Искусственная кожа и третье чувство кибернетических организмов. Искусственные органы: на пути к киборгам
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!
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.
9.10.2011 08:08
Возможна ли пересадка мозга? Как будут выглядеть люди будущего? Произойдет ли киборгизация человека? Каким оно будет, наше будущее? Об этом и многом другом в интервью главному редактору «Правды.Ру» Инне Новиковой рассказывает футуролог, трансгуманист, один из инициаторов создания первой за пределами США крианической фирмы «Наше будущее в заморозке» Данила Медведев.
- Скажите, футурология - это наука о наших почках и селезенке, которые можно заменить, или наука о возможности предсказать и проанализировать некие события?
Это тоже делается. Есть много проектов в области математического моделирования, у нас недавно была конференция, там была секция по матмоделированию. Специалисты могут определять, когда примерно будет волна кризиса. Одна из наших главных задач на XXI век сделать так, чтобы выжил хотя бы кто-то.
- А была такая информация, что богатые люди строят себе саркофаги, чтобы укрыться? Вы слышали про это?
Я слышал. Есть много проектов, начиная от строительства бункеров, заканчивая строительством более крупных объектов. И в России, и в Америке делались очень крупные подземные города.
Чем отличается футурология от религиозных пророчеств?
- Футурология основана на рациональном, а религиозные пророчества - на иррациональной вере. Я считаю, большая проблема, что люди до сих пор верят в ерунду и всякую ахинею, это касается астрологии, Ванги, Глобы…
Ванга сказала, что весь мир будет оплакивать «Курск»…
Нет ни одного предсказания, чтобы кто-то сказал, это кто-то записал, четко сформулировал, а потом это подтвердилось. Пророчества всегда возникают после события.
А также: Нанотехнологии сделают человека киборгом
Если мы будем жить вечно, то для наших потомков мы создадим целую планету. Я хотела прочитать стих Роберта Рождественского, если бы люди жили вечно, это было бы бесчеловечно…
Конечно, человек очень многому должен учиться в современном мире и реально человек живет 10 - 20 лет, гораздо больше мы могли бы сделать, если бы человек жил 150 лет. Даже если он станет бессмертным, он все равно будет человеком, другое дело, что он начнет себя менять.
Один из примеров - это киборг. Он более совершенен, чем просто человек. Он может выживать в тех условиях, в которых человек не может выживать, контролировать те условия, быть более сильным, более выносливым, нормально себя чувствовать, независимо от того, что с ним происходит. Живет гораздо дольше, его можно починить, а человек более слабое существо.
Если человек рождается человеком, лучше его улучшить, чем ухудшить. Существует такое мнение в философии, что все, как есть, так идеально, и надо все так оставить. А трансгуманисты с этим не согласны, если люди умирают в 80 лет и хорошо, лучше, чтобы они умирали, в 100, 180, в 1000, а лучше вообще не умирали.
Вы знаете, проблема в том, что они умирают в 80 лет совершенно дряхлыми, уставшими, больными, и не желающими жить.
Конечно, потому что старение проявляется не одномоментно, а так, что человек страдает, страдает, и ему кажется, что если он умрет, то будет лучше. Но на самом деле, ему будет лучше, если его омолодить, дать ему еще сотни лет.
Вот скажите, все живут вечно, все молодые и красивые, у всех искусственное сердце, почки, при этом им детей можно рожать?
Это вопрос, который должно решить общество, либо можно, либо нет. Я думаю можно, потому что с точки зрения развитой цивилизации, а наша цивилизация сейчас пока не развита, но через 50 лет она будет очень развита. С этой точки зрения, каждый человек создает огромную ценность, так что, чем больше детей, тем лучше.
- Вы знаете, что у нас сейчас проблемы с энергоресурсами?
Нет никаких проблем. Я вам открою секрет, эти проблемы в этом году были окончательно решены. Всем это было очевидно, конечно, более распространена идея паники, что нефть закончилась.
Да какая нефть, еда закончилась.
Зимой стоимость установочной мощности солнечных батарей впервые снизилась ниже одного доллара за ватт. Если брать США, то там треть территории попало в ту зону, дешевле самому поставить солнечную батарею, чем подключаться к электросети. То же самое везде.
