模型機器人與細菌控制大腦
日期:2015-07-22 11:43:21
在公布的7月16日一紙科學(xué)報告,這是自然出版集團的一部分,一弗吉尼亞理工大學(xué)的科學(xué)家用數(shù)學(xué)模型證明,細菌可以控制像機器人一樣的無生命的設(shè)備的行為。
“基本上,我們試圖從數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn),如果我們能在一個無生命的主體上建立一個活微生物,并通過微生物控制主體,”羅德,生物系統(tǒng)工程助理教授在農(nóng)業(yè)和生命學(xué)院表示,科學(xué)與工程學(xué)院。
“我們發(fā)現(xiàn),機器人可能確實有一個工作的大腦,”他說。
對于以后的實驗,羅德是建設(shè)現(xiàn)實世界的機器人。在大腸桿菌上使用小型熒光顯微鏡,該機器人將響應(yīng)細菌他將設(shè)計在他的實驗室。
在大規(guī)模了解生物之間的生化檢測可能在生物學(xué),生態(tài)學(xué),和機器人有深遠的影響。
在農(nóng)業(yè)方面,探索土壤細菌和牲畜之間的交互。在醫(yī)療領(lǐng)域,進一步了解細菌在腸道的控制作用生理學(xué)會導(dǎo)致細菌為主的處方來治療心理和生理疾病。羅德還設(shè)想了機器人可以執(zhí)行任務(wù),例如部署細菌修復(fù)漏油。
調(diào)查結(jié)果還加入到不斷增長的研究機構(gòu)有關(guān)的細菌在被認為是規(guī)范的健康和情緒,特別是理論,即細菌也影響行為和人的身體。
這項研究的靈感來自現(xiàn)實世界的實驗中果蠅的交配行為是利用細菌操縱,以及小鼠表現(xiàn)出較低的壓力的跡象時,益生菌植入。
羅德的做法揭示獨特的決策行為由細菌機器人系統(tǒng)由耦合和計算模擬,描述三個不同的元素被廣泛接受的公式:在工程基因電路大腸桿菌,微流體生物反應(yīng)器,和機器人的運動。
在數(shù)學(xué)實驗中的細菌表現(xiàn)出他們的基因電路被接通或者綠色或紅色,根據(jù)他們吃什么。在數(shù)學(xué)模型中,理論機器人配備傳感器和一個微型顯微鏡來測量細菌的顏色,告訴它在何處以及如何快速取決于顏料和顏色的強度。
該模型還以令人驚訝的方式揭示了高階函數(shù)。高階動物秸稈獵物的經(jīng)典掠奪行為 - 在一種情況下,作為細菌指揮機器人對更多的食物,機器人前迅速作出了最后的辦法。
羅德的建模研究還表明,這些種類的生物合成實驗可以在將來進行的資金的最小量,開辟領(lǐng)域研究人員的一個更大的空間。
科學(xué)研究空軍辦公室資助的基因電路的數(shù)學(xué)建模大腸桿菌和弗吉尼亞理工大學(xué)的學(xué)生工程師理事會提供資金,將這些模型和產(chǎn)生的移動機器人進課堂作為教學(xué)工具。
羅德與生物醫(yī)學(xué)工程博士研究生基思HEYDE,誰研究植物工程為合成生物燃料合作進行他的研究。
“我們希望能幫助民主化合成生物學(xué)的學(xué)生和研究人員的領(lǐng)域在世界各地與此模型中,”羅德說。“在未來,簡陋機器人和大腸桿菌那些已經(jīng)普遍采用單獨在教室里,可以用這個模型通過博士級約與其他生物細菌的關(guān)系,教小學(xué)的學(xué)生聯(lián)系在一起。“
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