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..
Судя по всему, теперь лишь вопрос времени, когда мы научимся пересаживать человеческий мозг внутрь механического тела. Терминология К выходу готовится новый документальный фильм «Невероятный Бионический Человек» (The Incredible Bionic Man). Один из героев данной ленты родился без левого предплечья и сейчас носит бионический протез. Формально, по определению, он киборг. Но лишь частично.
В некоем общекультурном понимании, киборг - это существо с полностью механическим телом. Как минимум, внешней механической оболочкой.
Давайте на секунду задумаемся над самими терминами «бионический» и «киборг». В большинстве случаев они взаимозаменяемы, и оба вошли в оборот в 60-х годах. «Бионический» (bionic) произошёл от biology (биологический) и electronic (электронный). «Киборг» (cyborg) состоит из cybernetic (кибернетический) и organism (организм). Оба термина описывают живые организмы, которые усилены или улучшены с помощью технических приспособлений. Во избежание путаницы, в рамках данной статьи я предлагаю остановиться на термине «киборг».
У многих слово «киборг» вызывает образ Робокопа или Дарта Вейдера. Хотя, конечно, это крайние формы кибернетического организма. Авторы этого термина, Манфред Клайнс (Manfred Clynes) и Нэйтан Кляйн (Nathan S. Kline), определяли его как «замена телесных функций человека для соответствия требованиям окружающей среды». Более того, с этой точки зрения авторы считали применение химических веществ не менее важным средством, как и электроника с механикой. Но в таком контексте можно назвать киборгом и Лэнса Армстронга, пожизненно дисквалифицированного за применение допинга. В любом случае, киборг немыслим без использования механических устройств и приспособлений.
Что мы имеем на сегодня?
Современные научно-технические достижения, накопленные за последние 50 лет, в сумме уже позволяют заменить 60-70% функций человеческого тела. В чём же мы больше всего преуспели бы, задайся целью создать киборга с наименьшим количеством органики?
Конечности
Наибольшего успеха учёные и конструкторы достигли в создании искусственных конечностей. Например, бионический протез i-Limb от компании Touch Bionics с помощью датчиков снимает сигналы с мышц, имеющихся на остатке/рудименте конечности, и интерпретирует как то или иное движение, которое пытается сделать человек.
Однако самой прорывной технологией сегодня является искусственная конечность, управляемая мысленно. В Агентстве оборонных технологий (DARPA) разработали механическую руку, которая подключается к мышечным нервам, так что человек может двигать ею, просто представив, что он двигает собственной рукой. Конечно, в домашних условиях такой протез установить не получится, если у вас нет собственной операционной и нейрохирурга.
Это не единственный проект подобного рода, в начале прошлого года публике была представлена искусственная нога, управляемая по тому же принципу, что и рука от DARPA. Со стороны это выглядит совершенно фантастически. За кадром пока остаются особенности эксплуатации и обслуживания подобного протеза, как и его очень высокая стоимость.
Кости
По нынешним меркам, одна из самых простых искусственных замен в организме. Чаще всего искусственные кости, от больших берцовых до позвонков, изготавливают из титана. Однако успехи в 3D-печати теперь позволяют создавать высокоточные пластиковые замены.
Учёные работают над ещё одним способом усиления скелета. Он заключается не в полной замене конкретной кости, а в её армировании с помощью вспененного полиуретана с добавлением титановой пудры и связующих компонентов. Авторы считают, что благодаря своей пористой структуре армирующий имплантат из подобной «титановой пены» будет обрастать костной тканью, тем самым сильно улучшив механическую прочность кости. Трудно сказать, смогут ли довести эту технологию до практического применения, но в целом идея заслуживает внимания.
Органы
Задача искусственного воспроизведения внутренних органов гораздо сложнее по сравнению с теми же конечностями. Дальше всего мы продвинулись в создании искусственного сердца, причём эта технология постоянно улучшается. Судя по всему, скоро станет возможным создание полноценных искусственных почки и глаза.
