5 необычайных разработок, которые произвели революцию в биотехнике
Сингулярность

Биология и технология развиваются в сильной синергии друг с другом, принося нам удивительные плоды во многих областях — от медицины до нейрологии и компьютерных систем.
Учёные, футуристы и трансгуманисты собрались в Нью-Йорке 15-16 июня этого года на Международный конгресс «Global Future 2045», чтобы обсудить, как эти технологии уже сейчас прокладывают нам дорогу к цифровому бессмертию.

Вот пример нескольких потрясающих технологий, которые подводят человечество ближе к сингулярности – точке, в которой технология превзойдёт возможности человеческого мозга, и в мире начнётся становление «суперинтеллекта».

Удивительные андроиды
 
Роботы всегда захватывали воображение людей. Но воображение прокладывает дорогу для реальности, и это приводило и приводит к попыткам создания удивительно живых и человекоподобных андроидов. К примеру, японский робототехник Хироши Ишигуро, директор Лаборатории интеллектуальных роботов из Университета Осаки, Япония, продемонстрировал на конгрессе продвинутых робо-клонов самого себя.

Андроиды будущего смогут свободно и неотличимо смешиваться с живыми людьми и выступать в роли воспитателей для детей, а по мнению некоторых – даже в качестве социальных и сексуальных партнёров.

Нейро-компьютерные интерфейсы
 

3
Нейро-компьютерные интерфейсы (BCI) в последние годы прошли немалый путь развития. Некоторые из них нацелены на помощь инвалидам в восстановлении утраченной подвижности, другие помогают восстановить утерянные зрение или слух. В настоящее время идут разработки интерфейсов, которые позволяют восстановить даже утраченную память.
На конгрессе «Global Future 2045» инженеры из Университета Калифорнии Хосе Кармена и Мишель Махарбиц рассказали о своей работе по созданию стабильного долговременного, и полностью беспроводного нейро-машинного интерфейса.

А нейроинженер Теодор Бергер из Университета Южной Калифорнии рассказал о разработке протеза памяти. Это устройство будет заменять часть гиппокампа головного мозга, в котором краткосрочная память преобразуется в долгосрочную. На сегодняшний день Бергер уже добился успеха в испытаниях на крысах и обезьянах, и в настоящее время устройство проходит испытания на людях.

Бионические конечности
 

4
Современные кибернетические протезы необычайно продвинуты. Одним из самых сложных существующих бионических протезов является искусственная рука «Люк», разработанная компанией DEKA. Она управляется ножным джойстиком и поставляет своему пользователю вибрационную обратную связь о силе захвата пальцев.

На конгрессе англичанин Найджел Окленд продемонстрировал свою разработку – искусственную руку «Bebionic 3», которая превосходит «Люк» в том, что способна использовать сигналы напрямую от мускулов верхних конечностей вместо ножного джойстика. Окленд, который сам потерял руку в результате промышленного инцидента, говорит, что рука Bebionic невероятно улучшила его жизнь.

А благодаря нейро-компьютерным интерфейсам, некоторые бионические руки уже сейчас могут управляться напрямую мозгом. Следующим шагом в их развитии, по словам учёных, является разработка продвинутых систем сенсорной обратной связи.

Оптогенетика
 

5
Оптогенетика – это недавно разработанная техника контроля активности отдельных нейронов. Вот что она из себя представляет:

Нейронные сигналы активируются движением заряженных атомов или ионов через каналы в клеточных мембранах. Некоторые виды водорослей и других организмов обладают светочувствительными протеинами, закодированными специфическими генами в их ДНК. Используя методы из области генной терапии, учёные могут внедрять такие гены в нейроны животных, позволяя «включать» и «выключать» клетки с помощью света. С помощью оптогенетики исследователи могут перейти от простого наблюдения за активностью мозга к прямому манипулированию им. Например, включив обонятельные нейроны, учёные могут заставлять животных «обонять» свет – то есть в данном случае нейроны, обычно реагирующие на запахи, будут реагировать на свет.

Молекулярные компьютеры

6
Компьютеры будущего могут быть сделаны не из кремния, а из ДНК. По некоторым характеристикам компьютеры из ДНК уже сейчас многократно превосходят традиционные.

ДНК – это чрезвычайно насыщенная информацией молекула, и она может использоваться для вычислений множеством различных способов. Компьютерные чипы конструируются на базе использования логических операторов – например И, ИЛИ и НЕ – которые позволяют выполнять математические операции над вводимыми данными. Такие же операторы могут быть созданы на основе ДНК, и применены для выполнения вычислений внутри клеток.

Управляемый мыслью экзоскелет позволит парализованным людям ходить

Два года назад Антонио Мелилло попал в автомобильную аварию, в которой ему раздробило позвоночник. С тех пор у него пропала способность передвигать и чувствовать свои ноги. И вот теперь он вновь может ходить.

