Сентябрь 04, 2014 12:31:56 PM
Во второй половине XX века медицина придумала некоторые довольно удивительные способы замены частей человеческого тела, которые начинали изнашиваться. Или вот другая идея — обычное дело на сегодняшний день — изобретенный в 50-х годах кардиостимулятор.
Сегодняшние инновации позволяют восстановить слух глухим, зрение — слабовидящим, а если кардиостимулятор не поможет, скоро просто можно будет заменить неисправное сердце, словно старый бензонасос в автомобиле.
Эти технологии, которые были в зачаточном состоянии всего несколько десятилетий назад, сегодня настолько прочно укрепились в нашей жизни, что кажутся обычным делом. Существуют медицинские технологии, которые находятся в зачаточном состоянии, сегодня все еще кажутся научной фантастикой, но если история нас чему-то научила, то очень скоро и очень многое также легко войдет в нашу жизнь, как и кардиостимуляторы. Некоторые из них будут в виде приложений к нашим телам, а другие — предназначены для того, чтобы улучшить и без того хорошо работающие элементы.
Интерфейс «мозг-компьютер»
Нейрокомпьютерный интерфейс, он же интерфейс «мозг-компьютер», представляет собой именно то, о чем вы подумали: связь между человеческим мозгом и внешним устройством. Такой интерфейс был плодом научной фантастики на протяжении десятилетий, но, верьте или нет, первые устройства такого типа появились и были протестированы на людях в середине 90-х годов. Можно с уверенностью сказать, что с тех пор исследования не остановились.
Еще с 1920-х годов было известно, что мозг производит электрические сигналы, и было высказано предположение, что эти сигналы можно направить для управления механическим устройством, или наоборот. Исследования в сфере нейрокомпьютерных интерфейсов начались в 60-х годах (на обезьянах, конечно), появилось много разных моделей с разным уровнем инвазивности, и за последние 15 лет эта сфера получила мощный всплеск развития.
Большинство приложений включают либо частичное восстановление зрения или слуха, либо восстановление движений парализованных пациентов. Один совершенно неинвазивный прототип был продемонстрирован в начале 2013 года, он позволял парализованному человеку управлять компьютером. Устройство подхватывало зрительные сигналы, которые отправлялись из задней части мозга и анализировало различные частоты, чтобы понять, на что смотрит пациент, и переместить курсор куда нужно.
Экзоскелеты
В общем представлении экзоскелеты больше похожи на «боевые доспехи с питанием» вроде тех, что были в «Звездном десанте» Роберта Хайнлайна или у Тони Старка из «Железного человека». Однако то, что разрабатывается силами инженеров и ученых, в меньшей степени предназначено для борьбы с гигантскими роботами и вторженцами с других планет, и в большей — для восстановления мобильности инвалидов или повышения выносливости и грузоподъемной способности.
К примеру, одна компания сделала 15-килограммовый костюм из алюминия и титана под названием Ekso, который уже используется в десятках госпиталей США. С его помощью люди с парализующими травмами спинного мозга могут ходить. А ведь когда-то такое применение было совершенно непрактичным из-за громоздкости и веса такого костюма.
Похожую технологию лицензировала Lockheed Martin для своего Human Universal Load Carrier (HULC), который был тщательно испытан и будет поставляться для использования военными. Этот экзоскелет позволяет обычному человеку нести нагрузку в 90 килограммов со скоростью 15 км/ч, не проливая ни капли пота. В то время как Ekso использует заранее запрограммированные шаги, HULC использует акселерометры и датчики давления для обеспечения механических продолжений естественных движений пользователя.
Еще одно интересное устройство, предназначенное для использования в медицинской сфере, выпустила японская компания Cyberdine. Ее экзоскелет HAL предназначен для тех же целей, что и Ekso — давать возможность ходить людям с ограничениями.
Нейронные имплантаты
Нейронные имплантаты представляют собой любое устройство, которое вставляется в серое вещество мозга. Хотя нейронный имплантат может быть нейрокомпьютерным интерфейсом, и наоборот, эти термины не синонимичны. То, что экзоскелеты делают для тела, имплантаты делают для мозга — большинство из них должны восстанавливать поврежденные зоны и когнитивные функции, другие же должны давать мозгу доступ ко внешним устройствам.
Использование нейронных имплантатов для глубокой мозговой стимуляции — передачи специально определенных электрических импульсов в конкретные области мозга — было одобрено еще в 1997 году. Они доказали свою эффективность при лечении болезни Паркинсона и дистонии, а также используются для лечения хронической боли и депрессии с разной степенью эффективности.
