（2020-01-21）機器會轉、會動，但不能說是活的，那怎麼才叫「活機器」？這是一種由人新製造出，有如機器的生物體...
（2020-01-21）機器會轉、會動，但不能說是活的。活就是有生命，生物學家常用七種指標解釋生命，運動、呼吸、感覺、成長、繁殖、排泄、營養，以這個標準來看，機器顯然沒有生命，機器人也不算生命。
通俗的說，機器多是鐵做的、是硬的，生命體多是肉做的、是軟的。那怎麼才叫「活機器」（Living Machine）呢？這是一種由人新製造出來，有如機器的生物體，既不是傳統的機器人、也不是傳統的生物，這一新「物種」的出現，成為上週科技媒體的頭條。
這新物種的名稱叫Xenobot，是由非洲一種青蛙「爪蟾」（學名：Xenopus laevis）的幹細胞組合而成，因此取名「Xeno」，「bot」則是俗稱的機器人。青蛙的細胞是生物體，之所以稱做機器，是因為動作與功能是由電腦程式設計，美國佛蒙特大學（UVM）電腦教授Joshua Bongard說，這是一個新的工藝品，是一個活的，可用電腦程式設計的生物體。
說清楚一點，Xenobot分兩部分，電腦程式與細胞組合，這兩部分密切相關，但不直接連接。電腦運算出細胞組合的方式，然後藉用這一方式，用生物方法組合細胞，有人戲稱這像似從矽片（Silico）轉變成肉片（Vivo）。兩部分的工作，也分別由兩所美國大學進行，電腦由UVM負責，細胞由塔夫斯大學（Tufts）負責。
電腦運算的核心是「進化演算法」（Evolutionary Algorithm），是AI的領域之一，包括基因演算等進化策略，模仿自然界的進化機能，這一演算法的隨機特性，有強大的解決問題能力，在用到實際的青蛙細胞之前，先用UVM的Deep Green超級電腦測試虛擬的細胞組成，找出最佳的組合方式。
虛擬細胞分做兩類，有彈性可伸縮的、與被動沒有彈性的，同時也規定細胞的動作，哪些允許、哪些不允許。下一步，把這兩種細胞隨機組成很多種形狀的組合，然後設計一些功能，例如朝一個方向移動，就開始用進化演算法運算，把不合格的組合淘汰，把合格的放進下一次運轉。這樣多次重複運轉，找出最佳組合。
下一步實體的工作，由塔夫斯大學的再生與發展生物中心接手，先從青蛙的胚胎取出幹細胞，切割成有收縮性類似心臟的肌肉，與被動性類似皮膚的組織，然後對應模擬的彈性細胞與沒有彈性的細胞，依電腦選出來的最佳組合，用生物方式把這兩種組織黏接在一起，之後放在一個實驗皿器裡，觀察是否與模擬的動作相符。
據研究人員說，當切割的幹細胞組裝在一起後，就立刻動了起來，有如四隻腳的兩棲動物在水中連貫游動，而且不需營養，用胚胎儲存的能量，能存活七到十天。電腦選出的多種組合方式也一一實驗，像許多個Xenobot圍成一圈，共同向中心推動一個小球，有的Xenobot設計的中心有孔，可以載重，最讓研究人員驚異的是會自癒，把它切成兩半，會自己縫合，然後繼續工作。
這個結果固然讓研究學者驚喜，也打開了學習的大門，像細胞之間如何聯繫、如何連接，讓我們學習的地方還有很多。塔夫斯大學再生與發展生物中心主任Michael Levin說，生物學的最大問題，在瞭解型態與功能是由什麼「演算法」決定的，基因編碼成蛋白質，但在不同狀況下的轉換功能，仍待我們去發掘。
發展活機器的意義，正如發表的論文中所說，使用有再生能力並與生物相容的材料，來發展新技術，替代鋼鐵、水泥、化學、塑膠，這些對身體與環境有害的材料。
先用電腦模擬來設計新的機器，然後把最佳的設計轉換到生物體的結合，這一技術可以設計不同的活機器，用到不同的領域，像是安全的在人體內輸送藥物，協助清理環境，或者進一步，用以瞭解生命中多樣型態與功能的形成。
活機器論文
A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms
發表在2020年１月13日《美國國家科學院院刊》（PNAS），有興趣的讀者可瀏覽。
本文取材自2020年１月19日「那福忠西海岸數位隨筆（135）」：活機器
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