Биомехатроника: киберпротезы, дающие человеку сверхспособности. Кибернетические протезы

Биомехатроника: киберпротезы, дающие человеку сверхспособности

Sarif_asd_01

Кибернетические руки, ноги и глаза, способные заменить утраченные либо не функционирующие или потерянные конечности и органы зрения, уже сейчас проходят испытания. А их массовое производство и применение может начаться в ближайшие годы.

Наука биомехатроника, объединившая в себе медицину и робототехнику, по праву считается одним из перспективнейших направлений развития высоких технологий. Хотя биомехатроника только начинает свое становление, ученым из разных стран мира уже удалось достичь много в кибепротезировании. Правда, аугментация человека подразумевает не просто замену больного органа киберпротезом, а получение с его помощью сверхчеловеческих способностей (силы, ловкости и чувств).

Кибернетические руки

Долгое время протезы конечностей представляли собой примитивный муляж, двигать которым было практически невозможно. Провести микрореволюцию в протезировании рук удалось шотландской компании Touch Bionics. Ее киберпротез i-Limb возвращает человеку возможность использовать руку: носить тяжести и хватать пальцами мелкие предметы.

Для установки i-Limb не требуется хирургическая операция: киберпротез управляется с помощью датчиков, подсоединенных к мышцам предплечья. Соответственно, чтобы пошевелить киберрукой достаточно напрячь мышцы так, если бы это была настоящая рука.

Владельцы i-Limb утверждают, что временами возникает ощущение, что киберпротез – это их настоящая рука. Конечно же, это ощущение обманчиво и на самом деле его формирует мозг на основе былых воспоминаний.

Touch Bionics i-Limb

Киберпротез i-Limb является одним из самых доступных, но далеко не самым высокотехнологичным. Американское оборонительное агентство DARPA финансирует сразу два проекта по биомехатронике, которым удалось продвинуться по сравнению с i-Limb чуть ли не на десятилетие вперед.

Большие надежды DARPA возлагает на киберруку собственной разработки, которая управляется не мышцами предплечья, а мозгом. Для этого в мозг вживляется микрочип, который регистрирует сигналы нейронов и передает их протезу. Главное преимущество проекта DARPA – высокая точность движений, что позволяет манипулировать чем угодно, хоть музыкальными инструментами.

Финансирует DARPA и альтернативный проект по созданию киберруки Deka Luke Arm, автором которого является американский изобретатель Дин Кеймен. На его стороне модульная конструкция, которая позволяет легко подстраивать киберпротез под нужды конкретного пользователя. Управляться Luke Arm может той частью тела, которой пожелает владелец, например ступней. То есть чтобы двигать киберрукой, достаточно притопывать ногой.

Deka Luke Arm

Как говорится, дальше – больше: шведско-итальянский проект Smart Hand активно работает над «обратной отдачей» киберруки. Протез сможет не только получать сигналы от мозга, но и передавать ему тактильные ощущения.

Smart Hand

В тех же случаях, когда рука не утрачена, но из-за проблем с нервной системой потеряла возможность двигаться, на выручку придет Possessed Hand. Устройство одевается на руку и стимулирует мышцы согласно заданной программе, а потому может помочь и здоровым людям. Например, желающим научиться играть на скрипке, лепить из глины или жонглировать шарами.

Possessed Hand

А это уже является, по сути, аугментацией человека, при которой, главное, не приходится жертвовать здоровой конечность ради кибернетической, пусть даже более доскональной. Правда, проект Possessed Hand еще довольно далек до финальной стадии разработки.

Кибернетические ноги

С инженерной точки зрения киберпротезы ног создать проще, ведь в данном случае не требуется имитировать точные движения пальцев. Но есть и другая сложность: требуется эффективная амортизация, иначе при быстрой ходьбе человека будет сильно шатать.

Сложнейшую по своей конструкции кибернетическую ногу создали в американском Университете Вандербильта. Состоит она из большого количества сенсоров и моторов. Первые определяют положение ноги в пространстве, а вторые в ответ движут искусственными суставами.

Такой киберпротез позволяет с легкостью садиться и вставать, а также ходить по лестнице, на что не способны большинство аналогов. Весит приспособление всего 4 кг, а на одном заряде батареи может проработать три дня в щадящем режиме либо одну интенсивную прогулку на полтора десятка километров.