Некоторого успеха учёные добились на пути к созданию клеток искусственной печени, однако до воспроизведения самого органа ещё далеко. Ведутся работы и по созданию искусственного кишечника. Кроме всего перечисленного, ждут своих исследователей и искусственные мочевой пузырь, селезёнка, лимфатическая система, желчный пузырь… Не говоря уже о самом сложном органе в человеческом теле…
… о мозге
Пожалуй, это сложнейшая задача. Её можно условно разделить на две части: воспроизведение структуры мозга и разработку искусственного интеллекта. Инженеры неустанно пытаются с помощью суперкомпьютеров повторить нейронную сеть нашего «мыслительного» органа. Например, проект IBM SyNAPSE, моделирующий 530 млрд нейронов (человеческий мозг в среднем содержит 86 млрд). Однако скорость работы подобных компьютерных кластеров несопоставимо медленнее. SyNAPSE отстаёт в 1500 раз от настоящего мозга. Программному симулятору Spaun, запущенному на суперкомпьютере в Университете Ватерлоо, понадобилось 2,5 часа для симуляции 1 секунды активности человеческого мозга.
Другим подходом может стать ограничение размера искусственной нейронной сети ради увеличение быстродействия. В качестве примера выступает специализированный компьютер Neurogrid. Он содержит 16 чипов, каждый из которых представляет собой 65 тыс. «нейронов». Потребляет эта малютка всего лишь 5 Вт (IBM Blue Gene/Q Sequoia потребляет 8 МВт). Около 80 настраиваемых параметров позволяют моделировать различные виды нейронов. Для связи между ними используется цифровой сигнал, а для вычислений - аналоговый. По утверждению разработчиков, Neurogrid, эмулирующий работу всего лишь 1 млн нейронов, при простых вычислениях по быстродействию сравним с настоящим мозгом.
Конечно, само по себе воспроизведение нейронной сети ещё не сделает её искусственным мозгом. Нужно научить её «думать». Сложность задачи по созданию искусственного интеллекта сложно переоценить, это один из крупнейших вызовов современной науки. Небольшие подвижки в этом направлении есть, среди широкой общественности наиболее известна Siri в продукции Apple. Однако многие учёные сомневаются в том, что создание искусственного интеллекта, сравнимого с человеческим, в принципе достижимо при современном уровне развития науки и техники.
В сухом остатке
В рамках этой статьи вопрос о создании искусственного мозга имеет лишь умозрительный характер. Ведь существо (машина?) с таким органом уже не может называться киборгом по определению. Поэтому, просуммировав всё вышесказанное, целесообразно упростить задачу. Поставим вопрос так: «Насколько мы близки к созданию киборга с живым мозгом и полностью искусственным телом»? В целом, технологически, в ближайшие 20 лет вряд ли стоит ожидать появления первых «цельномеханических» киборгов.
Существует и иная точка зрения. В соответствии с ней будущие полноценные киборги будут иметь не искусственное тело, а органическое, но выращенное в лабораторных условиях. Причём это тело будет иметь целый ряд улучшений по сравнению с «обычными» людьми. Однако здесь возникает целый ряд вопросов. В первую очередь: как называть таких существ?
Важным аспектом в создании полноценного киборга является наша социальная и этическая неготовность к принятию этого события. Посмотрите, например, как тяжело проникает в общество идея клонирования. Создание людей с механическим телом, а особенно с улучшенным биологическим, многими будет расценено как присвоение человеком божественной роли Создателя. У этого мнения будет немало сторонников, и, возможно, понадобится не одно десятилетие для сглаживания социального и религиозного неприятия.
Сегодня мы находимся в самом начале развития биотехнологий. Сегодня очень трудно предсказать, каким будет (и будет ли) киборг будущего. Вероятнее всего, механическое тело будут делать максимально похожим на настоящее. Так что образ Робокопа так и останется невоплощённой в жизнь кинофантазией.
