Создание киборга. Синтетическая кожа для киборгов

Еще совеем недавно слово «киборг» (кибернетический организм) было известно лишь ученым и любителям фантастики. Сам термин появился в 1980 года с легкой руки занимавшихся проблемой выживания человека вне Земли инженера Манфреда Клайнса и психиатра Натана Клина.

Новое слово пришло в литературу и зазвучало с экранов. Своей широкое известностью «киборг» обязан фильму «Робот-полицейский». Человек-машина Алекс Мэрфи поставил перед человечеством вопрос: существует пи реальная возможность превращения людей в кибернетические организмы?

Потеря какой-либо части тела всегда тяжело воспринимается человеком. И не только из-за утраты определенных функциональных возможностей, но и из-за тягот публичной инвалидности. Еще в Древнем мире люди создавали приспособления, имитирующие отсутствующие органы: искусственные зубы и даже челюсти, стеклянные глаза и ножные протезы. Но искусственную руку долгое время сконструировать не удавалось. И только в 1509 году был изготовлен первый протез, владельцем которого стал немецкий рыцарь Гетц фон Берлихинген, прозванный Железной рукой.

Истинным отцом протезирования считается Амбруаз Паре. Не имеющий медицинского образования подмастерье брадобрея в 1536 году отправился на войну, где совершил революцию в полевой хирургии. Например, заливание огнестрельной раны кипящей ольховой смолой он заменил обработкой снадобьем из яичного желтка, розового масла и скипидара. А при ампутации конечностей вместо прижигания культи стал накладывать жгуты. Главное же сконструировал несколько вариантов протеза руки. И если первые модели выполняли лишь важнейшую для конкретного человека функцию (например, в протезе для писца был специальный держатель пера), то к концу жизни Паре создал искусственную руку, каждый палец которой приводился в действие системой микроскопических рычажков и шестеренок. Этот протез и положил начало дальнейшему развитию протезирования, не просто имитирующего наличие утраченного органа, но и функционально соответствующего ему.

Так началась эра объединения человека и техники в одном теле.

Протезы сегодняшнего дня язык не поворачивается называть протезами. Вставная челюсть в своем современном виде стала предметом зависти даже для обладателей полного комплекта натуральных зубов. Ради «голливудской улыбки» люди безжалостно заменяют их имплантатами.

Если раньше протезы конечностей реагировали только на движение уцелевшей части руки или ноги, то электроника современных аналогов напрямую совмещена с нервными окончаниями - то есть протезы приводятся в движение сигналами головного мозга. Как живые работают и силиконовые мышцы, только их питает не кровь, а встроенный пневмоаккумулятор.

Функцию органа зрения в полной мере выполняет искусственная кремниевая сетчатка (ИКС), состоящая из 3,5 тысячи микроскопических клеток, преобразующих падающий на них свет в поступающие в мозг электрические импульсы.

Множество микроскопических электродов заменяют поврежденные чувствительные волокна внутри органа слуха и передают акустические сигналы в мозг человека не хуже, а то и лучше своего природного аналога.

И это далеко не весь список человеческих «запчастей»: от искусственных волос и ногтей до искусственного сердца и легких… При этом человека, оснащенного подобным арсеналом, почти невозможно отличить от «натурала». И это уже дает основание говорить о совместной эволюции человека и техники в кибернетический организм. То есть современное протезирование по сути уже является началом «киборгизации» (этот термин используется для описания процесса превращения человека в киборга).

Те, кто представляет собой систему «человек-машина», то есть киборги, уже среди нас - и с каждым годом их будет больше. Развивающиеся технологии позволяют не только восстановить утраченные, но и обрести новые, ранее неведомые человеку способности. Похоже, к середине XXI века люди так же свободно, как сейчас покупают бытовую технику или автомобили, смогут приобретать не просто запасные органы но и «экзотику»; глаза, видящие радиоволны; уши, воспринимающие ультразвук; вспомогательные «приставки» для мозга; конечности, позволяющие превысить любые атлетические рекорды, и тому подобное, А главное, время от времени «запчасти” можно будет менять, что по сути означает вечную жизнь.

Но не стоит бурно радоваться грядущему „бессмертию“. Как сказал Михаил Жванецкий: „У нас все есть, но не всем хватает“… Специалисты из Института кибернетики города Рэдинг (США) подсчитали, во сколько обойдется вживление человеку искусственных имплантов взамен или в помощь износившимся органам. Если в середине восьмидесятых годов суммарная цена основных „запчастей для тела“ составляла 6 000 000 долларов, то в наши дни благодаря подешевевшим технологиям она снизилась в 40 раз и колеблется в пределах $160 000. А именно: электронное ухо - $15 000, глазной протез из стекла - $300, локтевой сустав - $2000, протез кости бедра с суставом - $15 000, искусственное сердце - $50 000, искусственное легкое - $35 000, керамическая челюсть - $20 000 и так далее.

Сегодняшняя „дешевизна“ расширила круг возможных пользователей благами технологически нового протезирования. Но круг все равно останется кругом, за пределами которого названные суммы - нечто из области фантастики.

