Ви б хотіли одним стрибком перелітати через автомобілі, помічати ворогів на відстані декількох кілометрів і згинати руками сталеві балки? Треба думати, що так, але, на жаль, це нереально. Поки нереально ...
Біоніка - прикладна наука, що вивчає можливість об'єднання живих організмів і технічних пристроїв, - сьогодні розвивається дуже швидкими темпами. Завдяки новітнім протезів та імплантатів, покращеної інтеграції з нервовою системою, а також компактним, але потужним джерелам енергії, людина зможе повністю перетворитися. Адже потенціал біоніки воістину безмежний ...
Прагнення володіти здібностями, що перевершують ті, що подарувала нам природа, сидить глибоко усередині кожної людини - це підтвердить будь-який тренер з фітнесу або пластичний хірург. Наші тіла володіють неймовірною здатністю до адаптації, але є речі, які їм не під силу. Наприклад, ми не вміємо розмовляти з тими, хто знаходиться поза межами чутності, ми не здатні літати, та й пляшку вина голими руками не всі з нас можуть відкрити. Тому нам потрібні телефони, літаки і штопори. Щоб компенсувати свою недосконалість, люди здавна застосовували різні "зовнішні" пристосування, однак з розвитком науки інструменти поступово зменшувалися і ставали все ближче до нас.
Крім того, кожен знає, що якщо щось трапиться з його тілом, то лікарі проведуть "ремонт", використовуючи найсучасніші медичні технології.
Якщо скласти разом ці дві прості концепції, ми зможемо отримати уявлення про наступний крок еволюції людини. У майбутньому лікарі зможуть не тільки відновлювати "пошкоджене" або "вийшли з ладу" організми, вони почнуть активно покращувати людей, робити їх сильніше і швидше, ніж це вдалося природі. Саме в цьому полягає суть біоніки, і сьогодні ми з вами стоїмо на порозі появи людини нового типу. Можливо, ним стане хтось з нас ...
Одним з багатьох прикладів, які ілюструють процес трансформації "зовнішніх" інструментів у "внутрішні" і переходу від лагодження до заміни, є око. Колись давно, якщо у людини псувався зір, йому доводилося з цим миритися. Потім були винайдені окуляри, що дозволили майже будь-якому повернути собі заповітну "одиницю". Далі були контактні лінзи, а ще трохи пізніше з'явилася технологія лазерної корекції, що дозволяє фізично усувати дефекти органів зору.
Однак все це, по суті, ремонт. Разом з тим ми багато століть вдосконалювали наші оптичні "інструменти": телескопи з'явилися ще в XVII столітті, тому сьогодні біоніка навчається покращувати зір, причому, що називається, "на місці" - безпосередньо всередині ока. Одні з найдивовижніших розробок у цій області проводяться у Вашингтонському університеті, де доцент кафедри електротехніки Бабак Парвіз поміщає різні сенсори та електричні схеми прямо на контактні лінзи. Мета цієї роботи - виготовити багатофункціональні лінзи, які не тільки допоможуть бачити, але також створять "покращену" реальність, користувач якої зможе збільшувати масштаб зображення, отримувати доступ до GPS-даних і інших джерел інформації. Коли ж такі лінзи потраплять в один з оглядів нашого журналу?
"Швидше за все, не в наступні десять років, але, безсумнівно, ще за нашого життя", - стверджує Парвіз. Втім, якщо появи комерційного зразка цієї системи ще доведеться почекати, то поліпшити свої очі ви можете вже зараз. Знаменитий американський гольфіст Тайгер Вудс вдався до допомоги лазерної хірургії і тепер бачить краще за більшість "звичайних" людей.
Коли Вудс провів своїм очам апгрейд, багато інших гольфісти захотіли послідувати його прикладу, тим самим підтвердивши один з головних принципів біоніки: "Якщо ти недостатньо хороший - виправ це!" Однак є місця, де перевагу над суперником набагато важливіше, ніж на майданчику для гольфу. Ми говоримо про поле бою. Саме тому англійських солдатів регулярно відправляють для поліпшення зору в спеціальну очну лікарню Мурфілд. Жартують, що після процедур бійці починають бачити так добре, що їм уже не потрібні оптичні приціли, і хоча це звучить кумедно, сама ідея явно заслуговує на увагу.
