Я – киборг
или каким будет человек будущего
В ноябре в СМИ появилась новость, напомнившая, что мы живем в XXI веке, и научный прогресс движется вперед семимильными шагами. Ирландские ученые предложили вживлять в тело человека чип, который не только позволит следить за состоянием владельца, но и сможет использоваться как мобильный телефон. Это повод рассказать о том, что сейчас происходит в области модернизации человеческого тела при помощи разных хитроумных электронных устройств. Тем более что некоторые из наших читателей уже писали в редакцию с просьбой это сделать.
Начнем, пожалуй, с того самого сообщения от ученых из Белфаста. Суть новой идеи в том, что каждый из нас может стать носителем специального чипа. Он поможет не только следить за работой тела человека, но и оперативно обмениваться информацией. Более того, каждый снабженный таким устройством сможет стать еще и передатчиком сигнала, своеобразной антенной. То есть отпадет необходимость строить новые коммуникации. Вот что рассказывает руководитель группы ученых Саймон Коттон:
«Наличие сетей «от тела к телу» могло бы принести огромные социальные выгоды; например, это серьезно улучшило бы систему здравоохранения путем использования нательных датчиков для мониторинга состояния пациента и его лечения. В результате значительно снизилась бы нагрузка на бюджеты медицинских учреждений, а помощь на дому стала бы наконец реальностью… Эти системы могли бы также привести к сокращению числа базовых станций мобильной связи, особенно в районах с высокой плотностью населения. Неблагоприятные последствия для здоровья были бы ликвидированы, общественность бы успокоилась».
В конце октября мысль начать вживлять людям чипы высказала и компания «Intel». Ее специалисты считают, что уже к 2020 году нам для управления компьютером не потребуются ни клавиатура, ни мышь. После небольшой операции управлять ЭВМ можно будет силой мысли. Собственно, такой датчик уже разработан. Вот только пока его размеры слишком велики. Вдобавок, не до конца расшифрованы необходимые сигналы мозга. Однако ученые полны оптимизма. Тем более что иногда природа сама наделяет людей удивительными способностями. Нет, речь пойдет не об экстрасенсах, которые на расстоянии могут управлять неодушевленными предметами. Дело в том, что одной из распространенных идей сторонников превращения людей в киборгов является обеспечение абсолютной памяти. То есть вживление в голову человека некоего устройства, которое поможет ему запоминать все, что он захочет.
В современном мире люди, которые помнят все, уже есть. Одним из таких уникумов был Ким Пик. Этот человек родился с целым рядом заболеваний мозга. Обычно они не приводят ни к ухудшению, ни к улучшению умственных способностей. Но в данном случае, заменяя отсутствующие участки мозга, его нейроны создали какие-то новые связи. В результате Пик получил феноменальную память. Он помнил огромное количество справочной информации, знал все междугородные телефонные коды и почтовые индексы США. В его голове «хранились» названия всех местных телевизионных станций страны, карты всех городов Америки. При этом все это было не мертвым грузом. Он легко пользовался своими знаниями.
Сегодня эксперты считают, что через пару десятилетий любой желающий сможет приобрести суперспособности Кима Пика. Причем без всякого вреда для здоровья. Но абсолютная память – это далеко не все, чем будут обладать люди будущего, превратившиеся в киборгов.
Чтение мыслей
В сентябре ученые университетов Юты и Вашингтона сделали первый шаг для преодоления «синдрома запертого человека» – болезни, при которой из-за нарушения нейронных путей человек не может двигаться и говорить, только моргать. Обычно такие пациенты общаются глазами, подавая сигналы «да» или «нет». Ученые приступили к созданию прибора, который помог бы им читать мысли больных. В результате их «словарь» расширился до 10 слов – добавились «горячо», «холодно», «голод», «жажда», «здравствуйте», «до свидания», «больше» и «меньше». Еще раньше при помощи энцефалограммы подопытным уже удавалось управляться с настольной игрой, соединять мозг с мозгом, играть в оркестре и командовать андроидом.
Но читать мысли гораздо сложнее. Добровольцу, парализованному из-за эпилепсии, вскрыли череп, чтобы определить, какие области мозга отвечают за конкретные слова. На поверхности мозга были размещены сети электродов на расстоянии 1 мм друг от друга. Одну расположили на лицевой моторной коре, управляющей движениями рта, губ, языка, – мышц, участвующих в речи. Вторую – на зоне Вернике, которая отвечает за восприятие и распознавание слов при их произнесении.
