Poruszanie się po krajobrazie patentowym żywych maszyn: przypadek ksenobotów

24 stycznia 2023 r.

W ostatnich latach edycja genetyczna doprowadziła do powstania kilku sztucznych gatunków, m.in. nawet jeśli ludzie od dawna wykorzystują rolnictwo do manipulowania organizmami dla własnych korzyści. Ponieważ jest to pierwsze czas aby zbudować „całe maszyny biologiczne od podstaw”, to odkrycie ma podłoże merytoryczne-łamanie.

Ta ziemia-przełomowe badanie łączy technologię komórek macierzystych i sztucznej inteligencji. Nowa forma życia znana jako Xenoboty, czyli maleńkie roboty zbudowane z komórek afrykańskiej żaby szponiastej Ksenopus laevis, został stworzony przez naukowców ze Stanów Zjednoczonych. Xenoboty zbudowane są z 500–1000 żywych komórek i mają długość mniejszą niż 1 mm. Są także myślani do być pierwszą żywą maszyną na świecies.

Wprowadzenie

Jako pierwsze samoreplikujące się roboty i pierwsze żyjące maszyny, ksenoboty przyciągnęły ostatnio uwagę opinii publicznej. Uniwersytet Vermont (UVM) i Centrum Biologii Regeneracyjnej i Rozwoju Uniwersytetu Tufts współpracowały przy tworzeniu Xenobotów.

Zespół stworzył i wymodelował projekt botów, korzystając najpierw z klastra superkomputerów Deep Green w UVM i technik ewolucyjnych. Zasadniczo zespół opracował boty dostosowane do badanego zadania metodą prób i błędów. W procesie przypominającym dobór naturalny zespół odrzucił koncepcje, które wypadły słabo, jednocześnie ponownie testując i ulepszając wyróżniające się projekty. Badacze UVM wybrali kilka idealnych modeli do swoich testów, a następnie przekazali informacje naukowcom z Tufts.

Hodowano, zbierano i składano komórki macierzyste żaby afrykańskiej za pomocą kleszczy i elektrod, aby stworzyć projekt UVM. W rezultacie powstały ksenoboty, czyli automaty wielkości milimetrów opracowane przy użyciu podejścia „od góry do dołu”, które obejmuje chirurgiczne kształtowanie żabiej skóry i komórek serca w celu zapewnienia mobilności. Co zaskakujące, roboty te mogą współpracować i naprawiać wszelkie szkody, jakie mogą mieć.

Zamiast naśladować ludzi lub zwierzęta, algorytm po prostu szukał najlepszego projektu, aby osiągnąć swój cel. Było wiele iteracji Xenobota, każda z bardziej wyrafinowanymi funkcjami.

Wersja: Xenoboty 2.0

Kluczowe cechy tej wersji obejmują korpus, który samodzielnie składa się z pojedynczej komórki, szybszy ruch i dłuższą żywotność. Potrafią odnaleźć się w różnych sytuacjach. „Ksenoboty” składają się z pobranych komórek macierzystych Xenopus laevis, żaby afrykańskiej i pozwolono im się samoorganizować i rozwijać w sferoidy, gdzie niektóre komórki dzielą się, tworząc rzęski, czyli maleńkie wypustki przypominające włosy.

Nowe sferoidalne roboty zawierają rzęski zamiast ręcznie formowanych komórek serca, co pozwala ksenobotom poruszać się w rytmicznych skurczach. Dzięki temu mogą szybko przemieszczać się po powierzchni. Aby pomóc w usunięciu zarazków i innych ciał obcych z powierzchni błon śluzowych, takich jak te w płucach żab i ludzi, zazwyczaj obecne są rzęski. Obecnie są one wykorzystywane do napędu Xenobotów.

Kluczowym aspektem robotyki jest zdolność do przechowywania wspomnień i wykorzystywania ich do modyfikowania działań i zachowania robota. Naukowcy z Uniwersytetu Tufts wykorzystali fluorescencyjne białko reporterowe EosFP, które zwykle emituje zielone światło. Jednakże pod wpływem światła o długości fali 390 nm białko emituje światło czerwone.

Opracowanie tej zasady potwierdzającej pamięć molekularną może prowadzić do wykrywania i rejestrowania nie tylko światła, ale także zanieczyszczeń radioaktywnych, chemicznych, narkotyków lub stanów chorobowych.

Generacja Xenobotów 2.0 doskonale samoleczy się i może zamknąć większość znacznych cięć na całej długości o połowę ich grubości w ciągu 5 minut od zranienia. Wszystkie zranione boty w końcu wyzdrowiały, wróciły do formy i wróciły do robienia tego, co robiły wcześniej.