Мелилло – один из первых людей с параличом нижних конечностей, которому довелось испытать MindWalker – первый в мире экзоскелет, который позволяет парализованным людям ходить, используя только силу их мысли.

dnews-files-2013-03-mindwalker-3-jpg1
На протяжении последних восьми недель пять человек приняли участие в клинических испытаниях экзоскелета. Испытания завершились на этой неделе под наблюдением Европейской Комиссии, которая финансировала разработку; проект вёлся консорциумом нескольких крупных университетов и частных компаний.

Это стало кульминацией трёхлетнего периода разработки, в ходе которой были завершены три главных элемента системы. Во-первых, это сам экзоскелет — конструкция, которая  поддерживает вес человека и передвигает его ноги, когда получает необходимые инструкции. Люди учатся использовать его во втором элементе: в среде виртуальной реальности. И третья составляющая – это считывающий мысли компонент.

Существует несколько способов управлять экзоскелетом с помощью одной только мысли – на текущий момент самым подходящим является использование пары очков с мерцающими диодами, прикреплёнными к каждой линзе.

Каждый комплект диодов мерцает с различной частотой на границе периферического зрения пользователя. Этот свет обрабатывается в затылочной коре головного мозга. Измерения активности в этой части мозга позволяют определить, сосредоточен ли оператор на правом или на левом диоде.  Например, концентрация на левом заставляет экзоскелет двигаться, а на правом – останавливаться, и всё это происходит меньше чем за секунду.
 

dn23640-2_300
Команда планирует провести следующие пять лет, улучшая MindWalker с целью получить коммерческий продукт. «Мы собираемся сделать его более лёгким, а его движения более плавными», говорит координатор проекта Джереми Гансет, «и возможно даже придумаем ему пару каких-нибудь штанов, чтобы он выглядел чуть меньше как «Робокоп»».

Создатели MindWalker также хотят отказаться от очков с мигающими диодами. Дело в том, что команда учёных из Независимого университета Брюсселя сумела идентифицировать мозговую активность, связанную с намерением идти. Этот тип электрической активности возникает в мозгу за секунду до того, как вы действительно начинаете двигаться, и может быть засечён в виде ЭЭГ сигналов в двигательном кортексе. Исследователям даже удалось провести различие между намерением двигаться быстро или медленно.

Создание алгоритма, который сможет уверенно распознавать эти сигналы, открывает потрясающие возможности намного более интуитивного управления движением. Такой интерфейс позволит ходить даже людям, которые полностью парализованы – то есть неспособны двигать даже глазными яблоками.

Антонио Мелилло же пока не отказывается от своего кресла-каталки, но надеется однажды перебраться в MindWalker. «Это потрясающе, наконец-то обрести возможность смотреть людям в глаза», говорит он.

Биология и механика в одном кибернетическом сердце
 

artificial_heart_large_verge_medium_landscape
Кардиокиборг: Этот рендер демонстрирует биологические клапаны в верхней части искусственного сердца, созданного компанией Carmat

В четырёх кардиохирургических центрах Европы и Среднего Востока скоро начнутся испытания новых искусственных сердец, в которых скомбинированы синтетические и биологические материалы, а также сенсоры и специализированное программное обеспечение. Если эти «биопротезы», созданные французской компанией «Carmat», покажут себя эффективными и безопасными, они могут отправиться к пациентам, ожидающим трансплантации сердца. На сегодняшний день только одно искусственное сердце, созданное американской компанией «Tuscon», получило разрешение для использования на пациентах в США, Канаде и Европе.

Попытки полностью заменить человеческое сердце искусственным начались около десяти лет назад. Это невероятно сложная задача – создать устройство, способное выдерживать жёсткие условия человеческой кровеносной системы и стабильно сокращаться 35 миллионов раз в год, как это делает настоящее сердце. Другие осложнения, вроде инсультов, вызванных тромбами в искусственных сердечных имплантатах, также накладывают свой отпечаток на имеющуюся проблему. В силу этих причин, искусственные сердца обычно служат в качестве временной меры, или «моста к трансплантации».

В устройстве компании Carmat, каждая из двух камер разделена мембраной, которая удерживает гидравлическую жидкость на одной её стороне. Моторизованный насос перекачивает жидкость внутрь и наружу из камер, и она заставляет мембрану двигаться, а кровь течёт с обратной стороны каждой из мембран. Та её часть, которая соприкасается с кровью, сделана из ткани, извлечённой из мешка, окружающего сердце коровы, чтобы сделать устройство более биосовместимым.

Это позволяет пациентам меньше зависеть от антикоагуляционных медикаментов. Устройство от Carmat также использует клапаны, сделанные из тканей коровьего сердца, и имеет встроенные сенсоры для отслеживания повышения давления внутри аппарата. Эти данные отправляются во внутреннюю контрольную систему, которая может подстроить поток крови под возросшие требования – например, когда пациент выполняет упражнения.