Невозможно не заметить, что в представленном прейскуранте отмечены далеко не все произведения кибернетических технологий. Где здесь, например, ИКС? Вместо нее мы видим всего лишь стеклянный глаз. При этом список уже зашкаливает за 140 000 долларов, то есть на все остальное в „протезной потребительской корзине“ остается менее 20 000. И в эту сумму новейшие протезы отсутствующих конечностей, почек, желудка, кишечника и т. д. явно не укладываются. Впрочем, кто сказал, что 160 000 долларов - это предел? Для желающих приобрести сверх возможности и вечную физическую молодость ограничений нет. Разумеется, при наличии достаточного количества денег…

А это означает, что рано или поздно на планете появится новая каста киборгов, которые и физически, и материально превзойдут остальное население планеты. Кому же, как не им, править миром?!

Уже сегодня синтетические протезы и импланты помогают продлить жизнь каждого десятого жителя высокоразвитых стран. Кардиостимуляторы, дефибрилляторы, сердечные клапаны, коленные суставы - это уже реалии нашего времени.

Крупнейший аналитик современности, профессор отдела прикладной математики и теоретической физики Кембриджского университета Стив Хокинг уже более 30 лет прикован к специальной коляске, а после удаления гортани общается с миром с помощью компьютера, синтезирующего человеческую речь. Неизлечимая болезнь, при которой постепенно гибнут двигательные нейроны, не добралась лишь до сохранившего некоторую подвижность указательного пальца правой руки знаменитого физика - с его помощью он управляет компьютером.

На международной конференции по робототехнике в Торонто Стив Хокинг, вникший в вопрос киборгизации глубже и трагичнее других аналитиков, заявил, что эксперименты по вживлению микрочипов в человеческое тело и замена естественных органов на искусственные через 20-30 лет завершатся полной победой человека-киборга над гомо сапиенс…

Но корень проблемы кроется не а новинках, которые предлагает технический прогресс, а в том, что нравственное совершенствование людей отстает от темпов развития техники. Ведь сама по себе замена больных или поврежденных органов на их технические аналоги - это реальная победа человечества. Но при отсутствии четких нравственных критериев и установок непременно найдутся люди, которые захотят заменить свои еще здоровые органы на более совершенные. Единожды начавшись, процесс будет развиваться лавинообразно, пока не поделит человечество на два лагеря - богатых киборгов (тех, у кого хватило денег на улучшение своего тела) и бедняков-натуралов. И это изменит наш мир не в лучшую сторону, поскольку будет более болезненным, чем просто разделение на богатых и бедных. Отец протезирования Амбруаз Паре любил говорить: „Лечит Бог - я только перевязываю раны“. Но в действительности он первым шагнул на дорогу, по которой сегодня движется наука, вступившая в соревнование с Творцом.

С транспьютерами все более-менее понятно. Создается некая архитектура, в которую можно втыкать кучу отдельных траспьютерных блоков, на каждом из которых есть процессор и еще кое-что. Дальше с помощью этих блоков можно организовывать параллельные вычисления, так или иначе распределяя вычислительные ресурсы между одной или несколькими задачами.

С нейрокомпьютерами несколько сложнее. В отличие от транспьютеров, нейрокомпьютер - сейчас это в основном не аппаратное, а скорее программное понятие. Оно в корне меняет весь процесс программирования, и делает его похожим на процесс нашего мышления (хотя, признаться, вокруг того, как мы мыслим тоже идут споры). Толчком к развитию нейрокомпьютинга послужили биологические исследования. Типичный нейрокомпьютер состоит из большого числа параллельно работающих простых вычислительных элементов (нейронов). Элементы связаны между собой, образуя нейронную сеть. Они выполняют единообразные вычислительные действия и не требуют внешнего управления. А большое число параллельно работающих вычислительных элементов обеспечивают высокое быстродействие.

Собственно это и есть тот шаг, которого так боялись создатели «Терминатора». Нейрокомпьютеры в корне отличаются от традиционных ЭВМ. Программист нейрокомпьютера не пишет программ, он обучает компьютер подобно тому, как родители обучают своего ребенка. Процесс чем-то напоминает к примеру известное математикам линейное программирование, когда не задается алгоритм, а идет корректировка весов связей, «правил поведения» нейрокомпьютера. После такого обучения нейронная сеть может применять полученные навыки ко входным условиям (или, как говорят, «сигналам»), подобно тому как и мы применяем свои знания для жизни в окружающем мире.

Есть и еще одно "но" - способность к самообучению . Но этот рубикон перейден уже очень давно, и ни для одного программиста самообучающаяся программа - не предмет удивления. На этом принципе сейчас построена каждая база данных.

Некоторые ученые высказывают к примеру предположения, что если магистральная линия развития компьютерной техники перейдет с традиционной фон-Неймановской на нейроархитектуру, то ДОСТИЖЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОМ УРОВНЯ СЛОЖНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО МОЗГА СЛЕДУЕТ ОЖИДАТЬ ГОРАЗДО РАНЕЕ 2020 ГОДА. И тогда то, что ученые называют «искусственным интеллектом», будет создано. Но вне зависимости от того, является или нет эта линия развития компьютеров магистральной, такие компьютеры существуют и развиваются.