А дальше четыре дня подряд подопытный «произносил» одно из 10 слов, которые ему говорил доктор. В результате удалось определить, какой частью мозга они «произносятся». Чтобы закрепить результат, был проведен тест на угадывание слов. Теперь действовали наоборот. Пациент «говорил», а врачи угадывали. Результат в некоторых случаях оказался удачным на 85%.
Пока ученые находятся в самом начале пути. Брэдли Грегер из университета Юты, специалист по биоинженерии и один из авторов нынешнего эксперимента, говорит: «Мы получили доказательство – сигналы из мозга можно перевести в слова. Но мы должны обрабатывать больше слов с большей точностью, прежде чем это будет полезно для пациента… Это не означает, что проблема полностью решена и мы можем разойтись по домам. Убедившись в работоспособности технологии, теперь необходимо оптимизировать ее так, чтобы пациенты с синдромом запертого человека могли по-настоящему общаться».
Это не единственный эксперимент в данной области. В прошлом году другой научной группе удалось научиться распознавать гласные звуки в «речи» парализованного пациента.
Следующий этап работы американских ученых – научиться «понимать» большее количество слов. Для этого будут использоваться более крупные сетки электродов. Исследователи надеются, что в скором времени это приведет к созданию чипа, который позволит парализованным людям общаться. Более того, такой прибор даст возможность передавать свои мысли на расстоянии и всем остальным. Возможно, со временем мысленная связь заменит телефонную.
Но это долгосрочная перспектива. Пока же исследования направлены на то, чтобы помочь больным. Об электронике, которая спасает жизни, мы и расскажем дальше.
Электронные протезы
Летом ученые университета Лейстера провели опыт, который позволит больным с повреждениями спинного или головного мозга вновь научиться двигаться. Для этого им в голову будет вживлен чип, который будет проводить сигнал прямо к рукам и ногам, минуя получившие повреждения зоны. Вернее, не напрямую к конечностям, а к протезу, который будет надет на парализованную конечность.
Профессор Кьян Кирога рассказывает: «В опытах с обезьянами мы добились очень хороших результатов – животное могло выполнять точные движения с помощью искусственной руки, однако в тех опытах передача мысленных сигналов происходила по проводу, который выходил прямо из черепа шимпанзе».
Пока проблемы есть. Электроника не вполне справляется со сложными сигналами, которые может генерировать мозг. Но уже через 5 лет ученые обещают решить задачу. И это не единственная хорошая новость.
Уже почти 30 лет длится эксперимент «Бостонский имплантат сетчатки». Удалось достичь того, что незрячие пациенты научились различать цвета. Для людей, которые провели всю жизнь во тьме, это стало настоящим чудом.
Система выглядит следующим образом – камера на очках по беспроводному каналу передает сигнал на крошечный чип, установленный прямо на глазном яблоке. Его задача – перевести полученный сигнал в набор слабеньких электрических импульсов. Они стимулируют нервные клетки глаза, и человек получает зрение.
Аналогичные разработки есть и у компании «Second Sight». Устройство «Argus II» работает так: камера на очках отправляет сигнал в видеопроцессор, который пациент носит на поясе. Далее через трансмиттер по беспроводной связи сигнал поступает в чип-приемник в теле человека. И только оттуда он подается по тонким проводкам в решетку электродов, установленных на сетчатке.
68-летний Дин Ллойд, который пользуется этой системой уже два года, научился различать яркую точку на экране монитора. Он может передвигаться по яркой белой линии и даже видит базовые цвета. Сейчас ученые стараются, чтобы их прибор давал разрешение в несколько тысяч пикселей. Это позволит незрячим различать вблизи лица людей и читать.
Еще одна новинка, помогающая сделать жизнь больных людей лучше – чип, который в Новосибирске вживили в сердце 62-летней пациентке. Он позволяет наблюдать за состоянием здоровья больной и экстренно принимать необходимые меры при ухудшении ситуации. При этом операция по его установке была несложной.
Но и это еще не все. Электронные импланты открывают новую эру в сфере протезирования.
Все мы уже неоднократно слышали про электронное сердце. Правда, до сих пор оно работало неидеально. Человек навсегда был прикован к сложной аппаратуре и постоянно подвергался сложным и малоприятным медицинским процедурам.
Сегодня ситуация изменилась. В США был разработан аппарат «Abiocor II». Это улучшенная модель аппарата «Abiocor I». Дело в том, что старый имплантат был очень тяжел, что позволяло вживлять его только мужчинам. К тому же был рассчитан всего лишь на 18 месяцев. Новый аппарат легче – его смогут устанавливать и женщинам, а срок его службы – до 5 лет.
