Киборг - у многих ассоциируется c сюжетом фантастического фильма.
Вместе с тем, киборгизация, это наиболее емкий термин, определяющий одно из направлений которое может способствовать увеличению продолжительности жизни, по меньшей мере, в несколько раз, совсем не обязательно в ”кино-терминаторском” варианте.
Сегодня уже соединяют в единое работающее целое нервную ткань и элементы электронных устройств. Это сделало возможным создание искусственных органов: зрения, слуха, и протезов конечностей нового поколения, приближающихся по своей функциональности к естественным.
В перспективе гибридные схемы из комбинаций живых и неживых элементов позволят осуществить прорыв в медицине, заменяя поврежденные естественные биомеханизмы человека на искусственные имплантанты, управляемые нервной системой, либо даже частично подменяющие ее.
Образцы биоэлектронного симбиоза
Британский ученый Кэвин Уорвик на рубеже веков удивил общественность своими опытами по сращиванию человеческих нервов с компьютерными микросхемами.
Можно ли включать электрические приборы силой мысли?
Исследователь и вживил себе микрочип, настроенный на волну микросхемы электро выключателя. Теперь, чтобы осветить помещение, ему не нужно нажимать на кнопку или браться за дистанционный пульт. То же, с переключением программ телевизора.
Кэвин Уорвик
После Уорвику был вживлен в руку чип, способный поддерживать связь с компьютером. Передаваемой информации было достаточно, чтобы компьютеризованный дом профессора узнавал его и выполнял некоторые действия: открывал двери или включал персональный компьютер и.т.п.
Имплантация микрочипа. Затем Уорвик пошёл ещё дальше. Электронный чип длиной около 3 миллиметров был вшит в левое запястье, а 100 электродов вживлены в срединный нерв. Ученый надеялся доказать возможность передачи нервных импульсов компьютеру и их последующего воспроизведения.
Записав последовательность импульсов, которая порождает движение руки, и воспроизведя её, компьютер может заставить руку двигаться против воли человека.
Уорвик планирует имплантировать себе несколько микросхем, которые позволят улавливать ультразвук, инфракрасный свет, рентгеновские и радиоволны.
Искусственные конечности
Движениями управляет не только электроника, но и мозг человека. Это принципиальное отличие протезов нового поколения.
Искусственные руки и ноги нового поколения имеют одну существенную особенность, электроника напрямую контактирует с нервными окончаниями. Таким образом, соединяя протез с головным мозгом человека, заставляем вести его так, как вела бы себя настоящая рука, согласуясь с рефлексами.
Потенциально, по желанию заказчика, рука может быть в десяток раз сильнее (да и более умелой), чем настоящая.
Лондонская компания Shadow Robot разрабатывает автоматическую руку, которая должна будет действовать так же свободно, как и человеческая.
Радиоуправляемая крыса
Ученым из университета штата создан универсальный солдат - радиоуправляемая крыса. Она идет прямо, поворачивает, спускается и поднимается по лестнице и все по команде человека. Человек при этом может находиться на расстоянии до семисот метров. Разработчики уверены, что крыса практически идеальная основа для биоробота. Обычные роботы могут преодолевать препятствия, передвигаться по разным поверхностям, но не по всем.
А крыса, она живет на этой планете - она может двигаться где угодно, - убежден в уникальности своих подопечных профессор Санжив Тальвар.
Кроме того, теперь усовершенствованный грызун способен обнаружить взрывчатку за несколько десятков метров, а размеры позволяет ему пробираться в труднодоступные места.
Технология имплантирования электродов будет работать практически с любыми другими животными, птицами, пауками и.т.д.
Нейрокомпьютерный интерфейс
Уже синтезированы вещества, позволяющие соединить ряд живых нервных клеток с элементами кремниевого чипа.
Многим людям можно будет вернуть утраченные или изначально отсутствующие функции: зрение, слух, подвижность.
Эти функции также можно будет заметно усилить, по сравнению с обычными.