Далее в дело вступают нанотехнологии, переводящие процесс создания нейрокомпьютеров в область наноразмеров, и значительно уменьшающие размеры элементов нейрокомпьютеров, что влечет за собой существенный рост их производительности и ИНТЕЛЛЕКТА. Эти технологии с успехом начинают применяться уже сейчас.

Сообщества, роботы-сообщества и симбиоты

Схематично обрисовав в прошлом выпуске основные разновидности искусственных существ, я намеренно не стал рассматривать такую существеннейшую часть их организации, как способность их группировки в сообщества. А между тем, это очень существенный вопрос. Никого не пугает одна саранча. Но если идет стая саранчи, то это уже не безобидное насекомое, а природный катаклизм.

Многие известные нам существа живут в сообществах, больших или малых. Муравей живет в муравейнике, волки - в стае, коровы - в стадах, лошади - в табунах и так далее. Человек живет в обществе.

Что же до искусственных существ, далеко идти не надо. Именно сейчас Вы и находитесь в одном из таких сообществ - в Интернете, сообществе роботов. В основном здесь встречаются программные роботы (например веб-серверы, поисковые роботы, IRC-боты, игровые роботы и т.п. электронный народ), но есть конечно и обычные роботы, для которых интернет - неплохое средство связи.

Роботы, конечно, постоянно взаимодействуют между собой (например IRC-бот общается с сервером IRC, а поисковый робот - с web-серверами) и используют Интернет как средство перемещения. Например если вы устанавливали Internet Explorer 4й версии и выше не с CD-ROMа, а напрямую из сети, вам наверняка запомнился робот-установщик, который принимал эту программу по частям на ваш компьютер, при обрывах производил докачку, а после завершения передачи компонент запускал программу инсталляции. Используют Интернет как транспортное средство и вирусы. Впрочем последние в основной своей массе даже не догадываются об этом, а просто прицепляются к файлам и путешествуют таким образом вместе с ними по всем носителям и местам хранения.

Разумно было бы предположить что сообщества роботов могут иметь несколько степеней организации , от простой толпы до единого составного организма.

В сообществе, близком к состоянию толпы, роботы используют интернет в основном как средство связи и транспортное средство (т.е. для передачи информации). Они вполне могли бы обойтись и без такого сообщества, но с ним попросту удобнее и быстрее обмениваться информацией. Безусловно, в основном все сети (в том числе и Интернет), прошли такую степень организации - на начальном этапе своего развития.

Затем наступает время, когда роботы начинают использовать сообщество более активно, начинают все тесней взаимодействовать друг с другом, и вот появляется все больше интеллектуальных роботов, которые созданы для жизни в этом сообщества, и смысл существования которых без сообщества теряется (в Интернете например - поисковые роботы, базы данных, многие экспертные системы, в Фидонет - FAQ-серверы, тоссеры, в локальных сетях - СУБД). Интернет сейчас похоже прошел и эту стадию развития. Потом, видимо, наступает момент, когда сообщество начинают воспринимать как единое целое (как сейчас многие воспринимают WorldWideWeb как одну огромную базу данных). Кажется именно в начале этой ступени своего развития находится Интернет.

Ну и, наконец, сообщество перестает рассматриваться всеми как группа организмов, становится единым целым, и не может существовать в виде отдельных роботов. Примером могут служить транспьютеры.

И тут наступает черед перейти к двум другим понятиям - к понятию симбиоза роботов и к понятию робота-сообщества.

Симбиоз - это сожительство двух организмов разных видов, обычно приносящее им взаимную пользу. Понятие это разумеется пришло из биологии. Типичным примером симбиоза является например симбиоз муравья и тли. Муравьи пасут тлей и заботятся о них в меру своих возможностей, и доят их. Такое существование идет на пользу им обоим. Разумные существа вступают в симбиоз чрезвычайно легко. Собственно это одно из основных свойств разумных существ. Опыт человечества в этом плане показателен. Еще на заре своего развития человек приручил множество животных, которым дал уход и кров, и от которых получил молоко, мясо, яйца, пух, перья, шкуры, способность быстро передвигаться, и много-много чего еще.

Сейчас, на заре нового тысячелетия, человек создал нечто новое - искусственных существ. И тут же оказался в симбиозе с ними. Сейчас наше взаимодействие идет на пользу и нам и им. Нам это дает все то, что мы получаем от роботов: автоматизацию производства, доступ к базам данных, удобные и дешевые средства коммуникации, новые средства дизайна, новые технологии в прессе и тому подобные вещи - фактически все, что мы получаем от компьютеров. Им это дает развитие, совершенствование, обслуживание. Такое взаимодействие обеспечивает и им и нам выживание в современном мире.

