29-30 ноября 2016 года

пройдет V международный форум «Умный город будущего»

19.09.2017

Люди-киборги среди нас: эпоха сверхвозможностей

Валерий Спиридонов, первый кандидат на пересадку головы, рассказывает о том, почему люди всегда стремились наделить себя "лишними" конечностями и как разработка технологий аугментации может перевернуть не только экономику, но и всю жизнь человека.

От Древнего Египта и до современной Японии
Со времен зарождения цивилизации человечество стремилось к повышению уровня жизни и расширению возможностей человеческого организма. Люди пытались компенсировать ограниченные физические данные специальными приспособлениями.
История протезирования берет свое начало со времен Древнего Египта. У мумии, сохранившейся с тех времен, был обнаружен протез большого пальца ноги. Изготовленный около трех тысяч лет назад искусственный палец крепился к стопе кожаной муфтой и помогал сохранять устойчивость при ходьбе.

Протез ноги, изготовленный для дочери древнеегипетского жреца примерно три тысячи лет назад
А в 2001 году на раскопках в Саккаре обнаружили протез руки с кожаными ремнями для крепления к телу. Устройство было изготовлено в конце XXVII века до нашей эры и использовалось как функциональный протез. При сгибе левого колена сгибался локоть, а при поворотах туловища в разные стороны сжималась и разжималась кисть.

Самарские ученые научились "выращивать" на 3D-принтере протезы суставов
На древнеегипетских барельефах также часто встречаются изображения зубных врачей с щипцами. А классический образ пирата - это человек с деревянной ногой и зачастую с железным крюком вместо руки. Крюк имел преимущества в ближнем бою и был одним из первых примеров бионического усиления.
Тем не менее первые протезы ног и рук, а также зубные импланты в большей степени представляли собой муляж. Они не позволяли полноценно восстановить объем физических возможностей человека.
Аугментация человека создает суперменов
На сегодняшний день протезирование конечностей, установка кардиостимуляторов, слуховых аппаратов и зубных имплантов вошли в широкую медицинскую практику.
С развитием технологий появился новый вид протезирования - аугментация. Аугментация означает не просто замену утраченного органа, а еще и приобретение сверхспособностей, ранее не свойственных человеку.

Технологии из РФ вызвали большой интерес на первой бионической Олимпиаде

Карлсон, Супермен, Человек-паук, Терминатор, Великолепная четверка - фантастические комиксы, фильмы и сказки про людей, наделенных необычными способностями, сегодня воплощаются в реальность.
И многие даже не задумываются, что время терминаторов уже пришло и люди-киборги стали частью нашего общества.
Сформировалось и отдельное направление развития высоких технологий, объединяющее медицину и робототехнику, - биомехатроника.

Бионический протез верхних конечностей

Современные бионические протезы приводятся в движение путем считывания электрического потенциала мышц культи при их сокращении с помощью датчиков электрического напряжения. Таким образом происходит сжимание и разжимание кисти. Но выполнять движения, требующие особой точности, к примеру взять в руку монетки, практически невозможно.
Основные компании, выпускающие подобные бионические протезы в России, - Maxbionic и Motorica.
Участник первых в России соревнований людей с ограниченными возможностями с роботом в интерактивном музее будущего Робостанция на ВДНХ

Люди с неограниченными возможностями: как инвалиды становятся супергероями
Наиболее продвинутый протез руки Luca Arm разработан Mibius Bionic по заказу DARPA, агентства перспективных оборонных разработок США. Протез считывает и распознает сигналы от электромиографических электродов, прилегающих к мышцам для выполнения определенных команд. Оснащенное различными настройками устройство позволяет работать с хрупкими и тяжелыми предметами, а также выполнять и сложные действия, к примеру чистить зубы.
Тем не менее, существующие протезы рук предназначены для частичной замены утраченных функций и не наделены еще киберопциями.
Ноги киборга
Бионические протезы ног, помимо двигательной функции, должны обеспечивать эффективную амортизацию. Эти инженерные задачи решили в американском университете Вандербильта в Нэшвилле. Созданный протез состоит из сенсоров, определяющих положение ноги в пространстве и моторов, осуществляющих движение. 

