xenobots como ferramentas experimentais para descobrir princípios biológicos básicos e também filosóficos. “As pessoas perguntam: é um robô, é uma máquina, é um animal?” Dr. Levin disse. “O que isso realmente está nos dizendo é que precisamos ter melhores definições de todas essas coisas.” Enquanto isso, especialistas em ética externa começaram a pesar. “Um público sem instrução pode ver isso como Frankenstein”, escreveram Susan e Michael Anderson, uma equipe de marido e mulher afiliada, respectivamente, à Universidade de Connecticut e à Universidade de Hartford, especializada em ética de máquinas, em um email. De maior preocupação, disseram eles, era como a toxicidade dos xenobots, a expectativa de vida e a capacidade hipotética de se reproduzir um dia seriam avaliadas e reguladas. “Os especialistas em ética aplicados devem estar envolvidos em sua criação e desenvolvimento, não apenas cientistas e engenheiros”, escreveram eles. Levin enfatiza que ele consulta regularmente um especialista em ética do Instituto Wyss de Harvard e ressalta que pesquisas com animais como sapos – ou embriões – já estão sob supervisão ética. No momento, outros sistemas vivos adaptativos, como bactérias resistentes ao tratamento, são mais avançados e perigosos que os xenobots. “Estar preocupado com os xenobots, em um mundo onde já temos patógenos naturais e criados por humanos, é simplesmente louco”, disse ele. O artigo publicado pela equipe é apenas a primeira entrada de uma série de estudos. Trabalhos futuros explorarão como esses organismos se comportam com designs de computadores e como esferas não-ocultas de células.

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