AIが設計した“生体ロボット”は全く新しい自己複製方法を編み出した

2020年1月、バーモント大学の研究者らは初めて「生体ロボット」を作ったと発表した。2021年11月にはそのロボットが自己複製の新しい方法を発見したと発表した。

AIが設計した“生体ロボット”は全く新しい自己複製方法を編み出した
コンピュータでデザインされた生物。左:シミュレーションで計算機的探索法により発見されたデザイン。右:生体組織(カエルの皮膚(緑)と心筋(赤))で完全に構成された物理的な生物を展開したもの。

2020年1月、バーモント大学、タフツ大学、ハーバード大学の研究者らは初めて「生きたロボット」を作ったと発表した。2021年11月、彼らは、カエルの細胞から作られた「ゼノボット」と呼ばれるそのロボットが、自己複製の新しい方法を発見したという報告を発表した。

ミリメートルサイズのゼノボットは、基本的にはコンピュータで設計された約3,000個の細胞の集合体である。カエルの胚から幹細胞を取り出し、削り取って培養した後、切り開いて特定の形状に加工して作られた。その結果、細胞は自分自身で働き始めた。スライスされても自動的に修復され、シャーレの中を動き回る。

設計に少し手を加えれば、この生物はさらに多くのことができるようになることが判明した。バーモント大学の研究者であるジョシュア・ボンガード博士は、「適切な設計をすれば、自発的に自己複製を行うことができる」とコメントしている。

この繁殖は、通常の生物学的な繁殖とは異なる。この生物は運動学的に働きながら子孫を組み立て、孵化させているようだ。生物は泳いで単細胞を見つけ、数百の細胞を集め、パックマン型の口の中で「赤ちゃん」ゼノボットを組み立てる。口の中に入って数日後、新しいゼノボットは親と同じような見た目と動きをし、自分で新しい生き物を作る能力も持っている。

図1. ボール状に圧縮された幹細胞(緑)をかき集めるAI設計の生物ロボット(C型;赤)。出典:Kriegman et al(2022)

タフツ大学とハーバード大ワイス研究所の上級科学者で、Xenobotの「親」を組み立て、今回の研究の生物学的な部分を開発した、共著者のダグラス・ブラキストン博士は「これまで人々は、生命が繁殖したり複製したりする方法はすべて解明されたと考えてきた。これは、今までに観察されたことのないものです」と語っている。

タフツ大学の生物学教授兼アレン・ディスカバリー・センター所長で、今回の研究の共同リーダーであるマイケル・レビン博士は「これは非常に興味深いことだ。これらの細胞はカエルのゲノムを持っているが、オタマジャクシになることから解放され、その集合的な知性、つまり可塑性を使って、驚くべきことをしているのだ」。

以前の実験では、科学者たちはゼノボットが単純なタスクを達成するように設計されていることに驚いた。今回の実験では、コンピュータで設計された細胞の集まりであるこの生物学的物体が、自然に複製されることに驚かされた。レビンは、「我々は、変化していない完全なカエルのゲノムを持っているが、このゲノムは、分離した細胞を集め、圧縮して自己複製を作るという、この新しい作業を細胞同士が協力して行うことを示唆するものではなかった」と語っている。

このプロセスがどのようなものか想像できない人のために、そのプロセス全体がビデオで紹介されている。

カエル細胞の親の群れがカエル細胞を押し込み、それが成熟して自己移動する「子供」になる。AIの手法により、より自己複製が可能な細胞の形状へと最適化します。AIが設計した形状は、構築されると、より頻繁に複製される。

約3,000個の細胞からなるゼノボットの親は、単体では球体を形成している。これらは子供を作ることができるが、その後は通常、システムが消滅してしまいる。繁殖を続けるように仕向けるのは、実はとても難しい。しかし、バーモント大学のVermont Advanced Computing Coreにあるスーパーコンピュータクラスタ「Deep Green」で動作する人工知能プログラムを使って、進化的アルゴリズムが、三角形、四角形、ピラミッド、ヒトデなど、何十億もの体の形をシミュレーションでテストし、今回の研究で報告された動作ベースの自己複製を細胞がより効果的に行うことができるものを見つけることができた。

AからFまでの自発的な自己複製過程。出典:Kriegman et al(2022)
AからFまでの自発的な自己複製過程。出典:Kriegman et al(2022)

スーパーコンピュータが考え出した形状の一つがパックマンの形(図1)だ。この形にすると、ゼノボットの世代数を増やすことができることがわかった。「非常に直感的ではない。非常に単純に見えるが、人間のエンジニアが考えつくものではない」と、筆頭著者の一人のサム・クリーグマン博士は述べている。

研究者たちがゼノボットに取り組んでいるのは、人間の体内に薬を運んだり、放射性廃棄物を掃除したり、海にあるマイクロプラスチックを回収したりといったことができると期待されているからだ。しかし、研究者自身が最も注目しているのは、ゼノボットをAI生物医学学習プラットフォームとして利用できる可能性だ。