Станислав Лем, а также некоторые другие фантасты, в своих произведениях неоднократно рассматривали и такие интересные организмы, как роботы-сообщества. Такой робот получится, если сообщество роботов интегрируется в единый организм настолько, что его можно будет считать единым существом. Такова (как я уже пару раз замечал выше) транспьютерная технология. Ввиду этой своей особенности такие роботы-сообщества имеют несомненные преимущества перед обычными: они обладают большей способностью к выживанию, все мыслительные операции проделывают обычно быстрее, их архитектура больше приспособлена к параллельной обработке данных, а если снабдить составные части такого робота способностью к самостоятельному перемещению, то такое составное существо могло бы менять свою конфигурацию в зависимости от потребностей.

Можно предположить, что внутренняя организация робота-сообщества могла бы быть весьма похожа на организацию государства. Так, для его существования понадобилось бы безусловно что-то, что взяло бы на себя координирующую роль (правительство?), часть органов - для организации средств защиты от внешней среды (армия?), и т.п.

А существа ли они?

Помните спор в повести братьев Стругацких "Понедельник начинается в субботу"? Эдик Амперян и Витька Корнеев спорят о том, возможна ли небелковая жизнь. Эдик отрицает небелковую жизнь, на что Витька Корнеев не смущаясь создает щелчком пальцев "существо, похожее на ежа и на паука одновременно". Эдик опровергает его аргумент, называя это существо нежитью, то есть продуктом жизнедеятельности магов, который существует только постольку поскольку существуют маги. Тогда Корнеев щелчком пальцев создает уменьшенную копию самого себя, эта копия также щелкает пальцами и создает еще меньшую копию, та тоже щелкает пальцами, и т.д.

Неудачный пример, - сказал Эдик с сожалением. - Во-первых, они ничем принципиально не отличаются от станка с программным управлением, во-вторых, они являются не продуктом развития, а продуктом твоего белкового мастерства. Вряд ли стоит спорить, способна ли дать эволюция саморазмножающиеся станки с программным управлением.

Много ты знаешь об эволюции, - сказал грубый Корнеев. - Тоже мне Дарвин! Какая разница, химический процесс или сознательная деятельность. У тебя тоже не все предки белковые. Прапрапраматерь твоя была, готов признать, достаточно сложной, но вовсе не белковой молекулой. И может быть, наша так называемая сознательная деятельность, есть тоже некоторая разновидность эволюции. Откуда мы знаем, что цель природы - создать товарища Амперяна? Может быть, цель природы - это создание нежити руками товарища Амперяна. Может быть...

Понятно, понятно. Сначала протовирус, потом белок, потом товарищ Амперян, а потом вся планета заселяется нежитью.

Именно, - сказал Витька. - А мы все за ненадобностью вымерли.

А почему бы и нет? - сказал Витька.

У меня есть один знакомый, - сказал Эдик. - Он утверждает, будто человек - это только промежуточное звено, необходимое природе для создания венца творения: рюмки коньяка с ломтиком лимона.

А почему бы в конце концов и нет?

А потому, что мне не хочется, - сказал Эдик. - У природы свои цели, а у меня свои.

Как это ни странно, но таковы в общих чертах все современные споры на тему, являются ли человеческие творения организмами и живыми существами. Почему бы и не называть это жизнью? Ведь основой любого организма являются те же атомы, из которых состоит неживая материя. Клетки, из которых состоят живые существа, бывают самых разных видов и размеров. Известно также, что в них заложена генная программа, которая подчиняет себе процесс жизни, развития и деления клетки. Именно клеточная активность служит для многих необходимым мерилом того, возможно ли признавать организм живым. А между тем нас можно рассматривать как биороботов. В нас, в нашей генной программе, заложено наше развитие, наши биологические черты, цвет волос, рост, овал лица, склонность к полноте или худобе. Там запрограммирована даже наша биологическая смерть.

Но определение живой материи как состоящей из функционирующих клеток - это постулат. Почему бы и не допустить возможность построения живого организма из других "кирпичиков"? Те, кто не допускает существования иной жизни, кроме основанной на клеточной структуре, следуют тому постулату, что живая материя может состоять исключительно из клеток (на белковой основе). Но постулат на то и постулат, что он не требует доказательства. Евклид постулировал, что параллельные прямые не пересекаются. Лобачевский убрал этот постулат, и получил новую геометрию, которая также непротиворечива и тоже нашла применение. Эта новая наука расширила наши познания об окружающем мире.

Точно так же признание возможности неорганической жизни существенно расширят наши познания. Тем, кто не допускает такой возможности, можно смело сказать: с вашей точки зрения это - не жизнь. Но это недоказуемо. Более того, обратившись к истории язычества, мы найдем, что когда-то, давным-давно, люди считали одушевленной все проявления природы, в том числе и те из них, которые сейчас считаются неживой природой. Для наших предков живыми были и камни, и речка, и ветер. Наши предки жили в гармонии с природой, мы же считаем половину ее неживой, мертвой и возможно именно поэтому пришли сейчас к тем многим потерям, что мы сейчас имеем.