Кибернога Университета Вандербильт

Альтернативная разработка – киберпротез Power Foot – способна имитировать нажим человеческой ноги. Ее творцом является Хью Херр, профессор Массачусетского технологического института. Он лишился обеих ног, из-за чего испытывает Power Foot лично на себе.

Хью Херр – один из светлых умов современной биомехатроники

Еще одним направлением развития ножных кибепротезов являются сменные насадки для спорсменов. Так, южноафриканский бегун Оскар Писториус с пружинящими протезами Flex-Foot участвует в соревнованиях наравне со здоровыми спортсменами и даже сумел выступить на Олимпиаде-2012 в Лондоне. Это еще раз доказывает возможности современной биомехатроники и силу человеческого духа.

Легкоатлет Оскар Писториус по прозвищу Blade Runner

Кибернетические глаза

Протезирование конечностей – лишь простейшая из возможных задач. Куда сложнее симулировать работу человеческих глаз и наладить взаимодействие с отвечающими за зрение участками мозга. До полноценной замены глаза еще очень и очень далеко, но работа в этом направления идет полным ходом.

В случае проблем с центральным зрением может помочь встраиваемый прямо в глаз миниатюрный телескоп под названием CentraSight от компании VisionCare. Он перенаправляет изображение на здоровые участки глаза, отвечающие за периферийное зрение. Правда, несколько месяцев уходит на обучение человека пользоваться периферийным зрением вместо центрального.

VisionCare CentraSight

Министерство энергетики США финансирует проект по созданию искусственной сетчатки Argus. Решение состоит из очков с камерой и передатчика, который транслирует изображение на электроды на задней стенке глаза. Но беда в том, что электроды пока не способны передавать в мозг четкое изображение. Картинка получается черно-белой и крупнозернистой.

С каждым годом ученым из проекта Argus удается все больше повышать разрешение изображения. Так, первая версия содержала всего шестнадцать электродов (де-факто пикселей), тогда как последняя – уже двести, чего достаточно для распознания лиц отдельных людей.

Argus II

Немецкая компания Optibionics работает над схожим проектом, но вместо очков с камерой предлагает встраивать в глаза фотоэлементы. Но и тут возникает проблема с передачей большого объема цифровых данных в мозг.

Что дальше

Помимо вышеупомянутых типов киберимплантов существуют и другие способы аугментации человека. К примеру, экзоскелеты дарят сверхчеловеческую силу, а кибернетические контактные линзы помогают лучше видеть в темноте.

Exoskeleton

Пока биомехатроника помогает людям с физическими недостатками и инвалидам, но многие из данных исследований финансируются военными ведомствами, значит в будущем могут применяться в программах вроде Future Soldier

Будущее человечества, красочно показанное в компьютерной игре Deus Ex: Human Revolution, вполне может оказаться реальным. По большому счету, мы уже живем в мире киберпанка, описанном в начале 80-х писателями-фантастами одноименного направления. И возможный конфликт между обычными людьми и кибернетически улучшенными представителями человечества уже не кажется таким фантастическим. Уже сейчас многие легкоатлеты не довольны конкуренцией c Оскаром Писториусом, которому пружинящие протезы, по их мнению, дают определенное преимущество.

itc.ua

Киберноги и руки-роботы: как устроены бионические протезы

Протезы, которые управляются силой мысли, – это уже реальность

24 февраля 2015 года в журнале «Ланцет» была опубликована статья, описывающая инновационную операцию, получившую название «бионической реконструкции». Провел ее доктор Оскар Азманн в Медицинском университете Вены (Австрия). Реконструкция не стала уникальной: ее удалось повторить трижды, заменяя ампутированную кисть руки протезом, контролировать который пациент может силой мысли.

Фото с сайта engadget.com

Происходящее, однако, не имеет никакого отношения к телепортации: все сугубо материально и основано на простых физических расчетах.

Все 3 пациента перенесли серьезные травмы, приведшие к повреждению плечевого сплетения – пучка нервов, бегущих от позвоночника к кисти. Несмотря на все усилия врачей рука оставалась парализованной. Часть нервных волокон передавала сигнал, но нервный импульс был недостаточен для того, чтобы пациент смог двигать кистью. А если бы у кисти был дополнительный источник энергии, своеобразная батарейка, которую можно было заряжать от сети? Этого нельзя достичь с реальной кистью из плоти и крови, но можно попытаться заменить ее протезом, снимаемым на ночь для подзарядки.

Идея проста, но осуществление нужно было тщательно продумать и филигранно выполнить.