А вода куда-то девается с нашей планеты? Круговорот воды в природе, у воды вообще есть свойство бесконечно вращаться, молекула Н2О, молекула водорода, и 2 молекулы, вы можете сколько угодно ее перерабатывать, неважно, что вы с ней сделаете, если вы потратите какое-то количество энергии, то вы ее очистите.
Уже сейчас есть устройство, бутылка по сути, в которую можете налить любую воду из любой лужи, единственное, что она не отфильтровывает, это радиоактивность, а все остальное, бактерии, вирусы, химические загрязнения, она отфильтровывает. С одного конца вы наливаете, с другого конца вы можете пить. Технология, чтобы воду опреснять давно существует, вопрос только в доступе к электроэнергии. Вопрос сейчас только в том, где в мире проблема, что воды нет в принципе, вот там люди живут очень бедно.
Если говорить о планете в целом, то воды у нас хоть залейся. Океаны. Там вода опресняется очень легко, уже в Саудовской Аравии, арабских странах давным-давно это используют. Если говорить по поводу еды, существуют уже сейчас технологии, которые позволяют произвести в нужном количестве, если есть спрос.
Ну, скажем, молоко, китайцы захотели пить много молока, и в России цены выросли в два раза, но это не означает, что они будут бесконечно расти, вы не можете мгновенно увеличить производство молока, но за 5 лет можете. Будет больше коров, будет больше молока.
Ну коров нужно где-то пасти, чем-то кормить, где-то содержать…
Коровы - это вчерашний день.
Как вчерашний день?
Конечно. Молоко по сути - это что? Там некоторый набор белков и других молекул, эти молекулы совершенно спокойно может производить бактерии. Иногда все, что нужно, это построить в океане такие большие плавучие фермы, которые будут заполнены бактериями, которые будут солнечную энергию превращать в нужные молекулы.
И что получится?
Вы получите такую вот бутылку, вы знаете спортивное питание сейчас продают, все что необходимо для вашего хорошего функционирования, все там есть. Порошочек или жидкость, так вот то же самое можно получать из бактерий геномодефицированных.
И что я буду есть из этой банки?
Если вы захотите, вы будете есть из этой банки, вы просто знаете, что одну вам баночку нужно на завтрак, одну на обед, одну на ужин, и будете чувствовать себя идеально, там все вещества, которые вам нужны, другой вариант, что вы заплатите больше денег, чтобы из этих белков вам вырастили искусственное мясо, которое потом можно превратить в бифштекс, либо какие-то овощи, а в перспективе вообще этой проблемы не будет.
Человеку можно поставить внутрь капельницу с питательными веществами, или вообще батарейку.
В 2015 году будет открыт проект по моделированию человеческого мозга на компьютере. Будет 2 миллиона выделено на это, и через лет 5-10 возможно создание человеческого мозга, работающего на компьютере. Через лет 15 - 20 можно создать любую копию человеческого мозга, и на компьютере она будет работать, как у вас сейчас.
Что значит копия мозга на компьютере?
Это значит, что у вас в мозгу 100 млрд нейронов, все работают постоянно. Как только человек стал разумным, эволюция мозга замедлилась пошла социальная эволюция. Вот вы сейчас существуете, вы не можете знать, что у вас в голове, мозг или компьютер.
Если люди, которые сейчас живут, получат продление жизни, то к 2099 году у них будет возможность перенести свое сознание в компьютер и избавиться от биологического тела, которое им мешает.
У вас будет смоделировано не только ваше тело, но и мозг. Ну и сейчас компьютерные игры настолько реалистичны, что люди проводят там столько времени. Виртуальная реальность, она упрощенная в чем-то. А теперь представьте, что вы получаете в этой виртуальной реальности те интересные вещи, которые вы для себя хотите.
То есть вы считаете, что люди, которые получат бессмертие, будут сидеть за компьютером и себя совершенствовать? Кто будет оценивать, человек правильно тратит свою бессмертную жизнь или неправильно?
Такого института пока нет. По сути, нужна полиция мысли, которая будет говорить, мы хотим человека поймать, привести его в состояние по умолчанию.