Техноцивилизация

Итак, я пытаюсь убедить Вас в том, что вполне возможна ситуация, при которой компьютеры однажды осознают свое «я», и возможно сделают из этого какие-то выводы. Каков же будет новый порядок Земли после осознания машинами этого своего «я»? Будет ли это трагедией для них или для нас, или мы сумеем найти общий язык? Приведет ли это к появлению роботов из фильма «Терминатор», или эти роботы будут такими как Джонни-7 из «Короткого замыкания»?

300 лет назад на планете начала формироваться техногенная цивилизация. Плоды ее развития (и хорошие, и плохие) мы наблюдаем сейчас и говорить о них здесь не будем. Собственно гораздо забавнее и интереснее кажется сам факт того, что после миллионов лет плавного и очень медленного развития техника за какие-то несчастные 300 лет поднялась на те высоты, на которых сейчас находится.

Давайте же попытаемся хотя бы найти несколько причин, которые послужили «катализаторами» техноцивилизации. На протяжении этих 300 лет такими катализаторами были:
осознание необходимости разбиения процесса изготовления изделия на составные части;
осознание необходимости развития науки;
развитие и появление новых средств связи и массовой информации;
появление непрерывного, конвейерного способа производства и другие, и тому подобные...

В конце концов, во второй половине XX века на арене появились компьютеры. Поначалу неповоротливые, огромные и маломощные, затем они уменьшились в размерах и увеличили свой интеллект.

Как раз к этому времени техногенная цивилизация столкнулась еще с одной проблемой: она перестала успевать сама за собой . Новые технологии стали появляться столь часто, что люди перестали успевать осмыслить и воплощать их в практику - только они успевали это сделать, как буквально через два-три года технология устаревала, и пора было переходить на новую, если конечно производитель хотел устоять в жестких условиях конкуренции.

Особенно четко выявились эти недостатки в странах "социалистического лагеря", как писала тогда пресса. Многие москвичи еще прекрасно помнят очереди за импортными товарами в московских магазинах - кухонными комбайнами, люстрами, мебелью... Ведь собственное производство работало по-старинке.

В таких условиях производитель был вынужден отказываться от немобильных и трудно реорганизуюемых производств прошлого. Волей-неволей, производства становились мобильными (с точки зрения реорганизации) и более универсальными. На них появились сперва станки с ЧПУ, потом роботы, потом целые конвейеры на основе роботов. Управление процессом производства также перешло к "искусственным мозгам" - роботам и компьютерам.

Производительность, качество, объем выпуска продукции увеличились, и предприятия смогли выжить в условиях быстро развивающихся технологий.

Но в 90х годах условия развития техноцивилизации опять изменились. На сей раз эти изменения достигли технологий исследований. Ученые (после первых опытов 80х) вовсю стали использовать компьютеры дома, а в мир пришла Всемирная Паутина, World Wide Web. Фантасты в очередной раз оказались правы - была создана всемирная база данных. В ней в любой момент можно найти все что угодно - от рецептов по приготовлению пирожных, до описания принципов работы тех же суперсовременных процессоров и сложнейших компьютерных технологий.

Человек доверил свои знания и инструменты исследования компьютерам и роботам . И поэтому с начала 90х годов настала новая эпоха в развитии техноцивилизации Земли - киберцивилизация , симбиоз цивилизаций робота и человека. Собственно текущий этап цивилизации хорошо описывает фраза: «искусственные существа уже появились, искусственный интеллект - пока нет».

Как и любая цивилизация, киберцивилизация обладает своей культурой. Первый заметный всплеск ее был пожалуй связан с появлением в США фрикеров - взломщиков телефонных сетей. А это в свою очередь началось пожалуй с обычного детского развлечения - телефонных шалостей. Многие будущие фрикеры начинали именно с этого. Признайтесь, наверное и вам хоть раз в жизни довелось набрать наугад телефонный номер и поговорить с тем, кто поднимал трубку на другом конце провода?

В начале 70х в США в процессе модернизации телефонных сетей стали появляться первые электронные АТС. И тут же эти АТС стали использовать фрикеры. Их основным орудием в начале 70х были так называемые «синие ящики». «Ящик» испускал высокотональный свист на частоте 2600 герц, который переводил аппаратуру AT&T в режим операций дальней связи. Далее, используя последовательности различных сигналов из «ящика» звонивший мог связаться с любым из уголков земного шара.

Существенным атрибутом киберкультуры 70х стала конференц-связь. Позвонив на специально отведенный телефонной компанией номер, арендованный организатором конференции, можно было говорить одновременно с несколькими другими звонившими.

Многие фрикеры взламывали телефонные сети совсем не для того, чтобы просто переговорить со своими знакомыми по межгороду. Их привлекала сама процедура взлома, антураж, с ней связанный, ореол тайны, а также ощущение могущества, ощущаемое человеком, который может свободно и когда захочет общаться с людьми со всего света. Процедура взлома стала для них культовой, а их общество стало первой неформальной волной киберкультуры, так же, как первой волной «формальной» киберкультуры стала конференц-связь. Культура всегда делилась на формальную и неформальную; не обошло это стороной и киберкультуру.

