Аватар. Фантазиите стават реалност

Прогресът в развитието на технологиите позволява реализирането на най-смелите мечти.

Броят на изследванията, способни да превърнат в реалност събитията от известния филм „Аватар“ на Джеймс Камерън, растат с всеки ден и носят конкретни резултати.

За някои от тях говорят не само фантастите и мечтателите, но вече и политици и ръководители. Например зам.-премиерът на Русия Дмитрий Рогозин в интервю за една телевизия назовал проекта по създаване на аватари сред другите, реализирани от Фондацията за перспективни изследвания.

Аватарът е съвкупност от компоненти, симбиоза между човешки мозък и машина (изпълнителен механизъм), формиран на основата на невроинтерфейс. В резултат на такава интеграция човечеството може да получи възможност да управлява машини и изобщо всеки изпълнителен механизъм само с мисъл.

Но това не е просто управление на робот от разстояние, което е реализирано в далечните години, например в проекта на съветския луноход. Човекът, управляващ робот аватар, трябва да има пълна обратна връзка – да вижда това, което вижда управляваният от него обект, да чува, усеща, обонява всичко, което се намира наоколо.

Вдишваният от обекта въздух трябва виртуално да бъде вдишван от човека оператор. Тоест аватарът е пълноценно „Аз“ на разстояние. Всичко, което се случва, трябва да се предава на оператора толкова достоверно, че той да се чувства сякаш се намира там, където е изпълнителният механизъм.

С други думи – всичко това, което е показано в нашумелия холивудски 3D филм. Границата между фантастичните бойци и производствената драма вече се заличават.

Киборгите

Остава само да се анализира какво именно дава възможност да се премине от фантазията към реалното проектиране на аватар, какви са пречките, предпоставките и трудностите по пътя. Безспорно постижение се явява създаването на многобройни типове роботи, които във все по-голяма степен придобиват способност не само да изпълняват програмирани действия, но и да оценяват обстановката, да вземат самостоятелни решения.

Тоест когнитивните способности на роботите постепенно и последователно се приближават към способностите на човека. Тук може да се дадат многобройни примери, но за тези постижения е изписано достатъчно и едва ли има смисъл да се повтарят.

Важно е да отбележим, че усещайки перспективността на подобен род изследвания, много компании започнаха да събират около себе си всички, които имат повече или по-малко значителни разработки в разглежданата област.

Например Google през 2013 година за половин година придоби осем робототехнически компании, сред които Boston Dynamics, японската Shaft – победител в един от конкурсите за създаване на роботи, организиран през 2013 г. от DARPA (става дума за конкурс по проекта Robotics Challenge Trials – робот, способен да преминава редица препятствия, имитиращи зона на бедствие). Не стига това, но и същата година интернет гигантът се зае с търсене на безсмъртието, основавайки биотехнологичната компания Calico (California Life Company).

Важна крачка по пътя към създаването на аватар е решаването на проблемите, свързани с тактилната чувствителност (обратната връзка) на механичните органи на робота. Едно от последните постижения в тази област е бионична протеза, разработена от екип специалисти от Cleveland Veterans Affairs Medical Center и Case Western Reserve University.

Разработчиците са снабдили протезата с двайсет датчика и са включили сензорите ѝ директно към съответните нервни окончания на останалата част от крайника. Така човек дори със затворени очи може да разбере какъв предмет държи. Новата технология ще реши много битови проблеми, например ще позволи да се вземат и държат крехки предмети без опасност от счупване.

Изследователите от медицинския център на университета Дюк (САЩ) научили маймуни с помощта на невроинтерфейс да управляват едновременно две виртуални ръце. За това се наложило едновременно да регистрират активността на почти 500 неврона в двете полукълба на главния мозък. Това е истински пробив в развитието на интерфейс „мозък–машина“, тъй като бъдещите мозъчни импланти, насочени към възстановяване на подвижността при хора, трябва да осигуряват управлението на няколко крайника.

Екип от Националния университет на Сингапур (NUS) представил своята нова разработка – свръхсилен и еластичен изкуствен мускул, който може да повдигне тегло, 80 пъти по-голямо от собственото си. В близките три-пет години се планира създаването на роботизирана ръка с използването на изкуствени мускули, която практически ще бъде неотличима от истинската, но десетки пъти по-силна.

Европейският съюз започна реализацията на Human Brain Project – десетгодишен глобален проект, чиято цел е да се разбере устройството и принципите на работа на човешкия мозък. Сега Human Brain Project се смята за най-мащабната в историята на науката програма, осъществявана в невробиологията, невроинформатиката и други области, които изучават човешкия мозък.