Прежде всего, чтобы усилить руку, пациентам пересадили туда ножные мышцы. В течение трех месяцев доктор Азманн ждал, чтобы нервные волокна проросли в новую мышечную ткань, а затем некоторое время работал над их активацией с помощью браслета с искусственными электрическими датчиками. Затем пациенты научились управлять «виртуальной» рукой, и, наконец, Азманн ампутировал кисти пациентов и заменил их протезами, контролируемыми мышцами руки и датчиками.

У всех трех пациентов их протезы работают гораздо лучше, чем кисти после травмы. Все трое могут держать предметы, наливать воду в стакан из кувшина и даже застегивать пуговицы. Постепенно моторика совершенствуется, и количество функций кисти увеличивается. Если сначала в стандартном тесте на функционирование кисти пациенты Азманна набирали только 9 баллов из 100, то сейчас их оценка – 65.

Самая большая проблема заключается в том, чтобы вернуть кисти осязание: именно оно дает человеку ощущение контакта с реальностью, оно же является ключевым в осуществлении мелких моторных функций кисти. Над этой проблемой работает группа Дастина Тайлера в Медицинском центре ветеранов имени Льюиса Стоукса, (Кливленд, США).

Двум пациентам, потерявшим кисти на производстве, экспериментаторы вживили в своеобразный манжет электродов вокруг трех нервных каналов, проводящих осязательный сигнал от кисти к мозгу. Электроды, стимулирующие различные участки нервного волокна, были присоединены проводами к устройству, передающему импульсы различной частоты, и непосредственно к протезу кисти.

Команда подключала все пальцы по очереди, и испытуемый сообщил о покалывании в большом пальце, потом в указательном и так далее. Наконец, он снова ощутил утраченную кисть.

Фото с сайта newscientist.com

Когда мы дотрагиваемся руками до различных поверхностей, это вызывает различные паттерны активности нервных каналов. Исследователи смоделировали реальность с помощью изменений частоты и интенсивности электрических импульсов. Пришлось немало потрудиться, пока ощущения стали реальными. Экспериментальным путем группа Тайлера установила, какие паттерны воссоздают ощущение легкого прикосновения к кончику шариковой ручки, поглаживанию пальца другим пальцем или ватным тампоном.

Итак, схема действия осязания такая:1. датчики на протезе получают информацию об объекте, к которому прикасается испытуемый, и посылают ее на внешнее устройство;2. внешнее устройство передает соответствующий паттерн импульсов манжету электродов;3. электроды посылают по нервным каналам соответствующий сигнал в мозг;4. мозг интерпретирует сигнал как прикосновение к поверхности конкретной структуры.

Фото с сайта technews21.com

Пока что исследователи на полпути к цели: система должна стать беспроводной. Сейчас, выходя из лаборатории, пациенты оставляют в ней осязание, обеспеченное компьютерной медиацией между датчиками и мозгом. Они, однако, могут теперь не только рубить дрова: существенно улучшилось ощущение размера объекта и регуляция давления на него, так что при помощи протеза пациенты могут держать в руке вишенку и оторвать стебелек, не раздавив ее. Кстати, сеансы осязания имели для пациентов совершенно неожиданный и весьма приятный побочный эффект: прекратились фантомные боли, которые часто преследуют людей, потерявших конечность.

Руководитель группы Дастин Тайлер считает, что потребуется еще несколько лет для разработки беспроводного бионического протеза с регулирующим устройством, которое можно будет носить в кармане.

Еще более амбициозным проектом занимаются исследователи Питтсбургского университета (Пенсильвания, США) под руководством Дженнифер Коллинджер: они смогли «обучить» руку-робот брать объект по команде мозга пациентки, практически полностью парализованной (от шеи и ниже) в результате тяжелой травмы позвоночника. Электроды, вживленные в мозг женщины, посылали сигнал на компьютерное устройство, исследователи выделили паттерны, соответствующие желанию взять предмет, а затем транслировали их в команды для руки-робота. В результате удалось добиться того, что по желанию пациентки кисть принимает форму ковша, щепотки, поднимает большой палец, а вся рука-робот имеет 10 степеней свободы движения. С помощью нее пациентка может, например, взять небольшую бутылочку, поднести ее к губам и через соломинку тянуть напиток.