Так, ходили легенды про некоего Джона Дрейпера, якобы первым обнаружившего, что тоновый сигнал игрушечного свистка из набора подарков для детей «Капитан Кранч» заставляет аппаратуру AT&T переходить в режим дальней связи. Другому фрикеру, слепому по имени Джо, с восьмилетнего возраста свистком служили его собственные губы.

Естественно, телефонные компании боролись с фрикерами. Они изобретали всякие хитроумные устройства для отслеживания звонков фрикеров, а к концу 70х процедура отслеживания их звонков стала общепринятой, и были разработаны специальные программы для отслеживания их звонков, что позволило AT&T выловить несколько сотен «синих ящиков».

Россиян первая волна киберкультуры в таком виде, в котором ее увидели американцы, почти не затронула, хотя по Питеру и Москве в 80х и ходили слухи о каких-то телефонных номерах, по которым была возможна конференц-связь. Естественно россиянам также было не чуждо ничто людское, и они также умели бесплатно звонить по телефонам-автоматам, но такого уровня, который бы позволил назвать это «культурой», не было.

Зато в России в то время большое развитие получило движение радиолюбителей. Это можно считать началом нашей киберкультуры. Радиолюбительством увлекались все, кому ни лень. Началось все еще с попыток собрать радио в домашних условиях из доступных радиодеталей, а в 70х радиолюбители мастерили уже сотни разных электронных диковинок. Среди них были как специалисты-электронщики, так и новички. В устах профессионалов, термин «радиолюбительство» звучал скорее как упрек. Так говорили о какой-либо поделке, собранной «на коленках», которая могла перестать работать в любой момент. В настоящий момент радиолюбительство в России постепенно исчезает, хотя люди, которые принимали в этом участие, естественно остались.

Следующая волна андеграундной киберкультуры пришла в Америку (да и в Россию) в 80х, вместе с появлением компьютеризированных АТС, компьютерных сетей и персональных компьютеров. На сцене повились хакеры - взломщики компьютерных сетей. Традиционно сложившийся непонятно как шаблон рисует хакеров как людей, которые сидят за компьютерами и хитрыми махинациями взламывают системы электронной защиты. Между тем, взлом «в лоб» - это лишь один из многих приемов в их арсенале. Так что такой шаблон на руку в первую очередь именно самим хакерам. Гораздо чаще предметом их взлома служит например человеческий фактор. Ведь если за сложной системой защиты стоит неопытный администратор, который не меняет пароли, или набирает их на клавиатуре так, что опытный взгляд без труда прочтет буквы «вслепую», то гораздо проще получить доступ за систему защиты именно через него.

Вместе с персональными компьютерами в киберкультуру пришли многие люди. Люди и раньше играли в компьютерные игры, но именно появление персональных компьютеров, которые появились в домах обывателей, вызвало их бурное развитие. Многие стали использовать компьютер дома, часто как игрушку, реже для чего-либо серьезного. Так, знаменитый американский писатель Айзек Азимов восторженно описал свое знакомство с компьютером в начале 80х, заметив, что использование компьютера дома позволило написать ему гораздо больше книг, чем если бы он делал это с помощью пишущей машинки.

Также в этот период распространение получили компьютерные сети. В Америке они существовали уже давно, но именно в 80-х, после слияния нескольких сетей в Интернет и появления в 1984 году Фидонет, они стали доступны многим. Появился новый класс «сетевиков». Фидонет в настоящее время медленно погибает, ну а Интернет переживает свой расцвет.
Сетевики - это особая каста в киберкультуре, у них есть свой особый сленг и их обычно плохо понимают даже программисты из-за этого сленга и обилия специфических терминов.

В последнее время в отношении киберкультуры все чаще к месту и не к месту применяется термин «киберпанк». Панки всегда были символом эдакого пофигистического отношения к жизни «запросто». Киберпанки столь же пофигистически и запросто живут в обстановке киберкультуры. Некоторые кстати сживаются с компьютером настолько, что делают его для себя идолом или местом обитания бога.

Так что все пока идет к тому, что человечество ладит с киберцивилизацией, вжилось в нее и чувствует себя в ней как дома. А значит, все шансы на нашей стороне. Но не стоит забывать о том, что впереди у нас ответственный этап, который предсказывают фантасты и ученые - момент, когда искусственный интеллект достигнет уровня человеческого и превзойдет его. И мы должны быть готовы к этому.

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!

Ещё один путь продления жизни — перенесение личности человека на другой носитель.

На мой взгляд — основная проблема при перенесения личности — это проблема ИДЕНТИЧНОСТИ ЛИЧНОСТИ. Дело в том, что мы до сих пор не знаем что такое личность и однозначно ли определяет её только набор нейронных связей, памяти и стереотипов поведения. Лично мне больше импонирует понятие душа.

Решением здесь может являться постепенная, по мере необходимости, замена элементов тела на дублирующие и расширяющие функции устройства с параллельной фиксации динамических параметров работы мозга и переносом их в нейрокомпьютер, для последующей замены при отмирании клеток мозга, способом постепенного перемещения. То есть Создание киборгов. В большинстве фильмов показано что это для является трагедией для личности человека. Однако я так совсем не думаю. Увеличить свои возможности — это того стоит, никто ведь не выступает против зубных протезов.