Очі - не єдині органи солдата, які можна вдосконалити. Армія США є лідером у розробці біонічних кінцівок. Раніше бійців, які втратили руку чи ногу, евакуювали і звільняли, але незабаром їх будуть постачати біопротезамі і повертати до ладу. "Ми хочемо, щоб рішення звільнятися чи залишатися в армії приймав сам солдатів, а не його поранення", - говорить Джен Уокер з Агентства передових оборонних дослідницьких проектів Міністерства оборони США (DARPA).
Найчастіше військовослужбовці втрачають ноги. Сьогодні ножні протези стали неймовірно складними. У моделі C-Leg німецької фірми Otto Bock і в Rheo Knee ісландської компанії Ossur використовуються гідравлічні приводи, мотори, мікропроцесори та інтелектуальне програмне забезпечення, завдяки чому ці пристрої дозволяють власникам з комфортом ходити по різних поверхнях.
Головний мінус таких протезів - їх "зовнішній" характер. Тобто користувачеві доводиться носити їх, як одяг, а через деякий час вони неминуче зношуються і стають дуже незручними. І тут біоніка знову пропонує вихід - остеоінтеграція: зрощування штучного модуля і кістки. Гордон Блан з Університетського коледжу Лондона є одним з провідних дослідників у цій галузі. У своїй лабораторії він робить пористі титанові імплантати, які ефективно зростаються з шкірою, м'язами і кістковою тканиною, стаючи в результаті невід'ємною частиною організму носія.
Але якщо з стегнами і гомілками все відносно просто, то зі ступнями справи йдуть набагато складніше. Одне з існуючих рішень - PowerFoot One. Ця система, створена за фінансової участі Науково-дослідного центру телемедицини та передових технологій США (TATRC), використовує складну гідравліку для імітації основних положень, які приймає стопа, коли людина йде, зупиняється, повертає або танцює. Звичайно, PowerFoot One ще далеко до справжньої стопи, але роботи не припиняються ...
"У майбутньому з'явиться можливість створення штучних частин тіла, що перевершують природні", - вважає професор Массачусетського технологічного інституту Х'ю Херр, чия лабораторія винайшла PowerFoot One. Ще одна цікава розробка - спортивний протез Cheetah Flex-Foot, який здобув широку популярність завдяки історії Оскара Пісторіуса, знаменитого спортсмена з ампутованими ногами. Міжнародна федерація легкої атлетики відсторонила Пісторіуса від змагань зі звичайними суперниками, вважаючи, що карбонові J-образні "ноги" забезпечують бігуну необгрунтовану перевагу, оскільки, працюючи як пружини, вони накопичують енергію при стисненні і видають 90% цієї енергії при розпрямленні. Це звучить переконливо, але спортивним чиновникам варто було б знати, що нормальна людська нога повертає понад 200% енергії ...
"Штучні кінцівки можуть якісно виконувати певні завдання протягом коротких періодів часу, - розповідає Піт Мур, автор дослідження з біоніки, названого" покращують себе ", - однак їм не під силу імітувати всі функції своїх природних аналогів, вони недовговічні, а також не здатні до регенерації ".
Професор Енді Травня, який є не тільки вченим, а й колумністом газети The Guardian, а також експертом з техніки і культури, додає: "Біонічні системи дуже специфічні. Пісторіус може швидко бігати на своїх протезах, але йому нелегко стояти на них без підтримки". А що якщо вони зламаються? Погодьтеся, ми рідко усвідомлюємо, наскільки універсальні наші природні частини тіла, а також те, що наш організм уміє самостійно "лагодити" їх.
Втім, впадати у відчай не потрібно - бионические органи поки ще знаходяться на початковій стадії розвитку. Перші мобільні телефони теж були призначені виключно для здійснення дзвінків, а сучасні моделі служать нам в якості записників, щоденників, камер, навігаторів і багато чого іншого. Якщо розробники зуміли зробити багатофункціональними мобільники, то напевно подібне вдасться їм і у випадку з штучними кінцівками.