Эти устройства созданы для тех, у кого больше нет надежды. Для больных, у которых отказали оба желудочка сердца и которым осталось жить не более 2 недель. «Abiocor I» продлил жизнь одного из таких больных на 1,5 года. Причем тот был выписан из больницы и прожил последние дни с семьей. Усовершенствованное устройство сможет продлить жизнь на гораздо более долгий срок.
Настоящий прорыв был сделан в последнее время в протезировании конечностей. Инвалид сегодня может получить практически настоящую руку или ногу. Раньше электронный протез был продолжением уцелевшей части конечности. Сегодня искусственная нога соединяется напрямую с мозгом. Причем новая рука, например, может быть гораздо сильнее, чем настоящая.
Одной из обладательниц этого чуда техники стала Даймонд Экселл. Девочка родилась без обеих рук. Изобретение инженера Ивана Йегера и специалиста по протезированию Юджин Сильва позволило ей впервые в жизни почистить зубы так, как это делаем мы с вами. До этого девочка зажимала щетку пальцами ног.
Протезы Даймонд управляются нервными импульсами, которые идут к мышцам тела. Когда сокращаются мышцы спины – руки разгибаются. Если же сигнал поступает к мышцам груди – наоборот, сгибаются. Датчики переключают управление тремя суставами. Запястья поворачиваются в любую сторону, а локти сконструированы так, чтобы при ходьбе руки двигались как настоящие.
Внешний вид протезов делает их очень похожими на «живые» руки. Форма кисти была заимствована у сестер Даймонд. Рука покрыта спрессованным латексом и имеет ногти.
Каждая такая конечность обходится приблизительно в 35 тыс. долларов.
Еще один суперсовременный протез поможет тем, у кого есть проблемы со слухом. Слышать нам позволяют специальные чувствительные волокна, которые реагируют на звуковые волны. Если их работа нарушается, наступает глухота. Новый протез позволяет заменить поврежденные волокна маленькими электродами. В результате слух восстанавливается почти полностью.
Что уж говорить о современных слуховых аппаратах? Например, один из них построен на единственной микросхеме и весит всего 7 граммов. Даже начисто лишившиеся слуха люди теперь могут не только слышать очень громкие сигналы, но различать все разнообразие звуков.
Кстати, рассказывая о современном протезировании, мы не могли не вспомнить историю Фемистокла – наверное, первого известного нам человека с протезом. Считается, что когда этот грек бежал из плена, то сам отпилил себе ногу, а потом попросил плотника сделать деревянную. Надо сказать, что долгое время протезирование так и оставалось на этом уровне. Ну разве что постепенно протезы стали делать в форме утраченной конечности.
В XIX веке доктор Бли изобрел ногу, способную повторить движения настоящей стопы при ходьбе. Это позволило владельцу такого протеза передвигаться с меньшим шумом и не так сильно уставать при ходьбе.
Приблизительно тогда же появились подвижные руки. С их помощью можно было даже удерживать предметы. Хотя это оставалось сложным и неудобным. Подвижность пальцев владелец такой руки регулировал при помощи второй здоровой конечности.
Управление предметами
Впервые этой проблемой занялся доктор Кевин Уорвик – ученый и киборг. Для начала он вживил себе в голову чип, который настроен на волну микросхемы электровыключателя. Теперь он усилием мысли включает и выключает свет в доме и переключает программы телевизора.
Следующий эксперимент, который он поставил над собой – имплантирование в руку устройства, которое позволяет управлять компьютером. Дело в том, что Уорвик является обладателем модной новинки – компьютерного дома, в котором холодильник сам «решает», сколько и каких продуктов надо купить, а двери «думают», пускать вас в ваше собственное жилище или нет. Вживленный в руку аппарат позволяет ученому управлять всей этой умной техникой. Правда, на примитивном уровне. Вроде приказа двери открыться.
Но самое забавное, что экспериментатор, чтобы его супруга не скучала, вживил себе и ей еще один чип. Теперь, когда он думал о ней, женщина сразу же это чувствовала. Правда, устройство получилось далеко не совершенным. Оно передавало эмоции, но различать их не могло. В результате миссис Уорвик устала от прогресса (должно быть, муж вспоминал о ней очень часто) и попросила удалить чип.