Полиция у нас редко советует, даже сейчас. Вы смотрели фильм «Москва- Кассиопея»? Помните, там роботы захватили планету, и вот они поймали этих подростков, и говорят, мы сделаем вас счастливыми. Я не представляю какими технократическими методами можно сделать человека счастливым.
Технократика - это все-таки идея из прошлого, когда общество можно было описать, как некую систему, сегодня мы понимаем, что общество, все что угодно, только не простая система.
Каждый год появляется новая субкультура. Уже появилась субкультура - гриндеры — люди, которые постоянно ставят себе импланты, радиофиксационные чипы. Никакая единая точка зрения не может сказать, что все должны существовать вот так. Пионер всем ребятам пример. Ясно, что это невозможно. Потому что помимо пионеров есть совершенно разные люди.
Я думаю, что принцип свободы человека на собственную жизнь должен быть самым главным. Точно так же и в будущем должна быть какая то страховка, человек захочет попробовать что-то, например, убрать все эмоции, разум и превратиться в плесень. Если человек сразу считает, что жизнь с эмоциями не имеет никакого смысла, кто ему запретит?
Интервью к публикации подготовили:
Ксения Образцова
Благодаря научно-фантастическим фильмам и книгам человечество, кажется, свыклось с идеей, что в будущем среди нас будут жить киборги. Однако трудно поверить, что будущее уже здесь, и настоящие киборги много десятилетий уже живут рядом с нами. Это обычные люди - но с кардиостимуляторами, протезами конечностей, биосенсорами или слуховыми имплантами. Так что же такое «кибернетические ткани», кто соревнуется в Кибатлоне и какие возникают в этой связи этические вопросы?
Технически модифицированные и улучшенные существа без эмоций и чувств - такие ассоциации со словом «киборг» обычно всплывают в голове благодаря современной масс-культуре. На самом деле «кибернетический организм» - а именно так звучит несокращенный вариант термина - обозначает лишь объединение биологического организма и какого-то механизма. Киборги, живущие среди нас, вовсе не всегда выглядят как залатанные в железо роботы: это люди с кардиостимуляторами, инсулиновыми помпами, биосенсорами в опухолях. Многих из них даже не обнаружить «на глаз» - разве что по сигналу рамки-металлоискателя в общественном месте.
Сейчас имплантация медицинских приборов - один из самых прибыльных видов бизнеса в США. Такие приборы используют и для восстановления функций организма, и для улучшения жизни, и для проведения инвазивных анализов.
Имплантированная техника: от традиционных приборов до новейших разработок
Трудно поверить, но тандем ученых и врачей успешно создает киборгов уже несколько десятилетий. Всё началось с сердечно-сосудистой системы. Более 50 лет назад был создан первый полностью находящийся под кожей электрокардиостимулятор - устройство, которое поддерживает и/или регулирует частоту сердечных сокращений у больного. В наши дни ежегодно вживляется более 500 000 таких приборов. Появились и новые технологии: например, существует имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор для лечения угрожающей жизни тахикардии и фибрилляции.
Но больше всего поражает то, что уже через пару лет планируется провести тестирование искусственного сердца BiVACOR на людях (рис. 1) - опыты на овцах уже завершились успехом. Оно не перекачивает кровь, как насос, а просто «двигает» - поэтому и пульса у будущих пациентов с таким кардиопротезом не будет. Прибор может полностью заменить собственное сердце пациента и прослужить до 10 лет, по словам разработчиков . Кроме того, он маленький (чтобы подойти и ребенку, и женщине), но мощный (чтобы успешно работать в теле взрослого мужчины). В современном мире, где донорских органов постоянно катастрофически не хватает, этот девайс был бы просто незаменимым. Питание прибора внешнее - с помощью чрескожной трансмиссии. Конструкция с использованием магнитной левитации и вращающихся дисков предотвращает износ деталей - одну из проблем других разработок, имитирующих структуру настоящего сердца. «Умные» сенсоры помогают подстраивать скорость кровотока BiVACORа под физическую и эмоциональную активность пользователя.
