Les premiers robots vivants capables de se reproduire

Les nouveaux xénobots ou robots vivants conçus par l’intelligence artificielle révèlent une toute nouvelle forme d’autoréplication biologique.

Fabriqués à partir de cellules de grenouille, ces organismes conçus par ordinateur assemblent des cellules individuelles à l’intérieur d’une « bouche » en forme de Pac-Man et libèrent des « bébés » Xenobot qui leur ressemblent et bougent comme eux. Puis la progéniture va faire la même chose, encore et encore.

La même équipe des universités de Vermento, Tufts et Harvard qui a construit les premiers robots vivants (« Xenobots », assemblés à partir de cellules de grenouille, comme indiqué en 2020) a découvert que ces organismes conçus par ordinateur et assemblés à la main peuvent nager dans leur minuscule disque de laboratoire, trouver des cellules individuelles, en rassembler des centaines et assembler des « bébés » Xenobots dans leur « bouche » en forme de Pac-Man qui, quelques jours plus tard, deviennent de nouveaux Xenobots qui leur ressemblent et bougent comme eux.

Et ces nouveaux Xenobots peuvent sortir, trouver des cellules et construire des copies d’eux-mêmes. Encore et encore.

« Avec la bonne conception, ils se répliqueront spontanément », a déclaré dans un communiqué Joshua Bongard, informaticien et expert en robotique à l’université du Vermont, qui a codirigé la nouvelle recherche, publiée dans PNAS.

« Ce sont des cellules de grenouille qui se répliquent d’une manière très différente de celle des grenouilles. Aucun animal ou plante connu de la science ne se réplique de cette manière », déclare Sam Kriegman, auteur principal de la nouvelle étude, chercheur postdoctoral au Allen Center de Tuft et au Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’université de Harvard.

Seul, le Xenobot parent, composé d’environ 3 000 cellules, forme une sphère. « Ceux-ci peuvent produire une descendance, mais le système s’éteint généralement après cela. En fait, il est très difficile de faire en sorte que le système continue à se reproduire », explique M. Kriegman.

Mais grâce à un programme d’intelligence artificielle fonctionnant sur la grappe de superordinateurs Deep Green du Vermont Advanced Computing Core de l’UVM, un algorithme évolutionnaire a pu tester des milliards de formes de corps en simulation (triangles, carrés, pyramides, étoiles de mer) pour trouver celles qui permettraient aux cellules d’être les plus efficaces dans la réplication « cinématique » basée sur le mouvement, présentée dans cette nouvelle recherche.

« Nous avons demandé au superordinateur de l’université du Vermont de trouver comment ajuster la forme des parents initiaux, et l’IA a proposé des modèles étranges après des mois de travail, dont un qui ressemblait à Pac-Man », explique M. Kriegman. « C’est très peu intuitif. Cela semble très simple, mais ce n’est pas quelque chose qu’un ingénieur humain aurait imaginé – pourquoi une petite bouche, pourquoi pas cinq ?

On a envoyé les résultats à Doug et il a construit ces Xénobots parentaux en forme de Pac-Man. Puis ces parents ont construit des enfants, qui ont construit des petits-enfants, qui ont construit des arrière-petits-enfants, qui ont construit des arrière-arrière-petits-enfants. En d’autres termes, la bonne conception a permis d’augmenter considérablement le nombre de générations.

La réplication cinématique est bien connue au niveau des molécules, mais elle n’a encore jamais été observée à l’échelle des cellules ou des organismes entiers.