Основне завдання - визначити всі функції цієї ноги і втілити їх у штучної. Безліч біонічних пристроїв, в тому числі Flex-Foot і PowerFoot One, поки що не схожі на свої природні прототипи, проте скоро ця проблема буде вирішена завдяки штучній шкірі. Наприклад, протез руки i-LIMB Hand, створений компанією Touch Bionics, покритий дивно природної імітацією шкіри. Винахідник i-LIMB Девід Гау вважає, що штучні частини тіла одного разу перевершать справжні за своїми естетичними властивостями. І дійсно, хто знає, що саме ми будемо вважати привабливим у майбутньому ...
Сьогодні є чимало чоловіків, яким подобається силіконові груди, а, можливо, через кілька років вони будуть звеличувати гідності штучних ніг, рук, лімфатичних залоз і мізків. До речі, багато військових з біонічними протезами краще не приховувати їх і виглядати подібно Термінатора. Для таких "естетів" Touch Bionics пропонує i-LIMB у прозорому корпусі. І в цьому є сенс: як ви думаєте, хто більше налякає супротивника на полі бою - що йде на нього людина або кіборг?
Незважаючи на існування i-LIMB, технології створення штучних рук до недавнього часу значно відставали від розробок у галузі ножних протезів. Але так було до появи надсучасної біонічної руки Luke Arm, створеної Майклом Голдфарбом з Університету Вандербільта і компанією Deka Research. Luke Arm названа на честь знаменитого ампутанти Люка Скайуокера з "Зоряних воєн". Незважаючи на те, що Luke Arm не має вбудованого світлового меча, вона в десять разів сильніше аналогічних моделей, оскільки замість акумуляторів і електромоторів оснащена мініатюрним ракетним двигуном, що працює на перекису водню. Управління побудоване на технології м'язової реіннерваціі дозволяє пацієнтові віддавати протезу уявні команди.
Штучні кінцівки - це чудова новина для тих, хто втратив природну частину тіла, але чому б не дати суперможливості здоровим людям? Для цього були придумані екзоскелети - пристрої, що збільшують силу і витривалість користувача.
Японська корпорація Cyberdyne носить те ж ім'я, що й компанія, що почала ядерний Армагеддон і нацькувала на людей армію роботів-вбивць у фільмах про Термінатора (сподіваємося, що такий збіг - не привід для занепокоєння). Cyberdyne створила HAL - екзоскелет для літніх японських фермерів, які в силу віку не можуть самостійно обробляти свої поля. Але це в миролюбній Японії, а в США компанії Sarcos і Raytheon розробили екзоскелет, що дозволяє власникові піднімати предмети вагою до 95 кілограмів, причому робити це знову і знову до виснаження заряду акумулятора (а це поки що серйозна проблема для подібних систем).
Лідером же є фірма Berkeley Bionics, чий пристрій HULC було запущено у виробництво в поточному році. HULC - повнофункціональний екзоскелет для нижніх кінцівок, що дає користувачеві можливість переносити ті ж самі 95 кілограмів вантажу.
Всі ці гаджети прекрасні, але серед завдань, що виникають при спробах зімітувати функції людських органів, найскладніша - це створення ефективної системи управління. Для автомобілів придуманий кермо, для комп'ютерних ігор - джойстик, а як бути з рукою або ногою? До останнього часу повсюдно використовувалися різні рішення, в основі яких лежав джойстик, але зараз з'явилися два нових перспективних підходу. У першому випадку пацієнт рухає різними м'язами і таким чином "повідомляє" біонічним компонентів, що вони мають робити. У другому управління здійснюється безпосередньо - подумки.
Перший метод застосовується в i-LIMB. Ось як це працює: людина напружує певні м'язи; підключені до них датчики сприймають електричні сигнали, які змушують м'язову тканину скорочуватися (міоелектричних імпульси, якщо називати речі своїми іменами); а датчики в свою чергу, передають команди протезів. Більш досконала версія цієї системи розробляється в лабораторії Тодда куіка в Чиказькому інституті реабілітації і називається "спрямованої м'язової реіннерваціі".