Помимо сердца, традиционно девайсы интегрируют в организм для доставки лекарств при хронических заболеваниях - как это делает, например, инсулиновая помпа при сахарном диабете (рис. 2). Сейчас такие же приборы используют для доставки препаратов в ходе химиотерапии или лечения хронической боли.
Всё популярнее становятся имплантируемые нейростимуляторы - дейвасы, стимулирующие определенные нервы в организме человека. Разрабатывают их для применения при эпилепсии, болезни Паркинсона, хронических болях (видео 1), недержании мочи, ожирении , артрите, гипертонии и многих других нарушениях.
Видео 1. Как стимуляция спинного мозга изменяет болевые сигналы до их попадания в мозг
На совершенно новый уровень вышли имплантируемые приборы для улучшения зрения и слуха , .
Измерить всё: биосенсоры
Все упомянутые разработки призваны восстановить утраченную или отсутствующую функцию организма. Но появилось и другое направление развития технологий - миниатюрные имплантируемые биосенсоры , регистрирующие изменения физиологических параметров организма . Вживление такого прибора тоже делает из пациента киборга - хотя и в немного непривычном смысле слова, ведь у организма не появляется никаких сверхспособностей.
Биосенсор - это устройство, состоящее из чувствительного элемента - биорецептора, распознающего нужное вещество, - преобразователя сигнала , который переводит эту информацию в сигнал для передачи, и процессора сигнала . Таких биосенсоров очень много: иммунобиосенсоры, энзиматические биосенсоры, генобиосенсоры... С помощью новых технологий сверхчувствительные биорецепторы способны «засечь» глюкозу, холестерин, E. coli , вирусы гриппа и папилломы человека, компоненты клеток, определенные последовательности ДНК, ацетилхолин, дофамин, кортизол, глутаминовую, аскорбиновую и мочевую кислоты, иммуноглобулины (IgG и IgE) и многие другие молекулы .
Одним из самых перспективных направлений считают применение биосенсоров в онкологии . Отслеживая изменения специфических параметров непосредственно в опухоли, можно вынести вердикт об эффективности лечения и атаковать рак именно в тот момент, когда он наиболее чувствителен к тому или иному воздействию. Такая целенаправленная распланированная терапия может, например, уменьшить побочные эффекты облучения или подсказать, стоит ли менять основное лекарство. Кроме того, измеряя концентрации различных раковых биомаркеров, иногда можно диагностировать само новообразование и определить его злокачественность, но главное - вовремя выявить рецидив.
У некоторых возникает вопрос: а как сами пациенты реагируют на то, что в их тело вживили приборы и тем самым превратили в некоторого рода киборгов? Исследований по этой теме пока немного. Однако уже показано, что по крайней мере мужчины с раком простаты к вживлению биосенсоров относятся позитивно: идея стать киборгом пугает их гораздо меньше, чем вероятность потерять свою маскулинность из-за РПЖ .
Прогресс в технологиях
Широкое распространение имплантируемых девайсов тесно связано с техническими усовершенствованиями. Например, первые вживляемые кардиостимуляторы были размером с хоккейную шайбу, а использовать их можно было меньше трех лет. Сейчас же такие приборы стали гораздо компактнее и работают от 6 до 10 лет . Кроме того, активно разрабатываются элементы питания, которые могли бы использовать собственную энергию тела пользователя - тепловую, кинетическую, электрическую или химическую.
Другое направление инженерной мысли - это разработка специального покрытия приборов, которое бы облегчало интеграцию девайса в организм и не вызывало воспалительного ответа. Подобные разработки уже существуют .
Совместить сенсор и живую ткань можно и иначе. Исследователи из Гарвардского университета разработали так называемые кибернетические ткани , которые не отторгаются организмом, но вместе с тем считывают датчиками нужные характеристики . Их основа - это гибкая полимерная сетка с прикрепленными наноэлектродами или транзисторами . Из-за большого количества пор она имитирует естественные поддерживающие структуры ткани. Ее можно заселять клетками: нейронами, кардиомиоцитами, клетками гладкой мускулатуры. Кроме того, мягкий каркас считывает физиологические параметры окружающей его среды в объеме и в режиме реального времени.