Так Японцы в этом году планируют вживить аппарат для наблюдения инфракрасного и ультрафиолетового излучения. А в Англии вживлена микросхема для управления компьютером.

В настоящее время уже синтезированы вещества, позволяющие ткани нерва обрастать контакт микросхемы.

Немецким ученым удалось соединить ряд живых нервных клеток с элементами кремниевого чипа. Таким образом, они создали первую в мире сложную схему, сочетающую живые и неживые компоненты.

Двое исследователей Института биохимии Макса Планка посредством микроперегородок из полимида сумели зафиксировать около 20 нейронов улитки на кремниевом чипе. Между собой нейроны парами соединили через синапсы. Пары были соединены с полевыми транзисторами чипа, образуя схемы кремний-нейрон-нейрон-кремний. Входной электрический импульс стимулирует первый нейрон, далее через синапс сигнал проходит во второй, постсинаптическое возбуждение которого модулирует ток транзистора, образуя выходной сигнал компонента из двух транзисторов и двух нейронов.

Улитка Lymnaea stagnalis издавна была главным подопытным существом нейрофизиологов из-за больших размеров своих нервных клеток, доступных для манипуляций обычными инструментами.

Данный эксперимент имеет большое значение для определения принципиальной возможности функционирования подобных систем. Нейроэлектроника долго подбиралась к этому достижению. В будущем гибридные схемы из комбинаций живых и неживых элементов позволят осуществить прорыв в медицине, заменяя поврежденные естественные биомеханизмы человека на искусственные имплантанты, управляемые нервной системой. Многим людям можно будет вернуть утраченные или изначально отсутствующие функции: зрение, слух, подвижность. Эти функции даже можно будет заметно усилить по сравнению с обычными. Возможно, кому-то не помешают дополнительные умственные способности или, скажем, память (вспомним фильм «Джони-мнемоник»).

С другой стороны, гибридные элементы сделают реальностью киборгов — роботов, приближающихся по своим способностям к человеку. Пока сделан небольшой, но принципиальный шаг навстречу технологиям будущего.

Сейчас немецкие ученые уже работают над созданием схемы из 15 тысяч транзисторно-нейронных элементов. Для создания больших схем необходимо научиться более точно сопрягать синапсы нейрона с транзисторами», — отметил биофизик Петер Фромгерц, который разработал данную технологию совместно со своим коллегой Гюнтером Зеком.

А Российским ученым удалось создать первую в мире интеллектуальную машину, способную выполнять функции человеческого мозга. В основе искусственного интеллекта, названного брейнпьютером, лежит модель клетки головного мозга человека. Идея создания искусственного «мозга» принадлежит российскому ученому — академику международной академии информатизации Виталию Вальцелю.

Ещё в 1956 году советскими учеными в Центральном научно-исследовательском институте протезирования и протезостроения Министерства социального обеспечения РСФСР был создан макетный образец «биоэлектрической руки» — протеза, управляемого с помощью биотоков мышц культи. Это «чудо ХХ века», впервые демонстрировалось в советском павильоне на Всемирной выставке в Брюсселе.

Обладатель исскуственной руки пользуется ей очень просто, без каких-либо неестественных усилий: мозг отдает мышцам приказание сократиться, после чего легкое сокращение одной мышц культи заставляет кисть сжаться, сокращение другой — раскрывает ее. Протез надежно работает при любом положении руки, с его помощью человек может самостоятельно обслуживать себя: одеться, обуться, за обеденным столом управляться с ножом и вилкой по всем правилам хорошего тона, а также писать, чертить и т.п. Более того уверенно работать напильником и ножовкой, пинцетом и ножницами и даже управлять транспортным средством..

ЭЛЕКТРОННЫЕ ГЛАЗА

Многие ученые, работающие над проблемой искусственного зрения, пытаются активизировать потенциальные возможности мозга слепых. Разработанная американскими учеными электронная система искусственного зрения построена следующим образом: в глазницах слепого устанавливаются стеклянные глаза — высокочувствительные экраны, воспринимающие световые волны (вместо сетчатки). Стеклянные глаза, содержащие матрицы светочувствительных элементов, соединяются с сохранившимися мышцами зрительных органов слепого. Благодаря усилию глазных мускулов положение этих экранов (камер) можно менять, направляя их на тот или иной объект. В дужках темных фальшивых очков, заменяющих оптический нерв, размещены микроузлы, преобразующие изображение, «считываемое» с экрана, которое передается в электронный блок, связанный с электродами, кончики которых введены в участки гловного мозга, ведающие зрением. Соединение электронных схем с вживленными электродами производится либо по проводам с подкожным разъемом, либо через передатчик, устанавливаемый снаружи и имеющий индуктивную связь со вживленной частью системы под черепной коробкой.

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.

Интересно, что глаз воспринимает единый визуальный ряд очень фрагментарно, создавая целый набор различных зрительных репрезентаций, которые затем параллельно — в форме отдельных нервных импульсов — транслируются в нервные центры мозга.