Однако наиболее часто используемыми нейронными имплантатами остаются кохлеарные имплантаты и имплантаты сетчатки, оба разработанные впервые в 60-х годах и доказавшие свою эффективность в частичном восстановлении слуха и зрения.
Киберконечности
Протезирование давно используется для замены отсутствующих конечностей, уже десятки лет, но современная их версия — киберконечности — стремится не только к эстетической замене, но и функциональной. Задача таких конечной — восстановить или заменить утраченную конечность с полноценной функциональностью и внешним видом. И хотя, как мы уже отметили, все чаще при разработке протезов применяют нейрокомпьютерные интерфейсы, активно ведутся и другие исследования, которые должны убрать ограничения в этой сфере.
Многие из существующих устройств используют неинвазивные интерфейсы, которые обнаруживают легкие движения, скажем, грудных мышц или бицепсов, для управления роботизированным манипулятором. Современные устройства такого плана демонстрируют весьма неплохую моторику, которая весьма заметно улучшилась за последние десять лет.
Кроме того, в этой области ведутся исследования, которые должны обеспечить двусторонний интерфейс — роботизированный протез, который позволит пациенту ощущать то, чего он касается своей искусственной рукой; однако мы только всковырнули поверхность того, что будет дальше.
В Гарварде возникшие сферы тканевой инженерии и нанотехнологий были объединены для создания «кибернетической ткани» — человеческой ткани со встроенной функциональной биосовместимой электроникой. Чарльз Либер, глава исследовательской группы, сказал следующее:
«С этой технологией впервые мы можем работать в тех же масштабах, что и биологическая система, не мешая ей. В конечном счете речь идет о слиянии ткани с электроникой таким образом, что станет трудно определить, где заканчивается ткань и начинается электроника».
Разработка кибернетических биотехнологий идет полным ходом.
Экзокортекс
Экстраполируя вышеперечисленные идеи на будущее, представьте себе экзокортекс. Это теоретическая система обработки информации, которая будет взаимодействовать и расширять возможности вашего биологического мозга — истинное слияние ума и компьютера.
Это означает не только то, что ваш мозг станет лучшим хранилищем информации, но и быстрее будет обрабатывать информацию — экзокортекс будет предназначен для мышления и осознания высшего уровня. Если это сложно представить, подумайте о том, что человечество давно использует внешние системы для этого. Современной математики и физики не было бы без древнейших технологий письма и счета, и компьютеры — это всего лишь один из островков на длинном, длинном пути технологического прогресса.
Кроме того, подумайте о том, что мы уже используем компьютеры как продолжение себя. Интернет сам по себе можно рассматривать как своего рода прототип этой самой технологии, поскольку дает нам доступ к огромным хранилищам информации; а устройства, которые мы используем для доступа к нему — наши компьютеры — дают нам средства, с помощью которых происходит обработка данных, которых нашим мозгам просто не обязательно знать. Слияние двух систем теоретически может дать нам средство, которое выведет человеческий интеллект на запредельно высокий и недостижимый уровень. Теоретически.
Генная инженерия
Генная терапия и генная инженерия обладают потенциалом, возможно, самым мощным среди любых научных разработок в истории. Понимание эволюции и возможность изменять генетические компоненты настолько новы для науки, что можно без преувеличения сказать, что последствия этих открытий еще до конца непонятны; применение этих сфер люди до сих пор считают «слишком опасным для экспериментов над людьми», вот такие вот дела.
Конечно, наиболее очевидное применение — это искоренение генетических заболеваний. Некоторые генетические проблемы можно излечить у взрослых путем генной терапии, но основной потенциал ее раскроется при испытаниях на эмбрионах — когда этические трудности будут позади. Почитайте, например, как генную модификацию испытывают на обезьянах. В дальнейшем будет возможность не только лечить заболевания и отклонения, но и выбирать цвет глаз и даже пол ребенка — фактически вы сможете слепить себе дитя еще до того, как оно родится.
Технология крайне дорога, и пока неизвестно, в каком будущем — ближайшем или скорее отдаленном — она выйдет на массовый рынок. Учитывая то, как люди зарекомендовали себя в плане отношений к полу, расе и социальной принадлежности, можно смело сказать, что генная инженерия приведет к сложнейшим социальным конфликтам в будущем.
По сути, ученым удалось с легкостью создать мышей с повышенной силой и выносливостью, а обещания вылечить кого угодно начинают даже пугать. Когда речь заходит о потенциале для увеличения прочности и долговечности человеческого тела, генная инженерия как область обещает много чего. Круче может быть разве что…
Наномедицина
Нанотехнологии в общественном сознании, как правило, приводят к воображаемым концам света, но на самом деле эта технология, доведенная до конечной логической точки, обещает разве что искоренение всех человеческих болезней и недугов — включая саму смерть.