Сейчас гарвардская команда ученых успешно имплантировала такую сетку в мозг крысы для изучения активности и стимуляции отдельных нейронов (рис. 3) . Каркас интегрировался в ткань и не вызвал иммунного ответа в течение пяти недель наблюдения. Чарльз Либер (Charles Lieber), руководитель лаборатории и главный автор публикаций , считает, что «сеточка» может помочь даже в лечении болезни Паркинсона.
Рисунок 3. «Сеточка» в сложенном виде вводится в головной мозг шприцем, затем расправляется и отслеживает активность отдельных нейронов с помощью вмонтированных датчиков.
В дальнейшем разработку можно будет использовать и в регенеративной медицине, и в трансплантологии, и в клеточной биофизике. Она пригодится и при разработке новых лекарств: за реакцией клеток на вещество можно будет наблюдать в объеме.
Ученые предложили и другой завораживающий способ выхода из катастрофической ситуации с трансплантацией дефицитных органов. Так называемый сердечный кибернетический пластырь - это соединение органики и техники: живые кардиомиоциты, полимеры и сложная наноэлектронная 3D-система . Созданная ткань с внедренной электроникой способна к растяжению, регистрации состояния микросреды и сердечных сокращений и даже проведению электростимуляции. «Пластырь» можно накладывать на поврежденный участок сердца - например, на зону некроза после инфаркта. Кроме того, он высвобождает факторы роста и лекарственные вещества типа дексаметазона , чтобы вовлечь стволовые клетки в процессы восстановления и уменьшить воспаление, например, после трансплантации (рис. 4). Устройство пока находится на самых ранних стадиях разработки, но планируется, что врач сможет отслеживать состояние пациента со своего компьютера в режиме реального времени. Для регенерации ткани в экстренных условиях «пластырь» сможет запустить выброс терапевтических молекул, которые заключены в электроактивные полимеры, причем положительно и отрицательно заряженные молекулы выпускают разные полимеры.
Рисунок 4. Пример «кибернетической ткани» - сердечный «пластырь» из живых клеток сердца с внедренной наноэлектроникой. Он передает информацию об окружающей среде и сердечных сокращениях в режиме реального времени лечащему врачу, а тот при необходимости может с помощью пластыря стимулировать сердце либо запустить выброс активных молекул.
Ранее считалось, что после травмы нейроны сильно реорганизуются и создают новые связи. Однако новое исследование показало, что степень реорганизации нервных клеток не так и высока.
Иан Беркхарт (Ian Burkhart) в 19 лет сломал себе шею, ныряя в волны на отдыхе. Сейчас он парализован ниже плеч и поэтому решил стать добровольцем в эксперименте исследовательской группы Чеда Бутона (Chad Bouton). Ученые сняли фМРТ (функциональную магнитно-резонансную томограмму) головного мозга испытуемого, пока тот фокусировал внимание на видео с движениями рук, и определили ответственную за это часть моторной коры. В нее и имплантировали чип, считывающий электрическую активность этой области мозга тогда, когда пациент представляет движения своей руки. Чип преобразует и передает сигнал через кабель к компьютеру, а далее эта информация идет в виде электрического сигнала на гибкий рукав вокруг правой руки испытуемого и стимулирует мышцы (рис. 5; видео 2).
Рисунок 5. Сигнал от имплантированного в моторную кору чипа идет по кабелю к компьютеру, а затем, преобразуясь, попадает на «гибкий рукав» и стимулирует мышцы.
Видео 2. Иан Беркхарт - первый парализованный человек, вновь получивший возможность двигать рукой благодаря развивающимся технологиям
После тренировок Иан может раздельно двигать пальцами и выполнять шесть разных движений запястья и кисти. Казалось бы, пока немного, но это уже позволяет поднять стакан воды и поиграть в видеоигру, изображающую исполнение музыки на электрогитаре. На вопрос, каково это - жить с имплантированным устройством, первый парализованный человек, которому вернули возможность двигаться, отвечает, что уже привык и не замечает его - более того, это как будто продолжение его тела.