ボンガードは「世界とテクノロジーは急速に変化している。世界とテクノロジーは急速に変化している。この仕組みを研究し、理解することは、社会全体にとって重要なことだ」と語るが、倫理的な承認や規制を伴うプロジェクトに参加しても、夜も眠れないわけではないと主張する。彼が心配しているのは、パンデミックや生態系の破壊、気候変動だという。

「私たちが解決策を生み出すスピードは非常に重要だ。ゼノボットから学んだように、『XとYを行い、Zを抑制する生物学的ツールが必要だ』とAIに素早く伝えることができる技術を開発できれば、非常に有益なものになる。今日では、それには非常に長い時間がかかる」とボンガードは語った

ブルームバーグの配信が始まりました

ブルームバーグの無料及び有料記事の配信が始まりました。無料記事はニュース、有料記事はニュース分析、特集です。有料会員の皆様は、すべての記事にアクセスできます。毎日数本の記事が公開されますので、ぜひサイトを訪れてください。

Read more

新たなスエズ危機に直面する米海軍[英エコノミスト]

新たなスエズ危機に直面する米海軍[英エコノミスト]

世界が繁栄するためには、船が港に到着しなければならない。マラッカ海峡やパナマ運河のような狭い航路を通過するとき、船舶は最も脆弱になる。そのため、スエズ運河への唯一の南側航路である紅海で最近急増している船舶への攻撃は、世界貿易にとって重大な脅威となっている。イランに支援されたイエメンの過激派フーシ派は、表向きはパレスチナ人を支援するために、35カ国以上につながる船舶に向けて100機以上の無人機やミサイルを発射した。彼らのキャンペーンは、黒海から南シナ海まですでに危険にさらされている航行の自由の原則に対する冒涜である。アメリカとその同盟国は、中東での紛争をエスカレートさせることなく、この問題にしっかりと対処しなければならない。 世界のコンテナ輸送量の20%、海上貿易の10%、海上ガスと石油の8~10%が紅海とスエズルートを通過している。数週間の騒乱の後、世界の5大コンテナ船会社のうち4社が紅海とスエズ航路の航海を停止し、BPは石油の出荷を一時停止した。十分な供給があるため、エネルギー価格への影響は軽微である。しかし、コンテナ会社の株価は、投資家が輸送能力の縮小を予想している

By エコノミスト(英国)
新型ジェットエンジンが超音速飛行を復活させる可能性[英エコノミスト]

新型ジェットエンジンが超音速飛行を復活させる可能性[英エコノミスト]

1960年代以来、世界中のエンジニアが回転デトネーションエンジン(RDE)と呼ばれる新しいタイプのジェット機を研究してきたが、実験段階を超えることはなかった。世界最大のジェットエンジン製造会社のひとつであるジー・エアロスペースは最近、実用版を開発中であると発表した。今年初め、米国の国防高等研究計画局は、同じく大手航空宇宙グループであるRTX傘下のレイセオンに対し、ガンビットと呼ばれるRDEを開発するために2900万ドルの契約を結んだ。 両エンジンはミサイルの推進に使用され、ロケットや既存のジェットエンジンなど、現在の推進システムの航続距離や速度の限界を克服する。しかし、もし両社が実用化に成功すれば、超音速飛行を復活させる可能性も含め、RDEは航空分野でより幅広い役割を果たすことになるかもしれない。 中央フロリダ大学の先端航空宇宙エンジンの専門家であるカリーム・アーメッドは、RDEとは「火を制御された爆発に置き換える」ものだと説明する。専門用語で言えば、ジェットエンジンは酸素と燃料の燃焼に依存しており、これは科学者が消炎と呼ぶ亜音速の反応だからだ。それに比べてデトネーシ

By エコノミスト(英国)
ビッグテックと地政学がインターネットを作り変える[英エコノミスト]

ビッグテックと地政学がインターネットを作り変える[英エコノミスト]

今月初め、イギリス、エストニア、フィンランドの海軍がバルト海で合同演習を行った際、その目的は戦闘技術を磨くことではなかった。その代わり、海底のガスやデータのパイプラインを妨害行為から守るための訓練が行われた。今回の訓練は、10月に同海域の海底ケーブルが破損した事件を受けたものだ。フィンランド大統領のサウリ・ニーニストは、このいたずらの原因とされた中国船が海底にいかりを引きずった事故について、「意図的なのか、それとも極めて稚拙な技術の結果なのか」と疑問を呈した。 海底ケーブルはかつて、インターネットの退屈な配管と見なされていた。現在、アマゾン、グーグル、メタ、マイクロソフトといったデータ経済の巨人たちは、中国と米国の緊張が世界のデジタルインフラを分断する危険性をはらんでいるにもかかわらず、データの流れをよりコントロールすることを主張している。その結果、海底ケーブルは貴重な経済的・戦略的資産へと変貌を遂げようとしている。 海底データパイプは、大陸間インターネットトラフィックのほぼ99%を運んでいる。調査会社TeleGeographyによると、現在550本の海底ケーブルが活動

By エコノミスト(英国)