По направлению к киборгу

Еще в середине XIX века Эдгар А. По в рассказе «Человек, которого изрубили на куски» описал офицера, который после тяжелых ранений, полученных во время войны с индейцами, стал состоять из протезов. Этакий прообраз киборга – симбиоза человека и машины, у которого от человека остались только одна рука, туловище и голова. В 1960 году Манфред Е. Клайнс и Натан С. Клин опубликовали статью «Киборги и космос», в которой указали на важность техноэволюции, позволяющей человеку жить в космосе, и ввели понятие «киборг» – «биологический организм, содержащий механические или электронные компоненты». Киборг намеренно добавляет к своему телу дополнительные внешние компоненты, расширяя диапазон адаптации собственных систем к новой обстановке.

Если киборг, способный жить в естественной среде других планет, – наше будущее, то реабилитация инвалидов и замена утраченных человеком органов – уже настоящее. В 2006 году в США появилась первая женщина с роборукой – протезом, соединенным с нервами. В 2008 году немецкие ученые-офтальмологи впервые имплантировали человеку полностью помещающийся внутри глаза и частично восстанавливающий зрение глазной электронный протез. Уже не вызывают удивления слуховые имплантаты. 

Массовым становится производство бионических протезов, работающих за счет считывания специальными мио-датчиками электрического потенциала, вырабатываемого во время напряжения сохранившихся мышечных тканей руки. Микропроцессор, опираясь на полученный сигнал, формирует команды и направляет их в моторчики, приводящие в движение активные части протеза. Еще три года назад компании «ВымпелКом» и «Моторика» запустили  IoT-платформу для мониторинга бионических протезов, а холдинг «Технодинамика» госкорпорации «Ростех» планирует в 2021 году начать их серийное производство.

Работы по дополнению и усилению человеческого тела электроникой продолжаются. В том числе и в России, о чем рассказали некоторые стенды на форуме «Армия-2021», прошедшем в конце августа в подмосковной Кубинке.

Фурор на форуме произвел не сковывающий движений боевой экоскелет корпорации «Ростех», который увеличивает физические возможности солдата  на поле боя, позволяет переносить тяжести и долго находиться в неудобном положении. При этом он может быть спрятан под одеждой. 

Но экзоскелеты можно использовать и в мирных целях – для реабилитации больных после инсультов и травм спинного мозга. Так, решение компании «Экзоатлет» улучшает функции тазовых органов, а некоторым пациентам даже позволяет впоследствии передвигаться с ходунками без экзоскелета. «Искусственные ноги» поддерживают три скорости ходьбы, дают возможность подниматься и спускаться по лестнице. Управление экзоскелетом пока осуществляется с «умного» костыля пациента или планшета сопровождающего. Для хранения данных, планирования и управления тренировками используется облачный сервис.

Управлять с помощью смартфона неудобно. Хорошо бы отдавать команды с помощью мысли. Несмотря на фантастичность такой идеи, работы ведутся, и уже есть результаты. Систему управления роботизированными устройствами с помощью нейроинтерфейса на форуме представил МИРЭА. 

Как объяснил представитель российского технического университета Артем Буданцев, с человека снимается и расшифровывается электроэнцефалограмма, после чего роботу отправляется управляющий сигнал. Например, человек представляет движение правой рукой – робот движется направо, правой ногой – прямо. 

На спектральных характеристиках электроэнцефалограммы обучают нейронную сеть, предлагая человеку думать о действии, скажем, о том, как поднимает руку, и снимая с него данные с помощью головного шлема. В предложенном решении настраивается до пяти действий. Недостаток – для каждого человека систему надо настраивать отдельно, так как у людей разные строение черепа, волосяной покров и реакция.

Систему удобно использовать в VR-гарнитуре, например, для выбора пунктов меню. Также технология может найти применение в компьютерных играх.

Лаборатория химии и физики полупроводниковых и сенсорных материалов химического факультета МГУ представила систему искусственного обоняния. Для замены человека далеко, но прогресс налицо – продемонстрированная на форуме установка различала запахи лаврового листа и корицы. 

Низкая селективность сенсоров преодолевается за счет современных методов предварительной обработки данных и с помощью системы машинного обучения на основе нейронных сетей. Сеть обучают распознавать конкретные газы. При этом датчики – полупроводниковые газовые сенсоры – менять не надо. Система может использоваться как детектор газов на предприятиях, для контроля экологической обстановки, анализировать выдох человека в медицинских применениях.

…Искусственные ноги, искусственное обоняние, искусственное зрение. Пусть эти системы еще не всегда имплантированы в живой организм, а остаются внешними, но уже могут управляться силой мысли. Самые смелые прогнозы фантастов приобретают реальные очертания. Информационные технологии делают жизнь легче.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!