Киберобщество
Люди с протезами, пожалуй, лучше всего вписываются в стандартное восприятие человека-машины. Однако таким киборгам жить в реальности гораздо труднее, чем аналогичным книжным и киношным персонажам. Статистика по мировой инвалидности поражает. По данным ВОЗ , около 15% населения Земли имеет физические недостатки разной степени, а от 110 до 190 миллионов человек испытывают значительные трудности с функционированием организма. Подавляющему большинству людей с ограниченными физическими возможностями приходится пользоваться обычными громоздкими колясками либо неудобными и дорогими протезами. Однако сейчас появилась возможность быстро, качественно и дешево создать нужный протез с помощью 3D-печати. Как считают ученые, именно таким способом можно помочь в первую очередь детям из развивающихся стран и всем тем, у кого ограничен доступ к медицинским услугам .
Некоторые действующие киборги даром времени не теряют и принимают участие в различных открытых встречах. Например, прошлогодний фестиваль Geek Picnic , прошедший в Москве и Санкт-Петербурге, был посвящен именно людям-машинам. Там можно было увидеть гигантскую роборуку, пообщаться с людьми, чье тело было усовершенствовано технологиями, и побывать в виртуальной реальности.
В октябре 2016 года в Цюрихе пройдет первая в мире олимпиада для людей с ограниченными физическими возможностями - (Cybathlon ). На этом соревновании можно пользоваться теми устройствами, которые исключили из программы Паралимпийских игр. Некоторые уже окрестили это событие «олимпиадой для киборгов», поскольку немалый вклад в победу внесут технические приборы (рис. 6). Участники будут соревноваться в шести дисциплинах, используя электроприводные коляски, протезы и экзоскелеты, приборы для электрической стимуляции мышц и даже интерфейс «мозг-компьютер».
Рисунок 6. Кибатлон - первая олимпиада, в которой люди с ограниченными возможностями соревнуются друг с другом с помощью технических новинок. При победе одну медаль вручают спортсмену, вторую - разработчику механизма.
Спортсменов, управляющих машинами, окрестят «пилотами». В каждой дисциплине вручают две медали: одну - человеку, управляющему устройством, вторую - компании или лаборатории, разработавшей «чемпионский» механизм. По словам организаторов, главная цель соревнования - не только показать новые вспомогательные технологии для повседневной жизни, но и убрать границы между людьми с ограниченными физическими возможностями и широкой общественностью. Кроме того, как рассказал в интервью BBC профессор Роберт Райнер (Robert Riener) из Университета Швейцарии, олимпиада сможет свести вместе разработчиков и непосредственных пользователей новых устройств, что просто необходимо для совершенствования технологий: «Некоторые из современных разработок выглядят очень круто, но, чтобы стать практичными и удобными в применении, им предстоит проделать долгий путь» . Остается надеяться, что человеческая составляющая не потеряется во время соревнований, и Кибатлон не обернется рекламной гонкой оборудования разных компаний.
Posthumans: киборги и биоэтика
Новые имплантируемые технологии в целом воспринимаются обществом позитивно. Это и не удивительно: ведь они поддерживают, восстанавливают и улучшают здоровье, облегчают доступ к медицинским услугам, при этом они безопасны и в будущем могут значительно снизить затраты на здравоохранение в мировом масштабе. Однако стоит заговорить о таких пациентах как о киборгах, как тут же всплывают коннотации из научной фантастики (рис. 7). Основные опасения связаны со страхом за человечность человека : а что, если машины изменят человека, и он утратит свою человеческую сущность? Где граница между искусственным и естественным для человека и стоит ли использовать такое разделение для оценки какого-либо явления? Можно ли разделить пациента-киборга с вживленным прибором на две отдельные составляющие - человека и машину - или это уже цельный новый организм?
Кроме того, иногда даже в обычных больничных условиях невозможно разделить пациентов и аппараты для их поддержания . Медперсоналу нужно заботиться о технике так, как если бы она была не просто продолжением организма больного, но и им самим.