Посетители первых в России соревнований людей с ограниченными возможностями "Кибатлон" в Москве
Она позволяет садиться и вставать, а также ходить по лестнице.

Профессор Массачусетского технологического института Хью Герр изобрел альтернативные протезы Power Foot. Он лишился обеих ног и испытывает протезы на себе. Их особенность в способности имитировать нажим человеческой ноги и амортизировать ходьбу. Киберноги намного легче собственных, при этом выдерживают нагрузку до 130 килограммов, позволяют танцевать, бегать, карабкаться на вершины, улавливая сигналы мозга. Кроме того, эти конечности оснащены сенсорами, анализирующими поверхность дороги.
Экзоскелеты
Функционально расширенной версией протезов нижних конечностей являются экзоскелеты. Наиболее крупные производители экзоскелетов - Indеgo в США, ReWalk в Израиле, Hybrid Assistive Limb и Ekso Bionic в Японии. Примерная стоимость экзоскелета составляет от 75 до 120 тысяч евро. Проекты по разработкам экзоскелетов параллельно ведутся и в других странах.
Команда робототехников России "Экзоатлет" создает свои аналоги экзоскелетов с 2011 года. Предназначенный для использования в условиях клиник ExoAtlet I снабжен широким спектром возможностей благодаря компьютерной системе управления, датчикам и опции стимуляции мышц посредством электрических импульсов.
В медицинских центрах России компания апробирует бесплатные программы реабилитации пациентов с нарушениями функции нижних конечностей после травм и различных заболеваний при помощи ExoAtlet I.

Дополненная пересадкой реальность: подготовка к жизни в новом теле
Экзоскелет Rex Bionics, представленный компанией из Новой Зеландии, позволяет людям с парализованными нижними конечностями самостоятельно ходить, оставляя при этом руки свободными.
Прибор активизируется при помощи джойстика, имеет небольшой для подобной конструкции вес, около 38 килограммов, и выдерживает пользователя с массой до 100 килограммов.

Супермен или Карлсон? Все дело в костюме
Примером экзоскелета, придающего человеку сверхспособности, является XOS 2 от американской компании Raytheon. Это робокостюм, позволяющий поднимать вес в два-три раза больше, чем может поднять обычный человек.
Подобные изобретения чаще всего применяются в военных и разведывательных структурах, но при этом их можно использовать в строительстве, а также при тяжелых физических работах для снижения нагрузки на позвоночник и мышцы.
Другая компания, Trek Aerospace, наделила экзоскелет летательными функциями. Встроенный реактивный двигатель позволит устройству набирать скорость при полете до 112 километров в час и неподвижно зависать в воздухе. Летать, обгоняя пробки и не останавливаясь на светофорах, наверное, многие хотели бы уже сейчас. А с такой скоростью, конечно, лучше иметь и киберзрение.
Киберглаза
Существует множество проектов по созданию глазных имплантов, позволяющих обеспечить полноценную компенсацию утраченного зрения.
Хирург: бионические глаза помогут нам раскрыть тайну работы зрения
Бионические глаза компании немецкой фирмы Alpha IMS, пожалуй, самые интересные из тех устройств, которые уже успели пройти клинические испытания. Протез включает в себя 1500 электродов, размещаемых под сетчатку. В настоящее время технология позволяет различать лица людей и читать достаточно крупные надписи.
Больше всего приблизиться к функции глазных киберпротезов удалось разработчикам компании Ocumetics Technology, создавшим бионические линзы. Bionic Lens заменяют естественные линзы посредством катарактальной хирургии.
Линзы имеют динамические свойства: соединяясь с мускулами глаза, они самофокусируются на разные расстояния. Благодаря линзам острота зрения повысится до 30 метров, а на небольших расстояниях человек сможет увидеть больше, чем в микроскоп.
Кибер-глаза Argus II
Медики успешно завершили клинические испытания "кибер-глаза" Argus II
Одно из уникальных преимуществ этих киберлинз в том, что человек при использовании бионических линз тратит в сто раз меньше энергии, чем при эксплуатации собственного глаза. И соответственно, не испытывает усталости после напряженной работы. Ближайшие пару лет компания планирует запустить массовое производство линз.
Планируется и последующий апгрейд устройства. В будущем на сетчатку глаза будет выводиться интерфейс смартфона и осуществляться прямая подача лекарств. В связи с совершенствованием технологий протезирования большое распространение получили подобные операции и среди людей без ограничений.
Экспериментальные аугментации
Стоит ли человеку, не имеющему физических ограничений, устанавливать киберимплант для приобретения новых способностей?
Над этим приверженцы кибертехнологий вряд ли задумываются всерьез, но находятся смельчаки, добровольно устанавливающие импланты, не имеющие особой ценности или сомнительно полезные.