Wersja: Xenoboty 3.0

Replikacja kinematyczna jest kluczowym elementem tej wersji. Najważniejszą częścią tego rozwoju jest to, że małe ksenoboty mogą się rozmnażać i obecnie uważa się je za żywe roboty. Jest to bez wątpienia przełomowe wydarzenie w historii rozwoju sztucznej inteligencji i robotyki. Zdolności reprodukcyjne Xenobotów 3.0 różnią się od zdolności innych zwierząt i roślin. W tej sytuacji klastry tworzone są poprzez izolowanie swobodnie pływających komórek i łączenie ich w razie potrzeby.

Xenoboty mogą wirtualnie unosić się w powietrzu, zbierając setki pojedynczych komórek, aby stworzyć w ustach swoje miniaturowe wersje, które szybko powiększają się do pełnego rozmiaru. Ten rodzaj reprodukcji, naukowo nazywany replikacją kinematyczną, jest powszechny w cząsteczkach, ale nie w komórkach wyższych ani u zwierząt.

W Xenobotach 3.0 komórki są zdolne do samoleczenia i są na tyle aktywne, że mogą przenosić drobne obiekty. W normalnych warunkach żaby rozmnażają się w określony sposób, ale zdaniem ekspertów sytuacja ulega zmianie, gdy z zarodka zostaną uwolnione komórki macierzyste. Ksenoboty, czyli żywe roboty, mogą popychać inne pojedyncze komórki do rodzenia nowych i mogą wyhodować skupisko liczące do trzech tysięcy komórek w czasie krótszym niż tydzień.

Razem dwoje rodziców Xenobotów może stworzyć stos i dodać do niego dodatkowe komórki. W ten sposób powstają komórki potomne. Według superkomputerów i sztucznej inteligencji roboty w kształcie litery C z gry wideo Pac-Man najlepiej nadają się do zbierania komórek macierzystych i łączenia ich w roboty-dzieci lub bioboty.

Do wad tego rodzaju metody reprodukcji należy bezpłodność dzieci wytwarzanych przez rodziców. W rezultacie zabieg nie zawsze jest wykonalny, ponieważ „wnuki” wciąż są brakującym elementem metody.

Możliwość patentowania sztucznej inteligencji w USA

USPTO jest zaangażowane w kilka światowych projektów związanych ze sztuczną inteligencją. W wielostronnych dyskusjach związanych ze sztuczną inteligencją w WIPO i Organizacji Współpracy Gospodarczej i Rozwoju USPTO reprezentuje rząd USA. Ponadto USPTO współpracuje bezpośrednio z innymi urzędami ds. własności intelektualnej, zarówno dwustronnie, jak i wielostronnie, poprzez grupy takie jak grupa zadaniowa IP5 ds. nowych technologii i sztucznej inteligencji, a także interakcje indywidualne, takie jak dwustronne dyskusje na temat zdolności patentowej pomysłów dotyczących sztucznej inteligencji.

W latach 100–2002 liczba wniosków patentowych opartych na sztucznej inteligencji wzrosła o ponad 2018%. W 2019 r. Urząd Patentów i Znaków Towarowych Stanów Zjednoczonych (USPTO) opublikował swoje sugestie dotyczące patentowania wynalazków opartych na sztucznej inteligencji.

Wynalazki związane z oprogramowaniem kwalifikują się do ochrony patentowej w USA, pod warunkiem, że roszczenia mieszczą się w jednej z czterech kategorii „wynalazków podlegających opatentowaniu” i powołują się na wyjątek sądowy zdefiniowany przez Sąd Najwyższy Stanów Zjednoczonych.

Zgodnie z prawem Stanów Zjednoczonych wynalazki związane z oprogramowaniem zaliczają się do następujących kategorii objętych art. 35 Kodeksu Stanów Zjednoczonych § 101 („Wynalazki posiadające zdolność patentową”).  

1. „proces” (np. algorytm oprogramowania),

2. „maszyna” (np. urządzenie lub system wykonujący algorytm programowy); I

3. artykuł produkcyjny

Federal Circuit zaleca położenie nacisku na to, w jaki sposób obecny wynalazek różni się od stanu techniki, aby wykazać zdolność patentową pomysłów związanych z oprogramowaniem. W USA zgłoszenia patentowe rozpatruje Okręg Federalny. Federal Circuit zaproponował trzyetapową procedurę ilustrującą, w jaki sposób udoskonalono wynalazek związany z oprogramowaniem.