Активно обсуждается и различие между терапией и улучшением организма: therapy vs. enhancement , . Например, как бы вы отнеслись к соревнованию между барабанщиком, виртуозно владеющим двумя своими руками, и барабанщиком с одной своей рукой и рукой-протезом? А если бы вы узнали, что в протез встроены две барабанные палочки, одна из которых управляется датчиком, считывающим с мышц электромиограмму, а вторая не контролируется человеком и «импровизирует», подстраиваясь под первую палочку? Между прочим, такой протез вовсе не выдумка, а реальность : барабанщик Джейсон Барнс (Jason Barnes) потерял правую руку ниже локтя несколько лет назад и сейчас пользуется именно таким устройством (видео 3). «Спорю, что многие металлисты-барабанщики позавидовали бы тому, что я могу делать. Скорость - это хорошо. Всегда чем быстрее, тем лучше» , - говорит барабанщик-киборг.
Видео 3. Киборгу-барабанщику Джейсону Барнсу после потери части руки не было нужды прощаться с музыкальной карьерой: со специальным протезом он даст фору большинству своих коллег
Интересно, что споры ведутся не только о технике, но и о новых препаратах, улучшающих работу мозга. Появился даже специальный термин - нейроэтика - для обсуждения различных аспектов существования «улучшенных» с помощью нейроимплантов людей . А если оперировать понятием прогрессивных технологий более широко, то к киборгам можно отнести и людей с биотехнологическими «улучшениями»: например, реципиентов органов, созданных из индуцированных плюрипотентых клеток .
Своеобразным ответом на такие дискуссии стала лондонская выставка Superhuman в Wellcome Collection . На ней были представлены экспонаты, отражающие представления человека о совершенствовании своего тела: изображения летящего Икара , первые очки, «Виагра », фото первого «ребенка из пробирки», кохлеарные импланты... Может, именно тяга к улучшениям и новым разработкам - самая что ни на есть естественная для человека вещь?
По многим причинам прийти к единому мнению, что же делает человека человеком и кардинально отличает его, с одной стороны, от других живых существ, а с другой - от роботов, так и не удается.
Наконец, возникает еще один вопрос, о котором пока мало задумываются, - проблема безопасности и контролируемости. Как сделать подобные приборы устойчивыми к хакерским атакам ? Ведь незащищенность таких разработок может быть крайне опасной не только для самогό пользователя, но и для окружающих. Возможно, именно этот вопрос будет больше всего волновать следующее поколение пользователей (рис. 8).
Рисунок 8. Богатая фантазия японских сценаристов уже воплотила тему хакерства в жизнь: вдруг в будущем киборгам придется расследовать убийства, совершенные взломанными роботами?..
Пожалуй, управляемые извне люди-киборги - самое страшное . По крайней мере, на сегодня. Однако с нервными системами попроще это активно практикуют. Например, для поисковых и спасательных целей успешно используют насекомых-биоботов - к примеру, мадагаскарских тараканов (рис. 9) . Кроме того, такие модернизированные просто устроенные существа - еще и прекрасные опытные объекты для нейробиологии.
Рисунок 9. Биобот - существо с простой нервной системой, которую можно контролировать вживленной техникой. Повторить такое для мозга человека вряд ли удастся из-за сложной структуры органа.
Заключение
Киборги уже живут среди нас - нравится это отдельным представителям общественности или нет. Технические границы раздвигаются, и наверняка новые разработки улучшат качество жизни многим людям с ограниченными возможностями и помогут в медицинской практике.
«Я думаю, что будущее борьбы с хроническими заболеваниями - это имплантируемые устройства , - рассказывает Сэди Криз (Sadie Creese) из Школы Мартина Оксфордского университета. - Они будут измерять жизненно важные характеристики и отсылать их поставщику медицинских услуг, кто бы это ни был и где бы он не находился» . Таким образом, по мнению Сэди, можно себе представить консультантов и врачей по всему миру: в идеале любой местный врач мог бы получать оповещения о здоровье пациента с помощью одного-единственного приложения. Действительно, не исключено, что вся система ведения пациентов изменится уже в самое ближайшее время. Стόит окинуть взглядом быстро развивающуюся область вживляемых девайсов - и такой алгоритм уже не кажется несбыточным. А о мобильных приложениях и их применении в здравоохранении как раз и пойдет речь в
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.
