Когда мы слышим о киборгах («кибернетических организмах»), наш разум неизменно обращается к научной фантастике. Но на деле киборги уже давно существуют: например, взгляните на людей с кардиостимуляторами и ушными имплантами. Их тела - это сочетание органических, электронных и биомеханических частей. В нашей подборке вы познакомитесь с людьми, в тела которых технологии интегрированы куда более экстремальными способами.
1. Джерри Джалава
Палец Джерри Джалава - это жёсткий диск, хотя слово «флэшка» тут кажется более уместным. Он потерял часть пальца в результате несчастного случая, и сделал то, что сделал бы любой здравомыслящий человек (шутка): превратил свой палец в жёсткий диск. Диск с USB-портом находится внутри протеза, а протез крепится к тому, что осталось от пальца. Всякий раз, когда Джерри нужно использовать жёсткий диск, он просто снимает протез, подключает его, а сделав всё необходимое, извлекает. Что впервые даёт возможность украсть важные данные при рукопожатии - как в кино про шпионов.
2. «Бегущие по лезвию»
Большинство из нас слышали об Оскаре Писториусе, южноафриканском спринтере. У него ампутированы обе ноги, и прежде чем его осудили за убийство подруги, он принял участие в летних Паралимпийских играх 2012 года. Писториус использует J-образные протезы из углеродистого волокна, которые позволяют ему сохранять подвижность, невзирая на инвалидность. Многие паралимпийцы используют этот тип углеродистого волокна в своих протезах, поскольку оно лёгкое и прочное. И хотя Писториус вряд ли может служить образцом для подражания, этот вид протезирования становится всё более распространённым.
3. Роб Спенс
Себя Роб Спенс называет «глазборг». Правый глаз он потерял вследствие неудачного выстрела из ружья. Многие люди после такого вполне обошлись бы стеклянным глазом, но Спенс, кажется, решил повеселиться и вставил в свою пустую глазницу видеокамеру с батареей питания. Камера записывает всё, что он видит, для последующего воспроизведения. Спенс, как и подобает режиссёру, постоянно совершенствует свой глаз-камеру, чтобы сделать его ещё эффективнее.
4. Тим Кэннон
У разработчика программного обеспечения Тима Кэннона есть электронный чип, который ему вживили под кожу приятели. И кстати, ни один из участников этой процедуры не был дипломированным хирургом. Для облегчения боли они использовали лёд, поскольку дипломированных анестезиологов среди них тоже не оказалось. Несмотря на риск для здоровья и юридические риски, идея сама по себе интересна.
Чип называется Circadia 1.0, он записывает температуру тела Кэннона и отправляет эти данные на смартфон. Случай Кэннона указывает на возможность дальнейшего слияния техники и людей, когда данные, собранные с помощью чипов, могут быть использованы для изменения нашего окружения. В будущем такие технологии могут применяться в «умных домах», которые будут считывать данные с вживлённых чипов, а затем менять обстановку, делая её более подходящей для нашего настроения и состояния. К примеру, приглушить свет или включить расслабляющую музыку.
5. Амаль Граафстра
Амаль Граафстра - владелец компании под названием «Опасные вещи», которая продаёт самовживляющиеся наборы имплантатов. У самого Амаля в обе руки имплантированы чипы RFID, между большими и указательными пальцами. Эти имплантаты позволяют ему отпирать двери в доме, открывать машину, включать компьютер при помощи быстрого сканирования рук. В чипах предусмотрена даже интеграция в социальные сети.
Имплантаты Амаля не видны, пока он сам их не покажет. Он использует их не для того, чтобы вернуть к нормальному уровню свою функциональность или органы чувств, а для улучшения существующей, нормальной функциональности.
6. Кэмерон Клэпп
У Кэмерона Клэппа человеческая голова, человеческое туловище и левая рука. Обе ноги и правую руку он потерял ещё подростком, из-за крушения поезда. Все отсутствующие конечности были заменены протезами, что не мешает Клэппу быть бегуном, игроком в гольф и актёром. На протезах ног используется специальная система, стимулирующая рост мышц. Ещё там стоят датчики, которые контролируют распределение веса тела и регулируют гидравлику, позволяя Клэппу свободно ходить. У него есть несколько комплектов протезов для разных целей: отдельный комплект для ходьбы, для бега и даже для плавания.
7. Кевин Уорвик
Прозвище «Капитан Киборг» больше похоже на имя пирата-киборга из какого-нибудь низкобюджетного фильма, но на самом деле так называют преподавателя кибернетики Кевина Уорвика. Уорвик сам является киборгом. У него, как и у Амаля Граафстра, есть чипы RFID, имплантированные в тело.