Гибридные элементы сделают реальностью киборгов, приближающихся, а в последствии и превосходящих по своим способностям человека. Пока сделан небольшой, но принципиальный шаг навстречу таким технологиям будущего.
Искусственное зрение
Возможно, первыми киборгами следует считать 15 слепых пациентов Балтиморского университета, которым в 90-е годы было имплантировано устройство, позволяющее видеть без помощи глаз.
Эти электронные приборы не позволяли различить газетный текст, но люди стали видеть свет и распознавать цвета.
Каждый раз, когда экран в глазнице слепого регистрирует какой-либо несложный объект, миниатюрная ЭВМ в дужке очков преобразует изображение в импульсы.
В свою очередь электроды "переводят" их в иллюзорное ощущение света, соответствующее определенному пространственному образу.
Предстоит еще много сделать, чтобы подобные системы искусственного зрения стали высокоэффективными приборами, приносящими реальную пользу не отдельным пациентам, а тысячам и тысячам слепых (подробнее об успехах в новостях сайта).
Предполагается, что если дальнейшие опыты пойдут успешно, искусственные глаза, по функциональности близкие к естественным, станут реальностью уже в ближайшие годы.
Искусственное Сердце
Конструкция первого механического сердца была разработана еще в конце 1930-х гг. русским хирургом Владимиром Демиховым. Устройство это представляло собой насос, приводящийся в действие электромотором. Эксперименты показали перспективность идеи как таковой.
Спустя 30 лет после этих опытов была проведена первая подобная операция на человеке. Цель ее была сравнительно скромной - дать пациенту возможность протянуть несколько дней в ожидании донорского сердца. В начале 1980-х гг. было создано устройство, рассчитанное на длительный период работы.
Все современные технологические достижения постарались воплотить в конструкции портативного искусственного сердца, специалисты американской компании Abiomed Inc. Устройство, получившее название AbioCor, представляет собой механический насос с внутренними клапанами и четырьмя трубками, которые соединяются с сосудами.
Питается этот титановопластмассовый агрегат от батареи весом менее двух килограммов, ее предполагается повесить пациенту на пояс.
Причем никакие провода из груди торчать не будут, поскольку энергия передается прямо через кожу. В этом отношении у AbioCor просто нет аналогов. Внешний блок питания транслирует радиосигнал, который преобразуется в электрические импульсы детектором, имплантированным в брюшную полость.
Батарея требует подзарядки каждые четыре часа, и на время ее замены подключается внутренний блок питания, рассчитанный на 30 минут автономной работы. Кроме всего прочего, система оснащена миниатюрным передатчиком, позволяющим дистанционно отслеживать параметры работы всего устройства.
Специалисты из Abiomed потратили на свою разработку 30 лет, но и сегодня они говорят, что удалось сконструировать лишь экспериментальную модель. Цель дальнейших исследований - создать искусственное сердце, способное работать до пяти лет (подробнее об успехах в новостях сайта).
Искусственное ухо
Давно ведутся работы и по созданию электронных устройств для людей, частично потерявших слух. Значительно сложнее вернуть человеку слух при полной его потере.
Обычно глухим вживляют в улитку внутреннего уха одноканальные электроды (вместо нервов), что позволяет им слышать, например, звуки телефонного или дверного звонка.
С появлением микропроцессоров возникла возможность обработки воспринимаемых звуков для выделения составляющих тональных сигналов, подаваемых на отдельные каналы многоканального аппарата искусственного слуха, синтезирующие первоначальные сигналы в слуховом участке коры головного мозга.
Обоняние
Пентагон выделил $3 млрд. на программу по созданию сенсора запахов. Компьютер-нос уже умеет с точностью до 97% различать несколько десятков запахов. Переход к промышленной модели займет около 5-ти лет.
Сейчас, основные усилия направлены на имитацию уже существующих систем организма человека, но, в принципе, кибернетическое тело совсем не обязательно должно имитировать человеческое, и быть ему адекватной заменой.