Пока что, однако, используется лишь порядка 10-20% возможностей робота в силу несовершенства системы доставки информационных сигналов к мозгу от руки и обратно. Чтобы использовать все его возможности, необходимо скооперироваться с группой Тайлера и найти способ передачи в мозг пациента осязательных ощущений руки-робота. Для этого придется разрешить непростую проблему: как производить обработку информации о желании совершить движение, о котором сигнализирует одна зона коры, и одновременно стимулировать другую зону мозга для воспроизведения осязательного ощущения. Но и в этом направлении уже сделаны серьезные шаги.

Группа исследователей Отделения биологии и биоинженерии Калифорнийского технологического института (Пасадена, США) создала устройство, фильтрующее сигналы электродов и позволяющее одновременно двигать внешним роботическим протезом и получать от него осязательный сигнал. Пока что его имплантировали приматам, которые в результате оказались способны к распознаванию спрятанных объектов «наощупь». Следующий этап – осуществить то же самое для человека.

Фото с сайта dailymail.co.uk

Большая часть исследований об «оживлении» бионических протезов конечностей посвящена рукам, и это неслучайно. Руки играют ключевую роль в жизнедеятельности человека, в то время как функции ног гораздо более успешно заменяются в наше время разнообразной машинерией. Но и нижние конечности не стоят в стороне. Идет активная работа над интернациональным проектом «Киберноги» (Cyberlegs) с центром в Италии.

Фото с сайта engadget.com

Система «Киберноги» состоит из «смартшузов», то есть умных туфлей, снабженных датчиками давления и приборами измерения инерции, собственно, конечности, а также алгоритма декодирования намерений пациента, способного уловить, хочет ли субъект пойти, встать, сесть, подняться вверх или спуститься по ступеням, и в соответствии с этим адаптировать положение ножного протеза. Если пациенту требуется дополнительная помощь в движении бедер, его снабжают специальным набедренным поясом. Система регулирует как взаимодействие протеза с его носителем с учетом индивидуального характера движения его тела, так и с поверхностью, по которой он движется.

Система апробирована на одиннадцати добровольцах, и сейчас очевидно, что нужно снизить вес протеза и уменьшить его размер для комфорта пациентов. Разработчики надеются, что если не будет перебоев с финансированием, бионические ноги будут полностью готовы к использованию через 2-3 года.

Источники:

Prosthetic hand recreates feeling of cotton bud touch

Thought control makes robot arm grab and move objects

Cyberlegs project wants to equip amputees with robotic limbs

www.miloserdie.ru

киберпротезы, дающие человеку сверхспособности — Архив публикаций и новостных статей портала DISLIFE

Кибернетические руки

Touch Bionics i-Limb

Deka Luke Arm

Smart Hand

Possessed Hand

Кибернетические ноги

Кибернога Университета Вандербильт

Хью Херр – один из светлых умов современной биомехатроники

Легкоатлет Оскар Писториус по прозвищу Blade Runner

Кибернетические глаза

VisionCare CentraSight

Argus II

Что дальше

Юрий Пятковский

dislife.ru

Люди-киборги среди нас: эпоха сверхвозможностей

Валерий Спиридонов, для РИА Новости

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.

Соревнования людей с ограниченными возможностями Кибатлон. Архивное фото

Технологии из РФ вызвали большой интерес на первой бионической ОлимпиадеКарлсон, 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.

Кибернетические руки

Протезирование человеческих рук пока далеко от полноценной их замены по объему функции.

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 супергероямиНаиболее 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. На заряде батареи искусственная нога способна проработать до трех дней.

Посетители первых в России соревнований людей с ограниченными возможностями "Кибатлон" в Москве

Она позволяет садиться и вставать, а также ходить по лестнице.

Сам себе биоинженерПрофессор 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.

Демонстрация применения экзоскелета для реабилитации ExoAtlet I в Москве

Прибор для домашнего использования рассчитан на автоматическую ходьбу и послужит частичной заменой инвалидной коляски.

Женщина-инвалид пьет кофе при помощи кибернетической руки. Архив

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.

Профессор Христо Тахчиди, руководивший операцией по имплантации бионической сетчатки

Хирург: бионические глаза помогут нам раскрыть тайну работы зренияБионические 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.

Медики успешно завершили клинические испытания "кибер-глаза" Argus IIОдно 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 минутуТак, 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 вводят «сетку» из электродов в мозг мыши

Ученые вживили в мозг животных биочип, постоянно следящий за их мыслямиНо 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.

ria.ru

Биомехатроника: киберпротезы, дающие человеку сверхспособности | ...