Уорвик также использует имплантаты-электроды, взаимодействующие с его нервной системой, а набор простейших электродов он имплантировал своей жене. Имплантаты записывают сигналы нервной системы и Уорвику передаются ощущения его жены, как будто между ними существует сенсорная телепатия. Этим Уорвик спровоцировал массу споров, а некоторые утверждают, что вся его работа является просто рекламным трюком и проводится сугубо для развлечения.
8. Найджел Экланд
Найджел Экланд работал на заводе, обрабатывающем драгоценные металлы, и радовался жизни, пока в результате несчастного случая на работе его рука не оказалась раздроблена. В результате часть пришлось ампутировать, и теперь Найджел один из 250 человек, использующих Bebionic - один из самых передовых протезов рук изо всех существующих на сегодняшний день. Увидев его стильный дизайн, легко понять, почему его называют «Рука Терминатора».
Экланд управляет протезом, сокращая мышцы оставшейся части руки. Движения мышц фиксируются датчиком бионической руки. С помощью этой руки он не только может указывать, пожимать руки людям и звонить по телефону. Технология продвинута настолько, что Экланду удаётся играть с колодой карт и даже завязывать шнурки.
9. Нил Харбиссон
Нил Харбиссон слышит цвета. Да, вам не послышалось. Харбиссон с рождения страдает дальтонизмом и может видеть только в чёрно-белых тонах. В его мозг имплантирована антенна, конец которой торчит из макушки. Эта антенна даёт Нилу возможность чувствовать цвета, преобразуя частоты световых волн в частоты звуковые. Там даже имеется Bluetooth!
Харбиссон любит слушать архитектуру и делает звуковые портреты людей. USB-устройство у него в затылке, позволяет подзаряжать антенну, хотя Нил надеется, что когда-нибудь сможет заряжать её с помощью беспроводных технологий, используя энергию, генерируемую его собственным телом.
Это устройство позволяет Харбиссону не только воспринимать цветовой спектр так, как его воспринимаем все мы, оно фактически даёт возможность различать также инфракрасный и ультрафиолетовый цвета. Интеграция технологий в тело Харбиссона расширяет его чувства за пределы диапазона, который мы считаем нормальным, и делает его настоящим киборгом.
10. Гибридная вспомогательная конечность
Гибридная вспомогательная конечность - мощный экзоскелет, который может помочь снова начать ходить всем, кто сидит в инвалидных колясках. Он был создан Японским университетом Цукуба и компанией Cyberdyne (в которой, очевидно, никто не слышал о фильме «Терминатор») для того, чтобы не только поддержать людей с ограниченными физическими возможностями, но и помочь им выйти за рамки обычного диапазона физических способностей человека.
Эзоскелет работает, считывая слабые сигналы с кожи и двигая суставами исходя из этих сигналов. Используя его, человек способен поднять вес в пять раз превышающий собственный. Представьте себе будущее, в котором такие экзоскелеты используют строители, пожарные, шахтёры, солдаты. Будущее, в котором потеря конечности не означает потерю подвижности. Это будущее - не за горами.
Япония является не только страной с развитой структурой высокотехнологичного производства, со своими крупными компаниями Toyota, Mitsubishi, Nikon, Sony и т.д., но и страной, в которой развиваются и внедряются новые технологии. Японские автомобили завоевали доверие во всем мире, как комфортный, безопасный и надежный вид транспорта. Наука в Японии развивается стремительными темпами, так как государство постоянно финансирует эту сферу. Японии буквально за полвека удалось вывести свою страну на передовые позиции по количеству новых разработок в механике, электронике, роботостроении, нанотехнологиях, генетике и т.д. Японские ученные долгое время пытались создать в области робототехники точную копию человеческой кожи. Основной задачей ученых было создать образец синтетической кожи, которая обладала бы повышенной чувствительностью и могла ощущать даже легкое дуновения ветра.Но им пока этого не удалось осуществить.
В настоящее время две научные группы из Калифорнии смогли добиться успеха в создании синтетической кожи. Им удалось в Калифорнийском университете в Беркли создать кожу на основе нанопроводки, которую они вырастили из кремниевых и германиевых нитей. Нити были нанесены на клейкую полиимидную пленку.
В результате продолжительных экспериментов ученым удалось создать эластичный материал, в основе которого лежат нанопроводки, которые работают как транзисторы. На поверхности тонких волокон был нанесен изолирующий слой с рисунком и дальше такой же слой был нанесен на слой резины, которая обладает высокой чувствительностью. Между двумя слоями имеется связь (проводящие мостики), которые выполнены в виде тончайших электродов. Такое изобретение ученые назвали «Е-skin» и оно способно ощущать даже место с приложенным давлением незначительной величины.