Підхід куіка увазі використання власної нервової системи людини: нерви, які до травми йшли до ампутованим кінцівкам, "підключають" до м'язів грудей. Оскільки раніше ці нерви контролювали руку, мозок продовжує думати, що вони все ще роблять те ж саме. Ну а оскільки м'язи грудей влаштовані так, що-б багато рухатися, датчикам простіше приймати міоелектричних імпульси саме від них. Отже, коли мозок активізує певний нерв, м'язи грудей скорочуються і посилають протезам виразний електричний сигнал. "Я просто думаю про те, як рухаю своєю рукою, і вона мене слухається", - розповідає один з пацієнтів куіка, якому встановили Luke Arm.
Однак головна мета подібних досліджень - створення нейрокомпьютерной інтерфейсу (МКІ), перші прототипи которогоуже зараз проходять тестування на людях. Імплантати BrainGate виробництва компанії Cyberkinetics допомагають декільком пацієнтам управляти своїми кінцівками силою думки. Кевін Уорвік наочно довів життєздатність цієї концепції, взявши під контроль роботизовану руку за допомогою імплантату BrainGate, підключеного до нервової системи. А раз мозок тепер здатний давати команди біонічним органам, то було б непогано, щоб цей зв'язок мала двосторонній характер. Тоді ми б не тільки могли наказувати кінцівкам рухатися швидше або повільніше, повертати вліво і вправо, але також брали б сигнали, що йдуть у зворотному напрямку. Це дозволило б "відчувати" поверхню під ногами і знати, коли потрібно припинити стискати руку в рукостисканні.
Передача імпульсів у мозок - це фактично завантаження інформації. При такому погляді на речі перед вченими відкриваються воістину безмежні перспективи. "Ми поки ще далекі від того, щоб закачувати дані прямо в мозок і наповнювати голову знаннями, як це робили герої" Матриці ", - говорить Десні Тан з Microsoft, - але я з нетерпінням чекаю, коли ми почнемо це робити. Ось чому наша компанія інвестує в нейроінженерние проекти вже сьогодні ". Енді травня мріє приблизно про те ж: він з упевненістю дивиться в майбутнє і бачить той день, коли "біочіпи допоможуть нам стати універсальними інформаційними системами".
Навчившись покращувати звичайні людські функції (такі як біг, підйом і перенесення предметів, здатність бачити і чути), вчені займуться апгрейдом органів почуттів і створенням нових можливостей. На практиці це втілиться в інфрачервоному або ультразвуковому баченні, підключенні мозку до GPS, а також прямому уявному доступі до так званих хмарним комп'ютерних систем.
До речі, ми ж навіть не торкнулися теми генної інженерії та нанотехнологій, які дозволять створювати неймовірно маленькі самокопіюються пристрої, такі як робот на основі ДНК, розроблений в Нью-Йоркському університеті.
А ви чули про респіроціта, якого винайшов Роберт Фрайтас з американського Інституту молекулярної технології? Це Біоніческій аналог червоного кров'яного тільця - еритроцита. Наноробот респіроціт здатний переносити в 236 разів більше кисню, ніж звичайна кров'яна клітина, тому з такою "кров'ю" ви більше ніколи не відчуєте втому. "Можливо, респіроціти з'являться вже в другій половині 20-х років нинішнього століття, - вважає Фрайтас, - а нанороботи отримають широке застосування в медицині в 2030-х".
У такому утопічному майбутньому ми перетворимося на складні інформаційні системи з надможливостями, а сьогоднішні «здорові» люди будуть здаватися нам неповноцінними. Однак це може призвести і до неприємних наслідків. Можливо, знадобляться правові механізми впливу на "улучшенцев", покликані не допустити їх домінування над заляканими войовничими "нормальний". Хоча стривайте ... це ж сценарій "Людей Ікс". Стало бути, можна сподіватися, що все обійдеться ...