Кибернетические руки

Touch Bionics i-Limb

Deka Luke Arm

Smart Hand

Possessed Hand

Кибернетические ноги

Кибернога Университета Вандербильт

Хью Херр – один из светлых умов современной биомехатроники

Легкоатлет Оскар Писториус по прозвищу Blade Runner

Кибернетические глаза

VisionCare CentraSight

Argus II

Что дальше

maxpark.com

Кибернетика | Вукипедия | FANDOM powered by Wikia

«И что, механическая рука... как отвратительно. Джентльмен научился бы сражаться одной рукой». — Дуку (источник)

Гранд-мофф Трашта.

Кибернетика — применение биомеханических устройств для замены утраченных частей тела (как конечностей, так и внутренних органов). Протезы прикреплялись к органической ткани с помощью комплексного синтетического нейронного интерфейса, который давал владельцу возможность управлять протезом и чувствовать с помощью него. Замены видимых участков тела часто делались с покрытием из синтеплоти, имитирующей органическую ткань.

Обзор

Медицинские дроиды устанавливают Дарту Вейдеру протезы конечностей.

История использования высоких технологий в галактике насчитывала несколько веков. К числу этих технологий относилась возможность заменять, а иногда даже модифицировать и улучшать тело. Клонирование было дорогостоящей технологией, и после ужасов Войн клонов оно на большинстве планет стало нелегальным. Регенерация конечностей была, в принципе, допустима, но влекла за собой медицинские риски из-за того, что по понятным причинам такие технологии несколько десятилетий после Войн клонов почти не развивались. Для большинства жителей галактики кибернетическое протезирование было дешёвым, эффективным, легальным и безопасным решением проблем, вызванных серьезными физическими травмами.

У тех, кому было не жалко своего тела и денежных средств, была возможность «апгрейда» для приобретения дополнительных возможностей. Некоторые такие усовершенствования были безобидными, например, чип Shepherd, предназначенный для военных. Другие же модифицировали конечности и внутренние органы. За это нужно было расплачиваться кредитами, а в некоторых случаях — даже потерей себя: можно было зайти слишком далеко в попытках превзойти свои биологические возможности.

Когда тело переставало справляться, а иногда даже ещё до этого, на помощь приходила кибернетика. Начальным уровнем кибернетики была замена конечностей и внутренних органов протезами, работающими на батарейках и контролируемых электрическими импульсами, а самым высоким уровнем — совершенствование тела и сознания.

Имплантацию искусственных органов осуществляли дроиды, например, медицинский дроид DD-13.[1]

Люк Скайуокер тестирует свою руку-протез.

В некоторых частях галактики космические путешественники относились к киборгам с предубеждениям, отказывая им в правах, которые имели другие разумные существа аналогично рода деятельности.[2]

Типы кибернетики

Два основных вида кибернетики в галактике — замена и модернизация.

Известные случаи

В истории галактики насчитывается немало случаев использования протезов. Некоторые существа использовали уникальные протезы или имели рекордное количество их.

Рыцарь-джедай Кей Кель-Дрома, потеряв руку в ходе миссии на Изиз, самостоятельно заменнил её на киберпротез из руки дроида XT-6.
Дарт Малак, тёмный лорд ситхов во времена Старой Республики, имел искусственный голосовой модуль и металлическую челюсть.
Дарт Плэгас был вынужден носить транспираторную маску после покушения на свою жизнь — в 52 ДБЯ на него напали маладианские убийцы, и его трахея была повреждена, а часть челюстной кости отрублена. Его учитель, Дарт Тенебрус, носил похожую маску.[3]
Рука наёмника Шахана Аламы была по локоть заменена рукой боевого дроида.
Рианна Сарен, наёмница тви’лечка, после потери лекку заменила его протезом.

Генерал Гривус стал киборгом после взрыва в своём шаттле, устроенного Межгалактическим банковским кланом.

