米里亚姆·菲利皮（Miriam Filippi）是软体机器人领域的一名研究人员，致力于开发仿生人造肌肉组织。他认为，通过利用活细胞的力量制造生物混合材料，我们可以使人类活动更加环保。

Filippi的论文发表在《生物技术趋势》杂志上。

可能的应用范围从生物医学和机器人到土木工程和环境保护。Filippi的设想源于这样一个事实：生物细胞是一个小型化的系统，其中浓缩了大量非生物材料所不具备的功能，比如感觉、适应性、生物合成和自我复制。

利用活细胞制造结构，也被称为生物制造，长期以来一直是研究人员着迷的课题。该术语起源于生物医学，在生物医学中，器官3D打印因其在严重人类疾病的医学治疗方面的潜力而受到广泛研究。

今天，科学家们可以从哺乳动物身上组装活细胞，在实验室里重建组织，以研究生物学，取代人体受损的部分，并测试药物。

它们还可以制造出我们可以食用的动物组织（比如离体肉），利用细胞检测物质，清洁被污染的环境，利用细菌修补墙壁上的裂缝。他们甚至可以用细胞来制造微型机器人，这些机器人可以灵活地在复杂的环境中导航，或者在不依赖动物实验的情况下研究生物的运动。

有趣的是，活细胞是由柔软的、可生物降解的成分组成的，可以自我复制。它们从葡萄糖和其他环保燃料中提取能量，悄无声息地运行，能量效率很高。因此，从自然中借用细胞不仅是技术上的飞跃，而且是迈向更环保的未来的一步，因为由此产生的生物混合系统可以比纯合成系统更有效、更可持续地执行任务。

然而，在实验室中生产生物混合系统的方式通常涉及大量的试验和错误，这是资源，能源和劳动密集型的。

Filippi说：“为了设计一个组织，我们需要使用昂贵的材料和技术，并精确控制允许细胞存活的环境条件。”传统的生物制造方法会产生大量的废物，并消耗大量的能源。为了释放生物材料的可持续性潜力，我们应该重新思考我们“生物制造”的方式，设计更生态智能和生产的过程。

从试错到预测

Filippi说，为了使生物制造可持续发展，我们应该改进生产过程，使其尽可能有效。选择可持续的组件材料和应用高精度、自动化的制造方法可以帮助我们限制资源消耗、产生的废物和能源使用。

使生物制造绿色的最有效方法是在实验室开始任何活动之前选择成功的方案。这就是计算机模拟真正能帮上忙的地方。通过对复杂生物系统进行建模，研究人员的目标是先验地预测生物制造过程的结果，并确定一种成功的策略，使人工组织在几次迭代中甚至在第一次尝试中就具有所需的特性。

机器学习将在处理生物复杂性的困难模拟方面发挥关键作用。所获得的模型将揭示成功生物制造的最佳条件。

从试错过程转向计算目标优化方法是最大限度地减少资源和能源消耗以及以高效和可扩展的方式创建满足预先定义需求的生物系统的关键。

Filippi对未来的设想

如果我们设法使用计算机预测来指导生物制造系统的设计和生产，我们可以想象一个生物混合的未来，在这个未来中，建筑物可以自我修复，自适应机器人可以感知和响应复杂的环境，医疗植入物可以与身体无缝集成——所有这些都是通过可持续的生物制造过程创造的。

Filippi相信，通过利用生物材料的力量和使用先进的计算技术，我们可以负责任地为一个更可持续和更有弹性的世界创造生物混合系统，提高人类生活质量，同时减少我们的环境足迹。