具有细菌控制的大脑的机器人模型

忘记星际迷航一代的火神思想融合 - 就精神控制技术而言，细菌是下一个前沿。

在7月16日发表在自然出版集团的一部分科学报告上的一篇论文中，弗吉尼亚理工大学的科学家使用数学模型来证明细菌可以控制像机器人这样的无生命装置的行为。

“基本上我们试图从数学模型中找出我们是否可以在无生命的宿主上构建活的微生物组并通过微生物组控制宿主，”农业与生命学院生物系统工程助理教授鲁德说。科学与工程学院。

“我们发现机器人确实可以拥有一个正常工作的大脑，”他说。

对于以后的实验，罗德正在建造现实世界的机器人，将有阅读细菌基因表达水平的能力大肠杆菌使用小型荧光显微镜。机器人将对他将在实验室工程的细菌做出反应。

在广泛的范围内，了解生物之间的生化传感可能会对生态学，生物学和机器人学产生深远的影响。

在农业方面，细菌 - 机器人模型系统可以实现强大的研究，探索土壤细菌和牲畜之间的相互作用。在医疗保健领域，进一步了解细菌在控制肠道生理方面的作用可能导致以细菌为基础的处方来治疗精神和身体疾病。鲁德还设想可以执行诸如部署细菌以修复漏油等任务的机器人。

研究结果还增加了人体中越来越多的关于人体细菌的研究，这些研究被认为可以调节健康和情绪，尤其是细菌也影响行为的理论。

该研究的灵感来自现实世界的实验，其中果蝇的交配行为是使用细菌操纵的，以及在植入益生菌时表现出较低压力迹象的小鼠。

Ruder的方法揭示了细菌 - 机器人系统通过耦合和计算模拟广泛接受的方程式来描述三种不同元素的独特决策行为：大肠杆菌中的工程化基因回路，微流体生物反应器和机器人运动。

根据他们吃的东西，数学实验中的细菌通过绿色或红色显示它们的遗传电路。在数学模型中，理论机器人配备了传感器和微型显微镜来测量细菌的颜色，根据颜料和颜色的强度来判断细菌的颜色和速度。

该模型还以惊人的方式揭示了更高阶函数。在一个例子中，当细菌将机器人引向更多的食物时，机器人在快速进入其最终进近之前暂停 - 这是捕食猎物的高阶动物的典型捕食行为。

Ruder的模拟研究还表明，这些生物合成实验可以在未来以最少的资金进行，为更大的研究人员开放。

空军科学研究办公室资助了大肠杆菌基因电路的数学建模，弗吉尼亚理工大学学生工程师委员会已经提供资金，将这些模型和由此产生的移动机器人作为教学工具进入课堂。

Ruder与生物医学工程博士生Keith Heyde合作进行了他的研究，他研究生物燃料合成的植物工程。

“我们希望通过这种模式帮助世界各地的学生和研究人员合成生物学领域的民主化，”鲁德说。“将来，已经在教室中单独使用的基本机器人和大肠杆菌可以与这种模式联系起来，教小学生到博士学位，了解与其他生物的细菌关系。”