Разработанная новая технология позволяет в качестве основного материала использовать резину, пластик, а также возможен вариант введения в структуру материала антибиотиков и других веществ. При испытании материала использовался небольшой кусок искусственной кожи 7х7 см, на который была нанесена чувствительная матрица 19х18 пикселей, состоящая из сотни наноштырей. Ученные прикладывали к куску кожи различное давление от 0 до 15 килопаскалей. Испытания прошли успешно и можно сказать, что искусственная кожа приблизилась по чувствительности к человеческой коже.
Ученные отметили преимущества своего изобретение перед конкурентными разработками. Разработки других научных центров основаны на применении гибких органических материалов, которые нуждаются в высоких напряжениях. Разработка Калифорнийского университета в Беркли по созданию искусственной кожи – это новая технология, которая основана на использовании монокристаллических неорганических полупроводников. Она работает при напряжении в 5 Вольт. Опыты показали, что новая кожа может выдержать более 2 тыс. изгибаний без потери чувствительности и ученные обещают в ближайшем будущем эти характеристики улучшить.
Судя по этому открытию можно судить, что скоро появятся роботы визуально похожие на человека. Киборги с человеческим обликом появятся скоро и это уже не фантастика.
Медицина в последнее время значительно продвинулась в восстановлении человеческого тела и лечении таких проблем, как слепота, глухота и утраченные конечности. Развивающиеся технологии, многие из которых доступны уже сейчас, включают имплантаты или носимые устройства. Они дают пользователям бионный внешний вид – признак того, что кибернетические технологии не за горами. Вот несколько разработок, а одно из них исключительно в целях искусства.
Две группы исследователей из Калифорнии создали искусственную кожу , используя различные подходы. Ученые из Стэндфордского университета основывали свое изобретение на органической электронике (сделанной из токопроводящих углеродных полимеров, пластиков или маленьких молекул) и создали устройство, в тысячу раз чувствительнее человеческой кожи. Исследователи из Калифорнийского университета для разработки искусственной кожи использовали интегральные матрицы нанопроводных транзисторов.
Целью обоих исследований было создание устройства, имитирующего человеческую кожу и способного в то же время растягиваться на большую и гибкую поверхность. Эти высокочувствительные искусственные кожи обеспечат носящим протезы людям чувство осязания, дадут хирургам более тонкий контроль над инструментами, а роботы с помощью этих устройств смогут поднимать хрупкие предметы, не ломая их.
Кроме того, исследователи из детского госпиталя Цинциннати работают над созданием искусственной кожи, обладающей устойчивыми к бактериям клетками, что значительно уменьшит риск инфицирования.
Каждый из нас в какой-то степени имеет глаз на затылке, но художник Вафаа Билал совершенно по-другому подошел к этому вопросу. В затылок Билала в рамках нового художественного проекта для музея в Доха, Катар, имплантировали цифровую камеру шириной 5 см и толщиной 2,5 см. Процедура включала вживление титановой пластины в голову Билала. Камера магнитами прикрепляется к пластине и подключается к компьютеру проводом, который художник носит с собой в специальной наплечной сумке.
Планировалось, что титановая пластина останется в голове Билала в течение года, чтобы записывать, что происходит за спиной художника во время его ежедневных действий. Но недавно Билал узнал, что его тело начало отторгать металлическое крепление, и потому ему придется сделать операцию по удалению пластины. Несмотря на эту неудачу, он планирует после выздоровления привязывать камеру к затылку и, таким образом, продолжать эксперимент.
Немецким докторам удалось создать сетчаточный имплантат, который в сочетании с камерой дает пациентам возможность видеть формы и объекты. Одному пациенту даже удалось самостоятельно ходить, подходить к людям, распознавать время по часам и различать 7 оттенков серого.
Сетчаточные имплантаты представляют собой микрочипы, оснащенные около 1500 оптическими датчиками. Они прикрепляются под сетчатку на глазном дне и соединяются проводом с маленькой внешней камерой. Камера фиксирует свет и отсылает изображение в форме электрического сигнала в имплантат через процессор. Затем имплантат подает данные в зрительный нерв, связывающий глазные яблоки с мозгом. Через него мозг получает крошечное изображение, 38х40 пикселей, при этом каждый пиксель ярче или темнее в соответствии с интенсивностью света, падающего на чип.
Исследователи работали над проектом семь лет и сейчас отмечают, что изобретение демонстрирует, как можно восстановить оптические функции и помочь слепым людям в повседневной жизни.
Задачей проекта SmartHand является создание сменной руки, которая будет настолько близка по функциям к утраченной, насколько это возможно, и исследователи активно продвигаются к намеченной цели.