Генерал Гривус, после того, как чуть ни погиб при взрыве своего шаттла, был вынужден почти полностью заменить своё тело кибернетическими деталями. У него остались жизненно необходимые органы — мозг, глаза, сердце и желудок, а всё остальное было кибернетическим.
У Энакина Скайуокера была механическая рука, установленная после потери руки в дуэли с графом Дуку. Через несколько лет эту руку заменили.
У охотника за головами Кэда Бэйна была пара дыхательных трубок, подсоединённых к черепу.
Лорд ситхов Дарт Мол потерял ноги в дуэли с Оби-Ваном Кеноби на Набу, и ему пришлось заменить ноги кибернетической конструкцией. Он попал на Лото-Минор и пребывал там в состоянии, близком к безумию, пока его не обнаружил брат, Саваж Опресс. Брат отвёз Мола на Датомир, где Мать Талзин создала ему пару крупных кибернетических ног. В дальнейшем Дозор Смерти под руководством Пре Визслы заменил их механическими ногами, рассчитанными на человека, и рост Дарта Мола стал прежним. Также Дозор Смерти установил кибернетическую руку и Саважу Опрессу.
Клон-коммандер Вольф потерял левый глаз от рук Асажж Вентресс в Битве при Хорме, и ему поставили серебристый глаз-протез.[4]
Искалеченное тело Дарта Вейдера было снащено множеством протезов сравнительно низкого качества. Его искусственные руки были невероятно тяжелы и умышленно сделаны некачественно. Они часто обдирали его костюм с внутренней стороны.[5] Несмотря на низкое качество, его искусственные руки никогда не уставали и не ослабевали.
В голову Лобота был вмонтирован кибернетический имплант, с помощью которого он мог связаться с главным компьютером и общаться с компьютерной сетью Облачного города.
Мозг Биба Фортуны был на несколько лет помещён в б'омаррский шагоход.
Инквизитор Вэлин Драко имел множество кибернетических протезов, установленных после того, как он чуть не погиб от нападения Альдераанского сопротивления на руинах Акакдемии джедаев на Алмасе.
А’Шарад Хетт потерял правую руку в дуэли с Оби-Ваном Кеноби на Татуине и использовал протез руки. Впоследствии юужань-вонги восстановили его биологическую руку.
Гранд-мофф Трахта жил благодаря кибернетическому дыхательному протезу. Его глаза были заменены окулярными камерами, а также у него был «третий глаз» на затылке.
Рошу Пенину поставили протез руки после того, как Алора отрубила ему руку.[6]
Люку Скайоукеру также поставили механическую руку взамен утраченной в дуэли со своим отцом на Беспине. Этот протез заменили на другой в тот короткий период времени, когда Люк служил возрождённому императору.[7] Новый протез он потерял в дуэли с Люмией, и ему поставили ещё один.[8]
Корл, TIE пилот, служивший на первой Звезде Смерти, был сбит в Битве при Явине, и после починки своего истребителя был снова сбит Люком Скайуокером. При первом падении он повредил левую руку. Когда Лоубакка, Тенел Ка, Джейсен Соло и Джейна Соло починили его истребитель, он примкнул ко Второй Империи, где ему поставили руку дроида взамен повреждённой.
Леди ситхов Люмия, потерпевшая крушение своего шаттла после воздушного боя с Люком Скауйокером, была вынуждена установить себе множество протезов. Она считала, что большое количество протезов ослабляет чувствительность к Силе, но многие другие, например, Дарт Плэгас, придерживались другого мнения. Люмия полагала, что протезы помешали Дарту Вейдеру полностью использовать потенциал лорда ситхов, а также мешали ему во многих попытках овладения Тёмной стороной Силы.
Рука ситха-мечника Гавара Каи была перерублена в районе предплечья в дуэли у Омута знаний с Люком Скайуокером,[9] и заменена кибернетической, которая оказалась сильнее и быстрее.[10]
Имперский рыцарь Хогрум Чолк был покалечен в результате несчастного случая, и ему пришлось носить комплект кибернетической брони для жизнеобеспечения, а также протезы левой части лица и глаза.

Альтернативы кибернетики

Протезы придавали Дарту Молу паукообразный вид

Технологии замены частей тела их полнофункциональными копиями быстро развивались в кровопролитные времена Войн клонов, и во время Галактической гражданской войны они достигли очень высокого уровня. Тем не менее, создавались и такие протезы, которые совсем не были похожи на живые части тела. Например, рука-протез Арден Лин, мастера терас-каси, была непропорционально велика и фактически представляла собой модифицированную руку дроида.

Протезирование было широкодоступным, тем не менее, не все соглашались на замену утраченных конечностей. Например, джедай Тенел Ка Дьо потеряла руку в тренировочной дуэли с Джейсеном Соло, но не захотела ставить протез. Вместо этого она решила сосредоточиться на развитии своих физических возможностей и способностей Силы, чтобы скомпенсировать свою потерю. Вульф Сазен тоже не захотел ставить протез после того, как Дарт Нил отрубил ему руку. Однако, в 137 ПБЯ он всё-таки решился на этот шаг.