Выяснилось, что визуальный образ формируется мозгом на основе двенадцати отдельных грубых «набросков», в которых отражены определенные элементы внешнего мира. Формирование этих образов обусловлено структурно, — строгая специализация ганглиев находит непосредственное отражение в строении сетчатки. Она состоит из нескольких слоев. Зрительную информацию воспринимают светочувствительные фоторецепторы (палочки и колбочки). Они передают импульсы слою горизонтальных и биполярных клеток, которые связаны с ганглиями многочисленными нервными отростками. На этом этапе и фильтруется информация.

Все ганглии делятся на 12 групп, и каждая из них снимает свое «кино», фиксирует свою часть картинки — это может быть движение, или большие структурно однообразные объекты, или границы объектов, и т. п. Затем мозг складывает эти куски окружающей реальности воедино и, вероятно, дополняет их образами, хранящимися в памяти. На основе полученных данных была построена компьютерная модель, симулирующая активность ганглиев и наглядно демонстрирующая, какие именно изображения передаются в мозг.

СЛУХОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Не менее успешно ведутся работы и по созданию электронных устройств для людей, частично или полностью потерявших слух. Один из наиболее удобных аппаратов, усилительный тракт которого построен на одной интегральной микросхеме. Его вес не более 7 граммов. Применяемые электретные микрофоны со встроенными истоковыми повторителями имеющими высокую чувствительность.

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 микропоцессоров 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.

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: собакам, у которых функции удаленного сердца выполнял его рукотворный аналог, удавалось прожить до двух с половиной часов. 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. Искусственное сердце, которое получило название Jarvik-7, предназначалось также и для больных, которые никогда не дождутся своего донора. Ситуация обычная, поскольку органов, пригодных для трансплантации, никогда не было в избытке. Первый из пациентов, подключенных к Jarvik-7, прожил 112 дней, еще один — 620 дней.

Впрочем, жизнь их была малоприятной. Работа механического сердца вызывала конвульсии, затрудненное дыхание, нарушения работы внутренних органов, помутнение сознания. Больные были буквально прикованы к внешнему блоку питания и управления размером со стиральную машину. Наконец, чтобы этот блок соединить проводами с имплантированным в грудь насосом, приходилось проделывать дыры в теле пациентов. Риск занести инфекцию, как нетрудно догадаться, в таких условиях огромен. Словом, несовершенство первых искусственных аналогов сердца было настолько очевидно, что в одной из статей в «Нью-Йорк Таймс» эти исследования обозвали «Дракулой медицинских технологий».

Однако в последнее время появляется все больше оснований изменить скептическое отношение к попыткам сконструировать эффективно работающие устройства, способные с успехом заменить сердце. Созданы надежные миниатюрные двигатели, микропроцессоры дают уникальную возможность регулировать поток крови в зависимости от физической нагрузки, а легкие и емкие литиевые батареи могут обеспечить необходимую энергию. Все эти технологические достижения воплощены в конструкции портативного искусственного сердца, созданного специалистами американской компании Abiomed Inc. Устройство, получившее название AbioCor, представляет собой механический насос с внутренними клапанами и четырьмя трубками, которые соединяются с сосудами. Вся конструкция в точности симулирует работу настоящего человеческого сердца. Питается этот титаново-пластмассовый 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.

Первый в мире Киборг

Британский профессор превратился в самого настоящего киборга. Ему была сделана операция по вживлению чипа в нервную систему, которая обошлась ему в кругленькую сумму — 714 575 долларов. Хирурги вживили микрочип в нерв на левой руке профессора Кевина Ворвика, и он, таким образом, стал полу-роботом. Теперь деятельность его нервной системы контролируется компьютером, который считывает информацию с движений руки мистера Ворвика. Ученые из университета Ридинг собираются также немного поэкспериментировать со своим коллегой. Они планируют посылать его нервной системе искусственные импульсы, чтобы проверить, могут ли быть синтезированы эмоции, например, раздражение и злоба. Сам доброволец надеется, что у него проснется шестое чувство, и он сможет ориентироваться в пространстве даже с закрытыми глазами. «Это очень важный исторический момент. Он изменит весь мир,» — считает профессор Ворвик. Эксперименты над рукой профессора-робота продлятся несколько месяцев, и за это время исследователи надеются получить исчерпывающую информацию о том, как работает обновленная рука мистера Ворвика. Эмоции профессора будут тщательнейшим образом отслеживаться через чип.

Кевин Ворвик не новичок в этом деле. Четыре года назад в его левую руку был вживлен микрочип, который включал и выключал свет, а также открывал автоматические двери. На этот раз ему пересадили более совершенный микрочип, ширина которого составляет всего три миллиметра. Сто тончайших электродов были подсоединены к нерву срединной артерии, а снаружи они подведены к компьютеру. В ближайшее время исследователи собираются вживить аналогичный микрочип жене профессора Ирене и соединить чету Ворвиков проводочками, чтобы проследить, смогут ли в таком случае супруги шевелить пальчиками друг друга. Ученые надеются, что этот эксперимент поможет разработать новую методику реабилитации людей с ограниченными физическими возможностями.

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.