생체로봇, 자기 재생도 가능

▲개구리 배아에서 꺼낸 줄기세포. ©AI타임스
▲개구리 배아에서 꺼낸 줄기세포. ©AI타임스

(AI타임스=윤광제 기자) 개구리 배아에서 꺼낸 줄기세포를 이용, 인공 지능(AI)에 의해서 설계된 생체 로봇이 세계 최초로 개발됐다. ‘프로그램 제어 가능한 생체 로봇’이라는 기존 로봇에서도 기존의 생물도 아닌 전혀 새로운 인공물이 주목받고 있다.

■ 개구리의 배아에서 추출한 줄기세포를 조합한 생체 로봇

미국의 버몬트 대학, 터프츠 대학들의 공동 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션이 자동 생성한 설계를 바탕으로 아프리카 복제 배아에서 추출한 줄기 세포를 결합해 생체 로봇 ‘제노봇’를 제작하는 데 성공했다.

일련의 연구 성과는 2020년 1월 13일 미국 과학 아카데미의 기관지 ‘미국 과학 아카데미 기요(PNAS)"에서 공개되고 있다.

연구팀은 진화의 구조에 착안해 ‘진화론적 알고리즘’을 채용하고 ‘제노봇’의 형상과 구조에 대해서, 버몬트 대학의 클러스터형 슈퍼컴퓨터 ‘딥·그린’에서 수천 패턴의 설계안을 자동 생성했다.

게다가 아프리카 제노푸스의 피부와 심근 세포를 조합하는 것을 전제로 한 방향으로 이동하는 등 특정 작업을 부여하고 이들의 설계안으로부터 최적인 것을 컴퓨터 시뮬레이션으로 이끌어냈다.

■ 자기 재생할 수 있는, 거의 절반에 베어도 자연스럽게 복원했다

터프츠 대학에서는 아프리카 제노푸스에서 추출한 줄기세포를 모아 소형 핀셋으로 전극을 사용하고 세포를 절단하고 컴퓨터 시뮬레이션이 특정한 최적의 설계 방안에 따르고 이들을 꿰맸다. 인위적으로 결합한 세포는 마침내 일체가 돼 기능하기 시작, 피부가 구조를 형성하고 심근 세포의 수축 기능이 설계대로 전방 운동을 만들어 냈다.

이렇게 만들어진 지름 650미크론부터 750마이크론의 ‘제노봇’은 배아에 축적된 에너지를 이용해 며칠 또는 몇 주 동안 물이 있는 환경에서 활동했다.

또 ‘제노봇’은 자기 재생할 수 있는 로봇으로 거의 절반을 베도 자연스럽게 복원했다. 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 그룹을 형성하고 대상물을 함께 동시에 누르면서 이동하거나 중심부에 뚫은 구멍에 약제를 수납하고 운반하는 것도 가능하다는 것이다.

■ 방사능 오염 검사나 동맥 내에 축적된 노폐물 제거까지 응용
자기 재생 능력을 갖춘 생분해성 ‘제노봇’은 방사능 오염 검사나 해양에 감도는 마이크로 플라스틱의 수집은 물론 몸에 약제의 운반이나 동맥 내에 축적된 노폐물 제거까지 기존 로봇으로는 불가능한 영역도 포함한 여러 분야에서 응용이 전망된다.