Россия 2045 - амбициозный проект группы российский исследователей стремящихся к эре Нео человечества. Человечество давно привлекала перспектива бесконечного существования, или цифрового бессмертия, и совсем недавно команда инициативных учёных смогла поставить задачи, реализуя которые, мы сможем уже к 2045 году получить бессмертие . Согласно исследованиям психологов лишь 2% людей к концу жизни могут сказать, что они прожили интересную и насыщенную жизнь, при этом успев сделать всё задуманное. С технологическим развитием человечества, постоянно растёт и продолжительность жизни, которая напрямую зависит от качества медицины и высоких технологий в различных областях науки . Главными причинами смертности являются болезни, с которыми до сих пор не удаётся справиться человечеству, но даже если все недуги будут побеждены, это увеличит продолжительность жизни лишь на 7 лет, тем временем человеческое тело запрограммированно жить в среднем около 120 лет. Все самые передовые биотехнологии обладают рядом недостатков, которые невозможно преодолеть:
- Генная терапия бессильна против диабета и сердечно-сосудистых заболеваний;
- Противовирусные вакцины, только совершенствуют вирусы, делая их более опасными;
- Операции по замене органов опасны для жизни;
- Воспроизведение человеческого мозга из стволовых клеток и перенос разума невозможен.
Радикальный путь продления человеческой жизни - Кибернетические технологии .
Повсеместное внедрение ведётся уже давно, например искусственную руку i-LIMB Pulse , способную выполнять самые мелкие и точные движения, с 2007 года получило 1200 человек, механическое искусственное сердце Total Artificial Heart с 2004 года было имплантировано 850 пациентам.
В конце 2010 года российский медийный холдинг New Media Stars взял интервью у полутора десятков ведущих российских ученых. Основная тема - способы радикального продления жизни человека. Специалистам был задан вопрос, может ли эта цель быть достигнута с помощью:
- искусственных органов;
- искусственного тела человека;
- моделирования работы мозга и психических процессов;
- переноса личности человека на искусственный носитель.
Так же учёным были предложены вопросы для обсуждения:
- Каковы наиболее вероятные сценарии развития цивилизации?
- Как технологический прогресс повлияет на культуру, политику, экономику, этику ?
- Нуждается ли технология в уравновешивающем ее развитии этики?
В итоге общения учёные пришли к выводу, что кардинальное продление жизни человека путём кибернетических технологий возможно. Для внедрения такого проекта потребуется немалое время для развития этики, культуры, мышления общества способного принять идею бесконечного существования.
В феврале 2011 президент New Media Stars Дмитрий Ицков при участии ведущих российских ученых основал акционерное общество "Корпорация Бессмертие" .
Цель Движения Россия 2045 и Корпорации:
- разработка кибернетических технологий кардинального продления жизни и расширения
технологических возможностей человека;
- формирование соответствующих им культуры и общественных ценностей.
Основные направления работы.
Проект «Аватар А»
Создание робота -копии человека, управляемого через интерфейс "мозг-компьютер". (Ярким примером данной технологии служит фильм «Суррогаты»)
Проект «Тело В»
Создание системы жизнеобеспечения мозга с целью продления жизни человека на 100-200 лет. В конце жизни мозг переносится в роботизированное тело с системой поддержки жизнеобеспечения.
Проект «Тело С»
Создание компьютерной модели мозга и психики человека методом обратного инжиниринга, разработка способа переноса личности и разума на искусственный носитель.
Сложно сказать, что в действительности нас ожидает в недалёком будущем, и как отнесётся человечество к столь спорным вопросам возможного бессмертия, но с уверенностью можно полагать, что эти идеи дадут огромный толчок развитию технологий, способных максимально увеличить продолжительность жизни человека.
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.
Загрузка...