Современные применения наномедицины акцентированы в основном на новой и очень точной доставке лекарств в определенные места тела, наряду с другими инновационными методами лечения — на молекулярном уровне. К примеру, экспериментальное лечение рака легких использует наночастицы, которые распыляются аэрозолем и проникают в пораженные области легких. Затем, с помощью внешнего магнита, частицы нагреваются и убивают больные клетки. Естественные процессы организма устраняют мертвые клетки и наночастицы. Этот метод успешно опробован на мышах, но пока не может убить 100% больных клеток в зоне поражения.
Возможные использования нанотехнологий включают наноботов — микроскопических самовоспроизводящихся машин, которые можно запрограммировать на уничтожение больных клеток, доставку лекарств или замену клеток. Конечно, теоретически их можно применять не только к больным клеткам, но и поврежденным — для скорейшего восстановления от травмы или даже разворота процесса старения вспять. Логическим продолжением этих технологий будет невероятно долговечное и прочное человеческое тело. Но даже если этого и не будет, это не единственный способ обмануть смерть научным образом.
Сохранение мозга
Именно отсюда мы начинаем путешествие по царству под названием «трансгуманизм». Это понятие говорит о том, что в один прекрасный день мы сможем превзойти свои собственные физические ограничения, и, возможно, даже отказаться от наших тел. Впервые это понятие было предложено Робертом Эттингером, который в 1962 году написал книгу «Перспектива бессмертия» и считается первопроходцем в сфере трансгуманизма, а также отцом крионики.
На момент написания книги Эттингером консервация людей или животных (или их частей, мозга, например) при сверхнизкой температуре (ниже 150 градусов Цельсия) было единственным и лучшим средством сохранения. Сегодня исследования консервации мозга больше внимания уделяют химической консервации, которая не требует невероятных температур, как крионика.
На данный момент совершенно точно известно, что нельзя сохранить ум человека вместе с мозгом, поэтому сфера занимается исключительно разработкой возможности максимально качественного сохранения тела, а также кое-чем еще. Например…
Искусственные тела
Когда мы сможем заменять все больше и больше частей нашего тела версиями, которые были спроектированы и выращены в лаборатории, словно так и надо, понятное дело, что однажды все дойдет до логической точки, когда каждый пункт человеческого тела, включая мозг, можно будет воссоздать.
На данный момент коллаборация 15 исследовательских институтов мира пытается создать аппаратное обеспечение, которое эмулирует различные разделы человеческого мозга — и их первый прототип представлял собой 10-сантиметровую пластинку, содержащую 51 миллион искусственных синапсов.
Да, «программное обеспечение» можно будет копировать тоже — швейцарский Blue Brain Project в настоящее время использует суперкомпьютер для воссоздания функций мозга, успешно перед этим смоделировав мозг крысы. Лидер проекта, Генри Маркрам, считает, что сможет построить искусственный мозг за десять лет.
Наши мышцы, кровь, органы — искусственные аналоги пребывают в стадии разработки, и однажды перспектива сборки полнофункционального тела человека появится в поле нашего зрения. Но при всем этом было бы неплохо обзавестись еще одной технологией, которая позволит нам из наших тел понемножечку свалить.
Загрузка сознания
Рэй Курцвейл, один из ведущих футурологов, считает, что к 2045 году мы сможем буквально загружать содержимое нашего сознания в компьютер — и он не единственный, кто так думает.
Конечно, многие утверждают, что функции мозга нельзя свести к простым вычислениям, что они попросту «невычислимы» и что само сознание представляет собой проблему, которую наука никогда не сможет разрешить. Существует также вопрос о том, будет ли загруженное или «резервное» сознание отличаться от своего оригинала и представлять собой другой индивидуум. Будем надеяться, что на эти вопросы неврологи скоро смогут ответить.
Но если мы действительно когда-нибудь сможем загрузить сознание в цифровой мир, очевидно, что нам не придется умирать. Мы можем в течение неопределенного времени болтаться в фантастическом цифровом мире, словно программа на жестком диске. Можно передавать себя на дальние расстояния в космосе и мгновенно постигать все знания, доступные человечеству.
Люди, которые умнее нас, сделают это еще до того, как придется умирать. Даже если хотя бы толика из всего вышеперечисленного станет правдой, мы сможем добавить себе несколько лишних десятков лет и посмотреть, что будет дальше.
