Под киборгом принято понимать биологический организм, содержащий механические или электронные компоненты. В прошлом веке слово “киборг” в основном встречалось в научной фантастике, однако сегодня в киборгизации нет ничего необычного. Речь идет не только о попытках замены утраченных или поврежденных органов, но и о получении “суперсилы”, ловкости, даже новых органов чувств! Рассмотрим несколько впечатляющих примеров киборгизации.

 

Сенсор для восприятия цвета незрячими

Активист и деятель изобразительного искусства Нил Харбиссон (Neil Harbisson) родился с врожденной ахроматопсией - он мог различать лишь оттенки серого. В 2004 году он подвергся остеоинтеграции. В заднюю часть его черепа имплантировали генератор механических колебаний, который синхронизирован с видеокамерой. Устройство преобразует частоты видимой части спектра в легкие вибрации, которые мозг Нила воспринимает, как звук. Не самый "тонкий" интерфейс, но мужчина благодаря этому "слышит" цвета. 

В 2009 году спецы Политехнического университета Каталонии, Испания, усовершенствовали устройство - сейчас Харбиссон способен воспринимать не только видимые цвета, но также излучение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, что недоступном обычным людям. Нила  можно смело считать киборгом - в Объединенном Королевстве ему, не без приключений, но позволили сфотографироваться на паспорт со своим гаджетом.

Система передает звуковые волны, частота которых "означает" тот или иной цвет во внутреннее ухо Нила через механизм генерирующий вибраци, установленный на затылке - Харбиссон не видит цвета так, как большинство людей, но “слышит” их или, вернее, “чувствует”. Звук, соответствующий инфракрасной части оптического диапазона дает самый низкий тон, ультрафиолету, напротив, соответствует наиболее высокий. 

Как говорится, не было счастья, да несчастье помогло, Нил приобрел набор ощущений, которого до сих пор у людей не было - лица собеседников, а также пейзажи и здания становятся для него своеобразной "музыкой" - некоторые комбинации тонов звучат гармонично.

Харбиссон не планирует останавливаться на достигнутом - ему хотелось бы получить версию аппарат, не нуждающуюся в подзарядке. Возможно изобретатели придумают для него способ запитать аппарт от кинетической энергии, которую мы "генерируем", например, при ходьбе или даже просто при дыхании. Или можно задействовать энерги движения крови по артериям? 

 

Рука LUKE

Управление роботизированными протезами может осуществляться по-разному, в частности, с помощью ЭМГ-систем, снимающих миоэлектрические сигналы с мышц человека при помощи поверхностных или вживленных электродов. Следует отметить, что в России запрещены протезы, интерфейс которых требовал бы вживления электродов.

Перспективным считается вариант, когда управление происходит за счет нейросигналов, снимаемых тем или иным способом с головного мозга человека: как правило, с помощью электродов, вживленных в кору головного мозга. Последние могут проходить сквозь череп (есть ряд связанных опасностей) или подключаться к устройству, размещаемому внутри, сигналы с которого снимаются беспроводно другим устройством, расположенным снаружи. 

Манипулятор LUKE получил свое название в честь героя вселенной “Звездных Войн” Люка Скайуокера. Система представляет собой весьма продвинутый протез, позволяющий человеку ощущать прикосновение к различным объектам. Для этого используется привод, обеспечивающий эффект обратной связи, что имитирует сопротивление физических объектов.

Система разрабатывалась при финансовой поддержке DARPA, а в 2014 году получила одобрение FDA. Сенсоры протеза воспринимают сигналы с мышц владельца. Несколькими сочленениями руки можно управлять одновременно - для этого человек должен двигать ступней (есть ряд специальных переключателей).

Первая партия протезов бесплатно предоставляется американским ветеранам боевых действий с конца 2016 года, купить такой протез можно примерно за $100 тысяч.

 

Системы искусственного зрения

 

В двадцать с небольшим лет, Дженс Науманн (Jens Naumann) пережил два несчастных случая, в ходе которых в его глаза попали металлические осколки, что привело к полной потере зрения. В 2002 году, Науманн, которому на тот момент было 37 лет, принял участие в клиническом эксперименте Института Доббел, Лиссабон, в рамках которого систему компьютерного зрения подключили непосредственно к его мозгу - в обход поврежденных глаз! Система позволила мужчине увидеть рождественские огни, украшающие его дом в Канаде. 