SmartHand – это сложный протез с четырьмя двигателями и 40 датчиками. Исследователи из различных стран Европейского Союза разработали руку таким образом, что она прямо подключается к нервной системе пользователя, что позволяет обеспечить реалистичные движения и чувство осязания.
SmartHand создает ощущение призрачной руки, известное многим, потерявшим конечность. Это дает пациенту впечатление, что SmartHand действительно является частью тела. Устройство еще на стадии разработки, но первый пациент, швед Робин аф Екенстам, может поднимать предметы и ощущать кончики пальцев протеза.
Ученые, работающие со SmartHand, планируют в конечном итоге покрыть протез искусственной кожей, что даст мозгу еще больше тактильных ощущений. Исследователи говорят, что они будут изучать реципиентов SmartHand, чтобы понять, как со временем улучшить устройство.
До появления SmartHand Кевин Варвик из Университета Ридинг, Великобритания, использовал кибернетику для контролирования механической руки , подсоединенной к его нервной системе, в то время как он находился в Нью-Йорке, а рука – в Англии.
Имплантат был подсоединен к нервной системе Варвика в 2002 году, что дало ему возможность дистанционно контролировать роботизированную руку. Сигналы отправлялись в Интернет через радиопередатчик. Именно этот процесс дал исследователям информацию для разработки протеза в рамках проекта SmartHand.
В последние годы развитие протезов прошло долгий путь, в результате чего были созданы руки, дающие пользователям тактильные ощущения, и ноги, позволяющие пробегать большие расстояния. Сегодня нас могут оснастить протезными щупальцами, позволяющими лучше хватать предметы.
Недавняя выпускница Вашингтонского университета Кайлин Кау спроектировала руку в рамках проекта разработки альтернатив распространенным на сегодняшний день протезам. Изобретенная Кау рука гибкая и регулируемая, ее зажим можно изменять в зависимости от формы предмета, который хочет взять пользователь. Количество витков в руке контролируется двумя кнопками, расположенными на протезе; они заставляют двигатель либо усиливать, либо ослаблять витки через два кабеля, протянутых вдоль руки.
Кохлеарные имплантаты спроектированы для помощи имеющим проблемы со слухом. В отличие от слуховых аппаратов, которые усиливают звук так, чтоб его могло различить пострадавшее ухо, кохлеарные имплантаты минуют поврежденную часть уха и напрямую стимулируют слуховой нерв. Сигналы, генерируемые имплантатом, посылаются при помощи слухового нерва в мозг, который распознает их как звуки.
Были разработаны различные типы кохлеарных имплантатов, но все они имеют несколько общих деталей: микрофон, улавливающий звук, устройство для обработки сигналов, превращающий звук в электрические импульсы, и система передачи, которая отсылает электрические сигналы в электрод, имплантированный в ушную раковину.
Исследователи работают над способом более незаметного интегрирования медицинских устройств в тело пациента.
Имплантаты в мозг или другие части нервной системы становятся вполне обыденным явлением в медицинских процедурах. Такие устройства, как кохлеарные имплантаты и мозговые стимуляторы для работы используют электроды, вживленные в мозг. Но в то время как эти устройства могут значительно помочь пользователям, исследователи обеспокоены тем, что металлические электроды могут повредить мягкие ткани.
Ученые из Университета Мичигана работают над созданием проводящего полимерного покрытия (молекул, без проблем проводящих электрический ток), которые будут нарастать вокруг электрода в мозге, создавая материал для лучшей защиты окружающих мозговых тканей. Они надеются получить желаемый результат при помощи материала с малыми объемами другого полимера; ученым удалось заставить проводящий полимер формировать текстуру вокруг электрода.
Тогда как сетчаточные имплантаты являются способом восстановления зрения, изготовители устройства BrainPort предпочли другой подход к предоставлению слепым возможности передвигаться в мире.
Устройство превращает образы в электрические импульсы, которые отсылаются в язык, где они вызывают щекочущее ощущения, воспринимаемые пользователем для ментальной визуализации окружающих предметов и передвижения среди объектов.
Для передачи оптических сигналов с сетчатки – части глаза, где световая информация декодируется или переводится в нервные импульсы – в первичную зрительную кору мозга необходимо около 2 миллионов зрительных нервов. С BrainPort оптические данные собираются через цифровую видеокамеру, расположенную в центре очков на лице пользователя. Минуя глаза, данные передаются в переносной базовый модуль. Из него сигналы отсылаются в язык через «чупа-чупс» - электродную матрицу, находящуюся прямо на языке. Каждый электрод отвечает за набор пикселей.