Соревнование людей с ограниченными возможностями "Кибатлон" в Москве
Ловкость рук или чип взлома
Вызвали интерес появившиеся умные кибертатуировки с электродами Tech Tats. Они способны производить измерение давления, температуры тела. Планируется расширение функций устройства до частичной замены смартфона. При нанесении на горло тату может использоваться в качестве микрофона. Но зачем вживлять киберимплант в организм, если с такими функциями справляется телефон и фитнес-браслет?
Появилась целая культура людей-биохакеров, с интересом экспериментирующих с аугментацией своего собственного тела.

Все в твоих руках: как стать киборгом за одну минуту
Так, новое применение получили чипы радиочастотного распознавания - RFID-чипы. Они задействованы во многих сферах повседневной жизни и присутствуют во всех проездных билетах в метро и в наклейках на товарах в магазине.
Смельчак по имени Амал Граафстра решил расширить их использование, вставив себе по одному чипу в каждую руку. С их помощью он легко открывает двери дома, автомобиля и заходит в свои учетные записи в глобальной сети.
Другой пример: находчивый финский программист, потерявший палец в результате аварии, заменил его на флешку объемом в два гигабайта. Внешне имплант выглядит как протез пальца, а при снятии крышки появляется удобное флеш-устройство, которое не потеряется и всегда под рукой.
Именем закона
В настоящее время имплантация чипов или других устройств в тело человека законодательно не регулируется в России и большинстве других стран. На данный момент такие процедуры пока приравнивают к пирсингу.
Тем не менее биочипы уже массово используются в некоторых зарубежных компаниях в качестве корпоративных магнитных пропусков, позволяя повысить уровень безопасности.
Ученые вживили в мозг животных биочип, постоянно следящий за их мыслями
Но даже минимальная аугментация способна вызвать ряд побочных явлений. Например, при соприкосновении магнитного чипа с другим магнитом имплант начинает вращаться под кожей, доставляя достаточно болезненные ощущения. А при использовании техники палец с чипом может начать вибрировать. Ну и конечно, возможны аллергические реакции и отторжение импланта. К тому же любая аугментация затрудняет диагностику организма, поскольку она исключает возможность проведения томографии.
Несмотря на это, очевидны и огромные преимущества киборгизации. Многие технологии киберпротезирования уникальны в вопросах внутренней и международной безопасности. А их практическое применение с каждым годом становится доступнее для широких масс.
Разнообразие киберпротезов позволяет компенсировать физические ограничения, а также испытать совершенно другой уровень возможностей. Способность восприятия собственного тела как функционального организма, используемого для решения ряда задач, создает поколение людей-киборгов с новыми ценностями и представлениями о жизни.