Trzy działania składają się z:

1. Opisz ulepszenie specyfikacji patentowej.

2. Odróżnij poprawę od stan techniki.

3. Wskaż ulepszenie zastrzeżeń patentowych.

W ciągu ostatnich dziesięciu lat większość komponentów sztucznej inteligencji szybko się rozwinęła, szczególnie w obszarach planowania/kontroli i przetwarzania wiedzy. Sztuczna inteligencja to złożona technologia zawierająca elementy z wielu różnych dziedzin. Wyzwaniem stojącym przed twórcami i rzecznikami patentowymi jest skuteczne zabezpieczenie rozwoju nowej technologii AI. Najlepszą strategią uzyskania patentu jest skoncentrowanie się na tym, jak innowatorzy rozwijają obecne technologie.

Zdolność patentowa komórek macierzystych w USA

Według Sądu Najwyższego istnieją trzy wyjątki od 35 USC 101 (wynalazek posiadający zdolność patentową) ogólnych standardów kwalifikujących się do patentu: prawa natury, zdarzenia fizyczne i koncepcje abstrakcyjne. Jednakże zdolność patentowa komórek macierzystych nie jest wyraźnie wyłączona z jakichkolwiek przepisów. Ustawa Leahy-Smith America Invents Act, która brzmi następująco, jest najbliższym aktem prawnym regulującym zdolność patentową komórek macierzystych:

„Bez względu na inny przepis prawa, żaden patent nie może zostać wydany na zastrzeżenie skierowane do organizmu ludzkiego lub obejmujące organizm ludzki”.

Ludzka komórka macierzysta może podlegać opatentowaniu, chyba że podlega jednemu z trzech wyjątków dotyczących praw natury, zjawisk naturalnych lub koncepcji abstrakcyjnych. W Diament kontra Chakrabarty, Sąd Najwyższy Stanów Zjednoczonych wyjaśnił, że wynalazek nadal kwalifikuje się do patentu na podstawie sekcji 101, nawet jeśli nadal jest aktualny. Inaczej mówiąc, innowacja nie kwalifikuje się automatycznie jako zjawisko naturalne tylko dlatego, że istnieje. Pod tą przykrywką komórki macierzyste były patentowane w USA przez ostatnie 30 lat.

Podsumowanie

Niektóre z wyzwań, jakie żywe innowacje stwarzają dla systemu patentowego, ilustruje dziwny przypadek ksenobotów, żywych maszyn zbudowanych z komórek żab. Ksenoboty oferują wiele możliwości, szczególnie jako nowatorska metoda inteligentnego dostarczania leków. Z drugiej strony ksenoboty stawiają ważne pytania dotyczące patentowania technologii życia. Nowoczesne roboty mają zaprogramowaną zdolność do bycia twardym, ale Xenoboty automatycznie naprawiają się po zranieniu.

Wszystkim ochotnikom udało się zagoić rany po ekspozycji na nie w ciągu 15 minut i nikt nie zginął w wyniku obrażeń. Co więcej, małe rany można zagoić poprzez zaciśnięcie w miejscu urazu, ale nie wiadomo, w jaki sposób można naprawić uszkodzenia na dużą skalę. Główną cechą robotów o miękkich korpusach jest samonaprawa, która jest trudna do wdrożenia w przypadku materiałów syntetycznych, ale naturalnie występuje w przypadku ksenobotów.

Oprócz potencjału Xenobotów jest jeszcze jedna rzecz do rozważenia: czy Xenoboty podlegają patentowi? W celu przezwyciężenia wyzwań związanych z patentowaniem Xenobota bada się kilka ustaw i artykułów. Oprócz przedmiotu podlegającego opatentowaniu, Xenoboty przedstawiają kwestie dotyczące innych podstawowych zasad patentowych.

Na przykład ksenoboty ilustrują, jak życie jest coraz bardziej przewidywalne z inżynierskiego punktu widzenia. Obecnie można konstruować żywe roboty, które zachowują się przewidywalnie. Może to sugerować, że w przyszłości będzie mniej miejsca na nieoczywiste innowacje biologiczne, a więcej na predykcyjne innowacje biologiczne.

O TTC

Nieustannie dostrzegamy wartość nowych technologii wdrażanych przez naszą wykwalifikowaną załogę kierowniczą z doświadczeniem przypominającym naszych profesjonalistów. Podobnie jak profesjonaliści z zakresu własności intelektualnej, których wspieramy, nasz głód rozwoju nigdy się nie kończy. IMPROWIZUJEMY, ADAPTUJEMY i WDRAŻAMY w sposób strategiczny.

Konsultanci TT oferuje szereg wydajnych, wysokiej jakości rozwiązań do zarządzania własnością intelektualną, począwszy od