Как объясняют создатели устройства, BrainPort дает возможность пользователям находить входные двери и кнопки лифта, читать буквы и цифры, а также брать чашки и вилки за обеденным столом без необходимости шарить руками.
Киборгизация - это процесс превращения живого организма в киборга - кибернетический организм, содержащий механические и электронные компоненты, для восстановления полученных повреждений или с целью получения заданных свойств. Ключевая особенность - сращивание тела и гаджетов и других компонентов (имплантация). Пока человек пользуется, скажем, биноклем, такой человек не может являться киборгом, но если бинокль встроен в глазницу человека, или подключен к его зрительному нерву, это уже киборгизация. Тривиальный пример киборгизации - это использование биоэлектрических протезов, кардиоимплантов, имплантов для восстановления зрения и слуха и т.п.
С конца XX века и в начале XXI века можно заметить постепенный рост степени киборгизация людей, в основном по медицинским показаниям, и животных - в основном в ходе различных экспериментов.
Может наблюдаться встречный процесс, когда роботам придают схожесть с живыми существами (бионика) или даже оснащают их отдельными органами, взятыми от живых существ или аналогичными тем, что есть у живых существ (выращенная в лабораториях кожа, например).
Тема киборгизация вызывает немало морально-этических дилемм. Например, можно ли управлять поведением насекомых, животных, человека после их киборгизации?
Использование в сочетания искуственных матариалов и живые клеток одновременно делают получающийся кибернетический организм уязвимым и недолговечным - в какой-то момент живые клетки умрут. Вместе с тем, кибернетические организмы могут обладать большими возможностями, нежели обычные билогические организмы или только синтетические устройства за счет "синергетического эффекта".
Еще одно направление киборгизации - перенос личности человека на искуственный носитель. Носители могут быть различными, например, сегодня в этом качестве рассматривают компьютеры или облачную структуру. По мере увеличения вычислительных мощностей, соответствующий компьютер, возможно, получится поместить, например, в робота.
Киборгизация насекомых
Draper и Институт Говардла Хьюза (HHMI), США
Наньянский технологический университет, Сингапур
Проводит опыты, связанные с киборгизацией насекомых. Используя электроды и монтируя на спинки насекомых электронные “рюкзачки”, исследователи разработали “живые машины”, которыми можно управлять на расстоянии. Насекомые не тратят энергию аккумулятора, чтобы удерживаться в воздухе, а потому в ряде применений могут обойти классические беспилотники по эффективности.
Роботы с элементами живых существ
Новости киборгизации
2017.11.02 - средства пойдут на разработку бионического протеза предплечья, который могли бы использовать дети. Это должен быть многофункциональный бионический протез-гаджет.
2017.02.01 . Проект DragonflEye - управление насекомыми среднего размера с помощью световых сигналов. Используется бортовая автономная навигационная сситема..
Согласно теории Дарвина, у наших прапрапращуров был хвост и густая шерсть. Со временем, облик менялся и из обезьяноподобного животного эволюционировал самый обычный человек. С двумя ногами, руками, головой, туловищем и внутренними органами. С органами чувств: глазами, носом, ушами, языком и кожей. А также сложными системами нервов, кровоносных сосудов, пищеварительной и эндокринной. Но эволюция человеческого рода отнюдь не закончилась на стадии Homo Sapiens Sapiens - и будучи собственно «человеком разумным», наш вид может уже не полагаться только на действия природы, но и вносить изменения в собственную «конструкцию» технологическими методами. Наука не стоит на месте — постоянно изобретаются все новые материалы, устройства и технологии, воспроизводящие функции человеческого тела…
Какое будущее ждет нас? Какими мы будем в дальнейшем? Попробуем представить этот облик. Например, пожалуй, каждый из нас хоть раз мечтал перепрыгнуть через автомобиль, с помощью рук сгибать металлические прутья, четко видеть в темноте, а еще быстро бегать и вообще творить прочие чудеса. Сейчас это только мечты, плод бурной фантазии, пока нереальные и невоплотимые желания. Но всегда радует, когда после просмотра фантастического фильма оказывается, что нечто из показанного на экране хотя бы в стадии разработки, но уже существует в реальном мире! Мы живем в очень интересное время - мир меняется на глазах и именно технологический прогресс помогает людям менять облик будущего. На нынешнем этапе достижений в области биотехники открываются все новые масштабы реальных перспектив человечества по изменению самой сущности нашего биологического вида.
