De zichzelf reproducerende systemen van het MIT bootsen het leven na

Bij verhalen over zichzelf reproducerende objecten denk je al gauw aan zwermen van nanorobots en ingewikkelde technologie. Maar daar heeft het onderzoek aan het Self-Assembly Lab van MIT weinig mee te maken. In een nieuw onderzoek genaamd Self-Replicating Spheres worden zulke mechanische onderdelen zelfs helemaal weg gelaten.

Net als bij andere projecten van het lab, zoals de stoel die zichzelf in elkaar zet waar we eerder dit jaar over schreven, werkt het nieuwe onderzoeksproject met behulp van magneten. Zodra onderzoeksleider Skylar Tibbits en zijn collega Dimitrios Mairopoulos een soort knikkers op de tafel gooien, beginnen ze via de magneten aan elkaar te kleven en vormen ze na verloop van tijd een cirkel. Als de onderzoekers vervolgens nog meer bollen toevoegen groeit de cirkel,otdat hij uiteindelijk in twee kleinere cirkels uiteensplijt. En zie daar: het basisprincipe van zelfreproducering.

Het effect lijkt een beetje op de oude video’s die we op school te zien kregen over celdeling, maar volgens Tibbits heeft wat we hier zien niets met biologie te maken. “Het doel van dit onderzoek was niet per se om ‘leven’ te creëren," vertelt hij aan The Creators Project. "De vraag die we elkaar stelden was: is een pure vorm van celdeling, of zelf-reproducering, mogelijk zonder mechanische middelen? En de vervolgvraag: kunnen levenloze objecten zichzelf kopiëren?”

Het korte antwoord op zijn vraag is: niet echt. Het langere antwoord leidt ons direct naar een grotere vraag: wat is leven precies? “Er is niet één duidelijke definitie van het leven,” legt Tibbits uit. “Wel zijn er heel veel verschillende manieren waarop je leven kunt uitleggen. Je ziet dat die definities vaak een aantal kernwoorden bevatten die met elkaar overeenkomen: assemblage, replicatie, metabolisme, evolutie en groei. Wij hoefden maar een paar van die kernwoorden als uitgangspunt te nemen voor ons onderzoek om ‘leven’ op een synthetische manier na te kunnen bootsen, zonder biologische organismen.” De vraag is alleen: heb je ook kunstmatig leven gecreëerd zodra je deze kernwoorden bij elkaar weet te brengen?

“Nog steeds is het antwoord nee, waarschijnlijk zouden we het zelf niet als leven beschouwen,” zegt Tibbits. “Zelfs niet als het technisch gezien hetzelfde is, op het synthetisch aspect na.” Nu rijst bij ons de vraag wat dan überhaupt het nut is van het nabootsen van zelfreproducerende structuren. “We zijn meer geïnteresseerd in het principe erachter, het fenomeen zelf en hoe we dit kunnen nabootsen. Misschien kunnen we een gedeelte van het onderzoek gebruiken op andere gebieden. Op een bepaalde manier is ons onderzoek sterk vergelijkbaar met celdeling en dat soort zaken, maar ik probeer jullie er niet van te overtuigen dat het onderzoek alleen maar daarop gebaseerd is.” In andere worden: het Self-Assembly Lab is bezig oplossingen te bedenken voor problemen die nog niet eens bestaan, met de natuurlijke wereld als gids.

Op dit moment staat de mogelijkheid tot zelfreplicatie bovenaan het verlanglijstje van veel onderzoekers. Het idee van kleine robots die zichzelf delen op een vergelijkbare manier als cellen dat kunnen, stamt al uit het toneelstuk R.U.R. (Rossum’s Universal Robots) van Karel Čapek uit 1920. Toch haalt het Self-Assembly Lab zijn inspiratie meer uit experimenten uit de jaren vijftig, toen er gebruik gemaakt werd van houten blokjes, ontworpen door psychiater, mathematicus en geneticus Lionel Penroe. “Men is al langer bezig met zelfreplicatie,” zegt Tibbit. “Er is tot nu toe ook veel vooruitgang geboekt wat betreft zelfreplicatie door robots, maar nog nooit zo elegant en puur en zonder robots als in onze experimenten.”

Met minder rooskleurige dystopische toekomstbeelden in het achterhoofd, voelen sommige onderzoekers zich niet prettig bij het onderzoek naar zelfreplicatie. “Veel mensen vragen zich af: Wat als het mis gaat? Als de zichzelf reproducerende objecten de wereld overnemen?” zegt Tibbbit. Combineer dat met het feit dat er bij allerlei andere grote instellingen als Google, University of Auckland en Harvard ook onderzoek gedaan wordt naar AI, en het visioen van een soort Terminator T-1000 die alles overneemt lijkt niet eens zo onwerkelijk. “Zo ver zijn we nog lang niet,” legt Tibbits (gelukkig) rustig uit. “In dit geval heb je bijvoorbeeld zelf alle controle, omdat je het ‘organisme’ voedt. Als we geen extra bollen toevoegen zal het niet groeien.”

Op dit moment is het Self-Assembly Lab bezig om de cirkels veel groter te maken, tot een honderd- of duizendtal bollen. Het onderzoek is gericht op de vraag of de cirkels zichzelf in meer gecompliceerde organismen zullen delen, of dat ze gewoon op dezelfde manier doorgaan zoals in de video hierboven. Tibbits denkt ondertussen al na over mogelijke toepassingen op de lange termijn. “Als je een systeem hebt dat zijn eigen groei kan controleren, zichzelf na een bepaalde tijd in twee delen kan opsplitsen, of begrijpt wanneer er een bepaalde balans in het stelsel is, dan is dat een extreem krachtig concept om toe te passen in onze alledaagse wereld.”

Blijf op de hoogte van het Self-Assembly Lab op hun website.