«Немного позднее, – делится планами ученый, – я попробую напрямую соединить мозг с компьютером. Это позволит мне мгновенно перемножать и делить миллиардные числа, мгновенно запоминать большие куски текста. Не придется лазить в энциклопедию, чтобы узнать что-то – достаточно будет в уме связаться с Интернетом. Я не согласен с теми, кто пытается противопоставлять мозг человека и машину и ищет тут какой-то конфликт. Их усилия нужно соединять. Человек вполне может «присвоить» себе способности машины».
Надо сказать, что научная общественность относится к экспериментам британца, мягко говоря, неоднозначно. Многие считают его клоуном от науки, а такие эксперименты – просто опасными. Особенно не любит его английская пресса. В Интернете журналисты даже открыли специальный сайт – «Присмотр за Кевином Уорвиком». Вот что пишут его создатели:
«Он (Уорвик – прим. авт.) – один из самых признанных робототехников во всем мире, но его работы не только не поддерживают это звание, а свидетельствуют об обратном. Этот человек – медиа-наркоман». Или вот еще: «Больше всего похоже на то, что Уорвик однажды засиделся с друзьями допоздна, покурил кое-что и посмотрел «Terminator», после чего пришел к выводу, что «Да, мой Бог, это действительно может случиться».
Надо сказать, что Уорвик – далеко не единственный, кто экспериментирует с управлением предметами на расстоянии. Летом этого года группа исследователей из Питтсбургского университета во главе с Эндрю Шварцем представила следующий эксперимент – макака с вживленными в мозг имплантами управляет механической рукой.
Выглядит это так. Импланты находятся в той части мозга, которая отвечает за управление рукой и кистью. Левая лапа обезьяны неподвижна. Правой она нажимает кнопки, и манипулятор протягивает к ней черный цилиндр. Каждый раз он оказывается в новой точке. При помощи имплантов мартышка управляет другим манипулятором. Им она должна захватить протянутый цилиндр. Когда ей это удается, она получает вознаграждение – вкусный напиток.
Первоначально животное управляло манипулятором, имеющим только 4 степени свободы. Новая робо-рука уже гораздо сложнее и ближе к настоящей.
Новая жизнь
Как известно, животные – самые главные страдальцы науки. Эксперименты по вживлению имплантов – не исключение. Наверное, одними из самых несчастных живых существ оказались миноги. Их мозг, помещенный в соленый раствор, стал системой управления для небольшого робота. Этот киборг имеет электронный «глаз» и четыре колеса. А мозг миноги дает ему команду двигаться в сторону любого источника света. Правда, сам мозг крайне недолговечен и миног приходится часто менять. Не говоря уж о том, что толку от такой машинки нет никакого, кроме самого факта ее создания.
На самом деле, ученые стоят на пороге умопомрачительного открытия. С одной стороны, электронные импланты позволяют модифицировать человеческое тело. Но есть и другой вариант развития событий – скоро может появиться возможность переместить мозг человека и его нервную систему в другую оболочку. То есть создать полноценного киборга, вроде Робокопа из знаменитого фильма.
Уже существуют вещества, позволяющие ткани нерва соединяться с микросхемой. Немецким ученым удалось соединить живую клетку с кремниевым чипом. Пока цепь из нейронов короткая, но уже сейчас идет работа по ее удлинению.
Проблема снова сводится к созданию интерфейса, который позволит мозгу напрямую управлять компьютером, а тот уже, в свою очередь, сможет управлять всем остальным. Это «остальное» может быть чем угодно – от человекоподобных роботов до разумных кораблей и самолетов. Разумеется, далеко не всякий захочет превратиться в разумную железяку. Но только до тех пор, пока живо его тело. В случае, когда оно будет готово умереть, для многих переселение в машину будет означать настоящее бессмертие.
Есть, правда, большая проблема. Пока никто не может ответить на вопрос, что же такое человеческая личность? Что именно нужно будет пересаживать в «голову» машине? И это далеко не единственная проблема создания киборгов…
Досталось от создателей киборгов и крысам. Им в мозг вживили три электрода толщиной с волос. Один прямиком воздействует на отдел удовольствия, а два других – туда, куда поступают сигналы от усов грызуна. На спине крысы закрепляется приемник радиосигналов, при помощи которых оператор может управлять животным. Такого «универсального солдата» можно использовать для обнаружения взрывчатки и проникновения в труднодоступные места. Исследования, понятно, проходят под пристальным вниманием Министерства обороны США.