Подготавливая о современных технологиях протезирования, мы преследовали две цели. Первая вполне очевидна - рассказать, как научно-технический прогресс (в первую очередь, именно в области информационных технологий) впервые за столетия существования протезной индустрии помогает людям, потерявшим конечности, обрести не просто подобие утраченного, но максимально восстановить функции органа и, в некоторых случаях, даже превысить возможности здорового человека. А второй, более глубокой, целью статьи было описание устройств и технологий, наиболее приближенных к мечтам о киборгизации. Разумеется, пока искусственные руки и ноги уступают в эффективности биологическим, никому не придет в голову заменять здоровую конечность протезом - но направление развития технологий протезирования говорит именно о том, что в скором времени соотношение возможностей изменится. Ученые и инженеры последовательно делают, возможно, иногда и маленькие, но уверенные шаги к созданию полного киборга. На основе улучшения интеграции нервной системы с протезами и имплантами, а такде мощных и компактных источников энергии, человек сможет полностью преобразиться. Одним словом, если даже с ним что-то случится, то его «починят» с применением последних технологических достижений. И тут мы подходим к теме нынешней статьи: кроме рук и ног, киборгу потребуются еще и органы чувств - как минимум, глаза и уши. Не помешает «апгрейд» и мозгу, но так как чисто искусственный интеллект - это совсем отдельная тема, то в рамках данного материала мы рассмотрим возможные улучшения для биологического мозга. К сожалению, как и с протезами рук и ног, подавляющее большинство описываемых разработок пока находятся на стадии исследований и лабораторных экземпляров, а цены на них запредельны. Однако, так всегда происходит с новыми технологиями, а сам факт их существования дает вполне реальную перспективу на коммерческое внедрение - ведь каждая новинка в этой отрасли приближает к реальности не только мечты о киборгах, но и дает надежду на возвращение к нормальной жизни для людей, утративших по той или иной причине некие функции организма…
Мозг
Из всех органов человека именно вмешательство в мозг является самым сложным. Что тут говорить, если даже все его возможности еще до конца не изучены… Тем не менее, определенные манипуляции с мозгом проводятся, в основном с целью излечения болезней.
Профессор Университета Южной Каролины после длительных исследований создал чип, способный заменить гиппокампус — часть мозга, ответственную за кратковременную память, а также ориентацию в пространстве. Поскольку гиппокампус зачастую подвергается нарушениям при нейродегеративных заболеваниях, то данный чип, ныне проходящий лабораторные испытания, может стать незаменимой вещью в жизни многих больных.
Германским ученым из Института биохимии имени Макса Планка после длительных иследований удалось совместить живые клетки головного мозга с полупроводниковым чипом. Важность открытия заключается в том, что данная технология дает возможность выращивать очень тонкие полоски тканей на чипе, в результате чего он позволит очень подробно наблюдать взаимодействие всех нервных клеток между собой путем выявления сигналов, посылаемых клетками через синапсы.
Не столь давно, калифорнийской компанией Neuropace был разработан электростимулирующий прибор для эпилептиков, названный «нейростимулятором ответных реакций» (Responsive Neurostimulator). Принцип работы заключаться в том, что устройство сдерживает поток неконтролируемых импульсов во время припадков с помощью электрических разрядов из внешнего источника. Устройство Neuropace состоит из компактного нейростимулятора, который вживляют вместе с набором проводов в череп человека, а также аккумулятора и миниатюрного специализированного компьютера, постоянно контролирующего электрическую активность в мозге. Испытания Neuropace проводились на сотне пациентов, удовлетворительный результат просматривался практически у половины.
Достаточно крупная группа ученых из нескольких стран Европы с 2005 года ведут иследования и разработки в рамках проекта Fast Analog Computing with Emergent Transient States (FACETS), целью которого является создание микропроцессора, симулирующего 200000 нейронов, объединенных между собой 50 миллионами синаптических соединений. По словам участников проекта, для полноценного воспроизведения работы мозга человека им потребуется несколько тысяч таких процессоров, объединенных в кластер - но когда это будет сделано, человечество существенно приблизится к созданию искусственного интеллекта.
Глаза
Глаза — это один из самых важных органов человека, так как именно с помощью глаз человек воспринимает большую часть входящей информации об окружающем мире. Сейчас на планете миллионы людей страдают от различных заболеваний органов зрения. Для того, чтобы исправить дефекты зрения, требуется не только вмешательство врачей, а и физиков, химиков, технологов. Современное развитие технологий дает надежду на то, что человек в дальнейшем получит исцеление и сможет видить мир во всей его красоте.
На сегодняшний день пока что нет коммерчески доступных решений, которые смогли бы хотя бы частично заменить полностью отсутствующее зрение - фактически, есть только известные уже несколько столетий стеклянные глазные яблока, обеспечивающие только внешнюю схожесть с утраченным органом. Однако в виде прототипов уже существуют устройства, наконец-то изменяющие эту ситуацию - над созданием полноценного глазного протеза бъются ученые и инженеры в разных странах.