К несчастью, устройство отказало спустя пару недель после установки, а его изобретатель, Уильям Доббель, ушел из жизни в 2004 году, не оставив после себя практически никакой документации. В 2010 году аппарат пришлось удалить - Науманн вновь полностью лишился зрения.

Нет сомнений, что тема искусственного зрения, позволяющая заменить глаза человека системой компьютерного зрения - перспективная и над ней сейчас работают. 

 

Бионический ножной протез

Бионический ножной протез с подключением к мозгу впервые был имплантирован Заку Ваутеру (Zac Vawter) в 2012 году. Технология, позволяющая воспринимать мозговые импульсы и переводить их в понятные устройству сигналы, получила название Targeted Muscle Reinnervation (TMR, целевая мышечная реиннервация). Впервые ее разработали в 2003 году Тодд Куйкен из Центра бионической медицины Чикагского института реабилитации и Грегори Дамэниэн из отделения пластической хирургии Северо-Восточного университета для протезов верхних конечностей. 

Метод заключается в том, что нервы, ранее иннервирующие конечность, подводятся к мышцам, сохранившимся после ампутации, а уже с них датчики снимают сигнал и направляют в процессор, управляющий электроприводами.

TMR увеличивает диапазон движений протеза до уровня, недостижимого при использовании сенсорных датчиков, расположенных на культе. К тому же, подход значительно упрощает алгоритм движений: пациенты не обучаются управлению протезом с нуля, а вспоминают движения, совершаемые обычной конечностью.

В 2012 году Зак вскарабкался на небоскреб Уиллис-Тауэр в Чикаго, США, преодолев 2100 ступенек. Восхождение заняло 53 минуты и 9 секунд.

 

Рука bebionic

Компания BeBionic разработала один из наиболее продвинутых на сегодняшний день ручных протезов. Отдельные приводы отвечают за независимое движение каждого сочленения, у устройства есть 14 предпрограммированных паттерна для захвата предметов для повседневного использования. 

Система обладает высокой чувствительностью - объекты можно захватывать с разной силой и скоростью: пользователь, например, может зажать куриное яйцо между большим и указательным пальцами, не повредив его, но также можно поднимать объекты весом до 45 кг (цифра почти невероятная)!

Продажи протеза bebionic начались еще в 2010 году, с тех пор разработчики повысили мощность батареи и гибкость системы, а также оптимизировали ее программное обеспечение.

 

Проект Eyeborg

Роб Спенс, кинорежиссер из Торонто, установил в своей правой глазнице миниатюрную камеру. Один заряд батареи позволяет записывать 30-минутные видео. Задумка получила название Eyeborg Project - режиссер своим протезом не видит, но снимает ролики для будущих проектов. Аппарат передает изображение на портативный накопитель с экраном, откуда запись можно скачать на компьютер - для записи и редактирования. В России Роба арестовали бы за использование "спецсредств"? 

 

Другие разработки

Необычный подход к биопротезам демонстрирует протез руки, оснащенный камерой, разработанный специалистами Newcastle University. Система выполнена в общем тренде на "интеллектуализацию" автоматов и механических устройств - сейчас системы компьютерного зрения с распознаванием объектов пытаются приспособить буквально ко всему.

Киборгизация и роботизация протезов у большинства людей ассоциируются с астрономическими ценами. А вот Джоэль Гиббард (Joel Gibbard), инженер, учредитель и директор Open Robotics из Плимута, Объединенное Королевство, разработал роботизованный протез руки с использованием материалов, напечатанных на 3D-принтере. Такие робопротезы могут стоить не десятки тысяч долларов, а порядка $800!

Еще один тренд, который не так давно получил широкое распространение сразу в нескольких странах мира - киборгизация насекомых. По сути речь идет о разработке “живых беспилотников”. Подробнее об этом можно почитать, например, здесь. 

+ +