Появление в галактике юужань-вонгов, владевших передовой биотехнологией, открыло новые способы замены утраченных конечностей. Когда юужань-вонги поймали А’Шарад Хетта, они заменили его синтетическую руку органической. А через несколько лет, уже под именем Дарт Крайт, он приказал, чтобы Дарту Нилу сделали органическую замену руки после её потери в дуэли с Кейдом Скайуокером.

За кулисами

В реальной жизни кибернетика (от др.-греч. κυβερνητική — «искусство управления») — наука об общих закономерностях получения, хранения, передачи и преобразования информации в сложных управляющих системах, будь то машины, живые организмы или общество. Кибернетика в мире Звёздных войн соответствует протезированию.

Появления

Источники

Примечания и ссылки

В Вукипедии есть коллекция изображений, связанных с кибернетикой.

Ссылки

На других языках

ru.starwars.wikia.com

Корреспондент: Кибернетические протезы - в массы

Протезы, управлять которыми можно силой мысли, перестали быть фантастикой — на Западе это часть повседневной жизни.

Первый удар по мячу на открытии чемпионата мира по футболу в Бразилии в 2014 году должен сделать парализованный человек. Еще десятилетие назад подобное казалось немыслимым, но теперь экзоскелет, напрямую подключенный к кибернетическим имплантатам в мозгу, дает такую возможность.

Этим жестом Бразилия, которая потратила на подготовку футбольного чемпионата $ 3,2 млрд и намерена вложить еще столько же, хочет показать свою готовность войти в когорту не только экономически развитых стран. Символичный удар по мячу должен продемонстрировать, что огромные затраты страны в науку окупились и начали приносить фактический результат.

По мнению бразильского нейрохирурга Мигеля Николелиса из Университета Дьюка, его страна находится на пороге огромных открытий в бионическом протезировании. “У нас сошлись и политическая воля, и частные инвестиции — и поэтому вскоре мы сможем делать кибернетические протезы массово”, — говорит ученый Корреспонденту.

Конечно, Бразилия пока не стоит на самом острие бионического прогресса. Тут главную роль играют США и ЕС, потратившие за последние десять лет на исследования в области мозга и совместимости человека с машиной более $ 20 млрд.

Так, Американское агентство передовых исследовательских проектов (DARPA), подконтрольное министерству обороны, в начале марта презентовало протез руки, которым человек может не только управлять с помощью мыслей, но и осязать. На ладони размещено несколько сотен сенсоров, передающих прямо в мозг информацию о температуре, плотности и даже текстуре объекта.

Как сообщили Корреспонденту разработчики этого протеза, пока он не поступил в серийное производство, но когда пройдут испытания на добровольцах, протез можно будет купить примерно за $ 100 тыс. Это должно произойти к 2016 году.

Эксперты утверждают, что за несколько лет киборгизация прошла путь от фантастики до вполне реальных проектов, которые начали реализовывать частные компании. В итоге уже очень скоро люди, потерявшие конечности, смогут заменить их на вполне функциональные киберпротезы.

Запрос войны

“Идею протезов, подключенных к мозгу, мы разрабатывали достаточно давно. Но только теракты 11 сентября и войны в Афганистане и Ираке сделали ее такой актуальной”, — отмечает ведущий исследователь DARPA Майкл Маклахлин.

По его словам, в результате военных операций на Ближнем Востоке в США домой вернулись более 5 тыс. раненых, причем 1.500 из них потеряли конечности в бою. Согласно отчету исследовательской службы Пентагона, высокий процент ампутантов связан с тем, что это были во многом партизанские кампании и особенно много солдат подрывались на противопехотных минах.

США впервые со времен войны во Вьетнаме столкнулись с таким количеством военных-инвалидов, и потому идея киберпротезирования стала попыткой облегчить им жизнь.

Впрочем, запустила программу еще администрация Джорджа Буша-младшего. Тогда система представлялась довольно простой — обеспечить подключение протеза с помощью микропроцессоров прямо к мозгу или к сети нервных окончаний. На это в Белом доме не жалели средств, вложив в проект более $ 300 млн.

Однако с началом экономических проблем в США объем финансирования значительно сократился. Маклахлин говорит, что в 2009 году протезы с высокой степенью мобильности уже были готовы к испытаниям, но затем средства урезали, и проект закрылся.

“Тем более, нам не хватало доскональной карты человеческого мозга, чтобы узнать, куда именно подключать электроды”, — добавляет эксперт. В 2010-м в DARPA заявили, что пока сворачивают программы бионического протезирования для инвалидов Афганистана и Ирака.