Пройдя длительный процесс от теории к практике, ученым Калифорнийского университета удалось создать протез, который способен выполнять функции сетчатки глаза. На данном этапе тестирования человек способен видеть только размытую картинку, но дальнейшие перспективы достаточно позитивны. Данный протез устроен так: на оправе очков закрепляется камера, через которую изображение передается прямо на уцелевшие нейроны в сетчатке глаза. Для перевода входящего видеосигнала в импульсы, которые способны воспринять нервные клетки, пришлось разработать специальный программно-аппаратный конвертер.
Аналогичным образом работает и альтернативная разработка, созданная исследователями из MIT (Массачусетсткого Технологического Института). Группа ученых, работающих над созданием данного имплантанта, занимается этим вопросом уже более 20 лет, а практические испытания запланированы на следующие три года. Камера, располагающаяся на очках, передает изображение на микрокомпьютер, преобразующий видеосигнал в электрические импульсы. Эти импульсы через вживленные электроды непосредственно влияют на зрительные нервы, которые, в свою очередь, передают сигнал в мозг.
Существует еще два варианта искусственных глаз, основанных на том же принципе. Группа специалистов консорциума Bionic Vision Australia (объединяющего ученых из пяти исследовательских институтов и университетов Австралии) презентовали свой бионический глаз в Университете Мельбурна. Лабораторные испытания уже проводятся, а более массовое внедрение ожидается к 2013 году.
Наконец, не столь давно компания Second Sight Medical Products Inc. сделала заявление о том, что она начинает клинические испытания глазного имплантанта The Argus II. Около 10 человек согласились на участие в экспериментальной программе, а стоимость одного бионического глаза от Second Sight составляет $100000.
Стоит отметить, что качество зрения, которое предлагает используемая во всех вышеупомянутых устройствах технология напрямую зависит от количества светочуствительных электродов в имплантанте. Если на нынешнем этапе их всего 60, то в скорем будущем это число планируют довести до 1000, что радикально улучшит восприятие - не просто передавая пятна света, но гораздо полноценнее сообщая человеку о происходящем вокруг.
А вот подход британцев, разработавших технологию BrainPort, принципиально отличается от всех вышеописанных в части метода передачи информации. Идея в том, что человек должен начать видить с помощью… языка. Внешняя часть устройства, как обычно, включает в себя небольшую видеокамеру, вмонтированную в оправу очков и конвертер, преобразующий сигнал. Однако, вместо электродов, вживляемых в сетчатку и передающих данные на зрительные нервы, BrainPort оборудован небольшой трубкой с прямоугольным передатчиком, который необходимо положить на язык. Электрические импульсы передаются на него и в зависимости от их интенсивности, человек может распознавать наличие препятствий на пути. Чем-то напоминает анекдот про удаление гланд нестандартным методом, но зато и цена проходящего испытания BrainPort существенно меньше, например, Argus II и составляет 18000 фунтов.
Что касается не восстановления утраченного, а оптимизации имеющегося, то весьма любопытный подход к улучшению возможностей зрения предложен группой ученых из университета Вашингтона в Сиэттле, руководимой профессором Бабаком Парвизом. Они создали контактные линзы с интегрированным светодиодом, радиоантенной и приемником. На данном этапе в линзе находится всего один светодиод, а испытания проводились на кроликах. В «полноценном» варианте предполагается, конечно, более широкие возможности - вплоть до трансляции на сетчатку изображения в HD-формате, когда технологии достигнут соответствующего уровня. Подобные линзы позволят эффективно реализовать «дополненную реальность» без применения очков, а также такие фокусы как, например, приближение изображения. Но даже в уже существующем варианте с единственным светодиодом определенную пользу из такой линзы извлечь можно, если заставить его работать в качестве индикатора некоего критически важного процесса.
Все знают, что такое очки - устройство для улучшения зрения или модный аксессуар с защитой от солнечного света или вещь, которая скрывает синяки под глазами. А недавно были изобретены очки i-Mos, которые умеют говорить. Их применение позволит резко улучшить возможности коммуникаций для полностью парализованных людей (например, как герой основанного на реальной истории фильма «Скафандр и бабочка» Жан-Доминик Боби: оставшийся парализованным после инсульта, он смог написать книгу по буквам, давая своему помошнику знаки путем моргания, когда тот показывал ему алфавит). Для того, чтобы использовать такие очки, все что требуется от человека, это знание азбуки Морзе. Сенсор отслеживает движение зрачков: поворот направо - тире, налево - точка. На внутренний экран очков выводятся распознанные буквы, причем для быстрого завершения слова можно воспользоваться привычной по мобильным телефонам системой ввода Т9. И когда слово закончено - оно воспроизводится через интегрированный динамик. Такой вид очков, конечно, предназначен для людей с физическими недостатками, хотя ими смогут пользоваться и люди, которым просто лень открывать рот.