«Вы понимаете, обычные роботы могут преодолевать разные препятствия, передвигаться по разным поверхностям, но не по всем. А крыса живет на этой планете – она может двигаться где угодно», – говорит один из создателей управляемого зверька. «Мало того, – продолжает он, – технология имплантирования электродов будет работать практически с любыми другими животными. Или даже с птицами. Представляете, это будет управляемое воздушное судно, не вызывающее подозрений и способное переносить что угодно».
Есть проблемы
Помимо прочего, ученым необходимо решить целый ряд чисто технических, но оттого не менее важных проблем. Нужно создать принципиально новые микросхемы и электрические цепи – старые плохо «уживаются» с живой тканью. Не говоря уж о том, что межклеточная жидкость вообще достаточно агрессивно ведет себя с металлами.
На сегодняшний день главный претендент на роль так называемого биологически инертного материала – «король вычислительной электроники» кремний. Но не в своем обычном виде, а в форме нанонитей, которые будут, помимо прочего, гибкими и легко растяжимыми.
Выглядеть новые схемы, вероятно, будут так – нити наносятся на кусок шелка, в организме шелк растворяется, а паутина из кремния остается. Такая методика уже опробована в институте Беркмана профессором Джоном Роджерсом на мышах.
Такие «сети» можно располагать прямо на поверхности головного мозга. Подавая на них ток и стимулируя определенные области человеческого «компьютера», врачи смогут бороться, например, с болезнью Паркинсона или Альцгеймера. Их же можно использовать и для создания дистанционных пультов управления различными устройствами.
«Пока что нет стопроцентной точности управления внешними устройствами, – говорит глава лаборатории физиологии сенсорных систем Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии академик РАН Игорь Шевелев (этот человек, кстати, разработал систему из электродов, при помощи которой парализованные больные могут управлять компьютером). – Инвалиды могут набирать тексты, передвигая курсор и выбирая им буквы. Но чтобы управлять инвалидной коляской, нужен стопроцентный контроль над ней, иначе это будет опасным».
Большая проблема при создании новых микросхем – необходимость разработки нового материала для контактов. Медь не годится – она будет быстро окисляться. Скорее всего, это будут титан и золото – но можно вообразить, сколько будет стоить такая микросхема!
Вот и еще одна трудность. Необходимо снабдить импланты источниками питания. Далеко не всегда есть возможность менять батарейку. Сейчас ученые пришли к выводу, что человеческое тело само способно вырабатывать электричество. И предложили внедрить в живые ткани материал, способный перерабатывать энергию движения тела. Над этим, кстати, работают сотрудники Принстонского университета. Они предлагают создать прибор из нитей толщиной около 1/50 000 человеческого волоса. Помещенный в тело, он не будет ощущаться.
Тем не менее, дело идет медленнее, чем хотелось бы. Директор Института биомедицинских технологий Игорь Артюхов говорит: «Пока что бурно растущим является только рынок невживляемых протезов. Что касается вживляемых, то обычно они используются лишь по жизненно важным показаниям и стоят огромных денег. Широкого их распространения нет как по чисто техническим, так и по этическим соображениям».
Про этику
Кстати, про этические соображения. Толпа тех, кто видит в создании чипов дьявольские козни и погибель человечества, неумолимо растет. Рассматривать позицию разного рода мракобесов, считающих, что любое техническое новшество – от лукавого, а вживленный идентификационный чип (существует такой проект электронного заменителя документов) – это чертова метка, мы не будем.
Но есть и вполне здравомыслящие люди, которые считают, что наличие любых электронных устройств, постоянно находящихся с человеком – неприятно. Дело в том, что помимо прочего – это идеальное устройство слежения, а возможно, и управления. Ведь уже сейчас, обладая специальными знаниями и приспособлениями, можно не только понять, как человек провел день, но и где он находится сейчас.
Например, ваш мобильный телефон постоянно сообщает о вашем местонахождении. Он обменивается сигналом с вышкой вашего мобильного оператора, а ее радиус покрытия невелик. Так что можно с легкостью сказать, в каком вы районе. А расплачиваясь электронной картой, вы автоматически предоставляете банку информацию о том, где именно вы это сделали.
Что говорить, если некий электронный прибор вмонтирован в вас намертво? Где гарантия, что с его помощью вам не будет причинен вред…
И, тем не менее, чипо-оптимистов тоже немало. Немецкая ассоциация IT-компаний «BITKOM» провела опрос. И оказалась, что четверть немцев хоть сейчас готова вживить себе чип. К тому же для огромного числа людей импланты могут стать чуть ли не единственным шансом вернуться к нормальной жизни.