Казалось, долгая борьба США с кризисом похоронит этот проект, как и многие другие перспективные разработки. Но через несколько лет частный бизнес пришел в эту сферу и стал усиленно развивать исследования.

С 2012-го частные компании инвестировали в протезирование $ 1,4 млрд. Видя такую инициативу, президент США Барак Обама заявил о возрождении идеи полномасштабного картирования мозга — создания развернутой схемы всех нейронов и соединений.

В апреле прошлого года в Белом доме состоялась презентация новой программы BRAIN Initiative с бюджетом в $ 300 млн в год на следующие десять лет. В то же время появилось несколько десятков компаний, которые специализируются на производстве таких протезов. В итоге к 2014 году развитые страны оказались готовы к прорыву в бионике.

Карты и импульсы

По последней информации Ассоциации нейробиологов США, человеческий мозг содержит приблизительно 80 млрд нейронов, соединенных друг с другом. В связи с этим создать хотя бы приблизительную карту мозга невероятно сложно. Тем не менее уже более десяти лет ученые в США и Европе пытаются сделать это.

“Это нужно, чтобы узнать, какие участки мозга отвечают за определенные процессы в организме. Где хранится наша память или душа”, — поясняет Адам Гезли из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

Сейчас наиболее привлекательным для картирования является метод, когда с помощью особенно точного МРТ определяется передвижение молекул воды в клетках мозга, для того чтобы увидеть в нем самые маленькие связи.

Если метод окажется успешным, то вскоре ученые получат точное представление о микроструктурах мозга. Гезли полагает, что для этого потребуется не меньше двух-трех лет. Хотя в 2011 году многие эксперты заявляли, что сама идея картирования мозга — утопия. Теперь об этом говорят спокойно и ждут первых испытаний новых карт.

Для киберпротезов картирование мозга важно тем, что позволяет определить, какие импульсы должен получать человек, чтобы двигать рукой или ногой. Сейчас, по утверждению Отто Бока, чья компания Bionic Industries занимается выпуском таких протезов, есть один способ присоединения искусственных рук людям.

Он заключается во вживлении сверхчувствительных электродов с компьютерным управлением в определенный отдел мозга человека. В случае замены конечностей сейчас эти части вживляют в центральную извилину мозга, которая отвечает за моторику организма. Если человек хочет пошевелить рукой, то импульс от нейронов передается на микрокомпьютер, находящийся в протезе.

Система имеет и обратную связь — в современных протезах сенсоры могут передавать импульсное возмущение в мозг, тем самым давая человеку чувствовать неживую руку. Также часть датчиков закреплена в мускулах плеча и груди, что дает возможность двигать ими одновременно.

“Конечно, это пока не новая рука. Она медленная и не такая ловкая, так как в ней в сотни раз меньше рецепторов”, — говорит Корреспонденту Эндрю Шварц из Питтсбургского университета.

По его мнению, существует также проблема, что обратная связь приносит человеку неприятные ощущения, так как электронные импульсы от датчиков не очень похожи на переданные по живым нервам сигналы. Но ученый полагает, что после некоторой калибровки ситуация может измениться, причем это — дело считаных месяцев.

Следующим шагом после “чувствующей руки” может стать искусственный глаз, который будет передавать изображение прямо в мозг. Как считает Дэниел Моран, глава Moran Lab в Вашингтонском университете, пока это кажется маловероятным, но ситуация в картировании мозга и системе передачи импульсов стремительно меняется.

“Пока мы только на этапе разработки киберглаза, но если все удастся, то его тестирование начнется в 2016 году”, — говорит эксперт. Он отмечает, что сейчас один такой глаз может стоить $ 1-2 млн, но цена может упасть, так как технологии будут совершенствоваться.

Что касается киберпротезов, то в ЕС уже сейчас несколько компаний начали производить искусственные руки и ноги, которые могут быть подключены к мозгу и управляться мыслями.

Морана называет общую стоимость операции по вживлению датчиков и калибровке протеза: до $ 150 тыс. В дальнейшем эта цена будет только снижаться, и вскоре кибернетические руки перестанут быть диковинкой.

***

Этот материал опубликован в №12 журнала Корреспондент от 28 марта 2014 года. Перепечатка публикаций журнала Корреспондент в полном объеме запрещена. С правилами использования материалов журнала Корреспондент, опубликованных на сайте Корреспондент.net, можно ознакомиться здесь.

korrespondent.net