Уши
Вторым, основным органом чувств в существовании человека являются уши, то есть слух. По разным причинам его теряют, а вот жить без восприятия звуков очень тяжело. К счастью, в отличие от зрения, частичное и даже полное восстановление слуха реализуется проще, поэтому уже достаточно давно существуют слуховые аппараты или, по-научному, кохлеарные имплантанты. Принцип их работы прост: с помощью микрофона, расположенного за ухом, аудиосигнал передается на вторую часть аппарата, стимулирующую слуховой нерв - по сути, слуховой аппарат увеличивает громкость воспринимаемого звука.
В связи с тем, что существующие устройства в принципе со своими задачами справляются, ничего сверхестественно нового не появляется. Но, разумеется, определенные улучшения в имеющуюся конструкцию по мере развития технологий вносятся.
Так, например, профессором Мириам Фарст-Юст из Школы электротехники Тель-авивского университета был разработан новый вид прикладного программного обеспечения «Clearcall». Данная программа предназначена сугубо для кохлеарных имплантантов и слуховых аппаратов и позволяет более четко слышать в шумных местах звуки, распознавать речь, а также отфильтровывать фоновые шумы. Для того, что бы человек воспринимал нормально звуки, Clearcall работает с собственной базой данных звуков, в результате чего идет максимально точное отфильтровывание посторонних шумов и усиление «полезных» сигналов. Собственно, подобного рода программное обеспечение применяется, например, и в наушниках с системой шумоподавления, поэтому в данном случае интересно в основном именно то, что ПО предназначено специально для слуховых аппаратов.
Не остался в стороне и такой гигант индустрии, как Siemens. Подразделение компании, которое специализуется на разработке слуховых аппаратов и аксессуаров к ним, анонсировало так называемую платформу BestSound, на основе которой и производятся новые модели слуховых аппаратов Siemens. В состав BestSound входят три разработки специалистов компании: SpeechFocus, FeedbackStopper и SoundLearning 2.0. Первая использует направленный микрофон, с помощью которого усиливается звук. За счет этого порог распознавания речи улучшается до 4 дБ, а в условиях низкого шума даже до 7 дБ. FeedbackStopper - это технология блокирования акустической обратной связи, а SoundLearning 2.0 помогает владельцу аппарата записать все его настройки в определенных условиях: эти данные остаются в памяти устройства и автоматически настраивают слуховой аппарат при следующем попадании в аналогичные условия.
В качестве практически анекдотических моментов стоит упомянуть о двух совершенно разных разработках в этой области. Во первых - слуховой аппарат The Plug, существующий просто в виде дизайнерского эксперимента. При типовой функциональности, выглядит устройство как серьга-туннель в мочке уха. Пожалуй, реальная целевая аудитория для подобного продукта, если бы его запустили в серийное производство, была бы слишком узкой - разве что молодые неформалы, но вообще идея забавная. Во-вторых, в России в продаже уже доступны слуховые аппараты Widex Passion с применением нанотехнологий. Юмор, как это часто бывает в сочетании тем «Россия» и «нанотехнологии», в том, что броское слово используется для привлечения внимания к товару, достаточно далекому от «настоящих» нанотехнологий - в данном случае, всё «нано» заключается в том, что благодаря некой патентованной системе NanoCare в ресивер аппарата попадает меньше ушной серы и, как следствие, его нужно реже менять.
Возможно, многое из описанного в этой статье пока не производит какого-то ошеломляющего впечатления. Но еще недавно подобные достижения были вовсе невозможными и только технический прогресс последних десятилетий дал возможность хотя бы приблизиться к, например, функциональной замене глазного яблока. Более того, практически во всех случаях авторы изобретений заявляют о том, что перспектива дальнейших улучшений (в том числе весьма значительных) вполне очевидна - требуется просто время на продолжение разработки. Весьма немаловажно, что все эти открытия помагают людям адаптироваться к нормальной жизни, но не менее интересно и то, что в уже в недалеком будущем достижения в области искусственных органов позволят не только вернуть утраченные функции, но и сделать обычного человека сильнее, выносливее, внимательнее и, возможно, даже умнее. И если даже сейчас вам это покажется странным, то вспомните, как 15 лет назад мобильный телефон, а 30 лет назад - компьютер, казались ненужной роскошью. Впереди нас ждет очень интересное время!