Устройство от Carmat является не единственным искусственным сердцем, которое в настоящее время разрабатывается в мире. Недавно прошли испытания другого типа синтетического сердца, которое не генерирует пульсации, а вместо этого непрерывно прокачивает кровь через тело. Целью такого непрерывно работающего сердца является избежать риска механического отказа, который неотвратимо нависает над каждым движущимся пульсирующим устройством.

Такое непрерывно работающее сердце компактно, не пульсирует, и имеет всего одну движущуюся часть – ротор на магнитной подвеске, который вращает два рабочих колеса, одно из которых выталкивает кровь в лёгкие для обогащения её кислородом, а другое толкает обогащённую кровь по телу. Простота такого дизайна, который не подвержен механическому износу и поломкам, контрастирует со сложностью искусственного сердца от Carmat, которое содержит множество движущихся частей. Однако эта система находится во многих годах от испытаний на пациентах, и сначала должна пройти проверку на телятах.

Израильские ученые разработали устройство для людей с очень слабым зрением
 

Фото с сайта orcam.com
Фото с сайта orcam.com
Исследователи из Израиля изобрели девайс, который значительно облегчит жизнь людям со слабым зрением, сообщается в New York Times.

Лиат Негрин, страдающая с детства слабым зрением, теперь легко читает даже этикетки на консервных банках с помощью простой и не привлекающей внимания камеры, прикрепленной к ее очкам. У Негрин колобома - врожденный дефект, поражающий структуру глаза - заболевание наблюдается примерно у одного из 10 тысяч человек. Сама Лиат является участником OrCam — израильского стартап-проекта, в ходе которого была разработана специальная камера для слабовидящих, она дает возможность свободно передвигаться и даже легко «читать».

До сих пор люди, страдающие слепотой или слабым зрением, использовали для чтения громоздкие устройства, запрограммированные распознавать текст в рамках ограниченного пространства, или совсем недавно разработанные программные приложения на смартфонах, также обладающие сильно ограниченными возможностями.

Зрение в кармане

Девайс OrCam представляет собой маленькую камеру, наподобие той, что используется в очках Google, которая тонким проводом подсоединена к портативному компьютеру, помещающемуся в карман владельца.

Девайс предназначен как для распознавания, так и для звуковой передачи текста «в естественных условиях». Этот термин используется для обозначения текста, который мы встречаем повсюду в повседневной жизни - газетные статьи, номера общественного транспорта и другие самые распространенные объекты, содержащие надписи: достопримечательности, указатели и так далее.

Устройство довольно сильно отличается от технологий, разработанных для того, чтобы дать возможность слепым людям видеть, таких как, например, искусственная сетчатка Argus II от Second Sight Medical Products.

OrCam также не стоит путать с технологией очков Google, которая также использует цифровую камеру. Google Glass предназначены для людей с нормальным зрением, они обладают ограниченной функцией визуального распознавания и локальной вычислительной мощностью.

Проект OrCam был запущен несколько лет назад Амноном Шашуа — известным исследователем, профессором компьютерных наук из Университета Хебру в Иерусалиме.

Главными достижениями исследователей стартапа стали алгоритм компьютерного зрения и значительное увеличение вычислительной мощи компьютера, который настолько компактен, что помещается в кармане владельца.

Если смотреть шире, на технологическом уровне, то необходимо отметить, что система OrCam использует широкий спектр усовершенствований, которые могли бы найти применение в области искусственного интеллекта, в частности, в сфере систем наблюдения в производстве, а также в такой области, как беспилотные транспортныесредства. Шашуа ранее основал Mobileye — компанию, занимающуюся поставками камер для автомобильной промышленности, камер, способных распознавать пешеходов и велосипедистов и проследить курс автомобиля на шоссе.

Распознавание голоса сегодня ежедневно используется десятками миллионов владельцев смартфонов на iOS и Android. Кроме того, в настоящее время существует, по меньшей мере, шесть конкурирующих подходов в области компьютерного зрения.

OrCam в свою очередь рассчитана на простейшую систему управления или пользовательский интерфейс. Система распознает предварительно сохраненный набор объектов и позволяет пользователю добавить в свою библиотеку, к примеру, текст с этикетки или билборда, или знак стоп-сигнала, или название улицы простым жестом руки, поместив нужный объект в поле зрения камеры.

Девайс пригоден для использования слепыми людьми, однако сначала OrCam планирует продавать его в Соединенных Штатах людям со слабым зрением — тем, чье зрение невозможно полностью скорректировать очками



http://gearmix.ru/archives/3351
http://gearmix.ru/archives/2860
http://http://gearmix.ru/archives/2837
http://www.km.ru/science-tech/2013/06/13/nauka-i-tekhnologii/713080-izrailskie-uchenye-razrabotali-ustroistvo-dlya-ly