По инициатива на американския президент се появи голям проект по изследване на мозъка – BRAIN, в рамките на който се планира създаването на технологии, позволяващи изучаването на функционирането на клетките и невроните на мозъка, което ще помогне да се разбере природата на такива заболявания като епилепсия, Алцхаймер и аутизъм. Двата проекта ще приближат човечеството не само към изясняване на принципите на работата на човешкия мозък, но и до разбирането какво е съзнание, личност, самоидентификация.

В Калифорнийския университет в Бъркли е разработен нов универсален интерфейс „мозък–компютър“. Поради малките си размери той е получил названието невропрах. Това е едновременно начин за по-точно управление на всякаква електроника с мисъл и нов диагностичен метод с висока точност.

Устройство с името Argus II е създадено от калифорнийската компания Second Sight Medical Products. То е показано при дегенеративни изменения на ретината, предизвикани от наследствени заболявания – пигментен ретинит (Retinitis Pigmentosa). Устройството се състои от специални очила с видеокамера и процесор, преобразуващи зрителния сигнал в електричен импулс, постъпващ по зрителния нерв в главния мозък.

Независимо че е невъзможно да се възстанови напълно зрението с такъв имплант, той помага на незрящите хора във всекидневния живот, когато е необходимо да определят местонахождението на предметите, тяхната форма, да прочетат големи букви. Това е още една значителна крачка в създаването на човекомашинен интерфейс.

Сега се разработват две принципно различни схеми на протези за ретината – за пациенти с оцелял зрителен нерв и за такива, при които той е увреден. Първата успешно имплантира изкуствена светочувствителна матрица, а втората предава изображението от видеокамерата непосредствено на зрителната кора. Последното изисква не само имплантиране на USB конектор – специален микрокомпютър превежда сигнала от камерата на разбираем за нервните клетки език.

Камерата се поставя на очила, компютърният блок се разполага на удобно място (той има габарити на мобилен телефон), а сигналът на електродите се предава безжично по радиоканала. Устройството, работещо с нервните клетки директно, може да се помести под кожата и така да се минимизира рискът от инфекция. Електродните матрици понякога наброяват стотици отделни тънки жички, закрепени на обща пластина.

Учените от Калифорнийския университет заедно със специалистите от Националната лаборатория Лорънс в Бъркли са представили още една иновационна разработка – електронни мустаци. Те изпълняват тактилна функция, допълвайки другите осезателни органи от рода на зрение и слух.

Мустаците улавят най-малките промени в налягането, предавайки информацията за обработка от електронната система. При създаването на изделието са използвани въглеродни нанотръбички за формиране на проводяща матрица с добра гъвкавост. След това върху нея бил нанесен тънък филм от сребърни наночастици, което позволило да се постигне много висока чувствителност към механични въздействия.

Разработчиците съобщават, че тяхното творение е способно да регистрира налягане само от един паскал. Изследователите дори успели да получат с датчиците триизмерна карта на движението на въздушните потоци с висока точност. Електронните мустаци могат да се използват като сензорни органи за роботи.

Работата по създаване на ушна протеза е стигнала още по-далече. Още преди няколко години в САЩ система от микрофон, микрокомпютър и електроди, включени към слуховия нерв, била поставена на повече от 200 000 пациенти, тоест това не е са единични лабораторни експерименти, а стандартна клинична практика.

Наскоро беше представен разработеният от екип учени биоробот Рекс, който струва на разработчиците си един милион долара. Той почти 70% се състои от изкуствени органи на човешкото тяло. В Рекс са събрани всички постижения на най-добрите специалисти от най-различни области на науката. Има изкуствени уши, лице, очи, сърце, бъбреци, далак, панкреас, трахея, ръце и крака.

Особена гордост на учените е изкуствената кръв. Засега всички тези детайли да са доста несъвършени, но и първите компютри са заемали огромни зали, а сега са се смалили до размерите на очила. Изобщо разработките в областта на интерактивните осезателни органи (зрение, осезание, слух) вече са в стадий на практическо приложение.

Безсмъртните

Миналата година в Ню Йорк се проведе поредната международна конференция „Глобално бъдеще“. На тези срещи традиционно се обобщават резултатите от създаването на научно-техническия потенциал за проекта „Аватар“. Неговият ръководител – руският предприемач Дмитрий Ицков, привлича известни учени от цял свят. По думите му в недалечното бъдеще ще бъде създадено изкуствено тяло, което по функционални качества няма да е по-лошо от оригинала, а с времето и ще го надмине. Ще бъдат разработени и технологии за пренасянето на човешката личност в него, осигурявайки по такъв начин неограничена продължителност на живота. С други думи – ще даде безсмъртие на човека.

Назован е дори предполагаемият срок на реализацията на първия етап – 2045 година. Проектът „Аватар“ се сравнява с най-големите в историята на нашата цивилизация проекти по създаването на атомната бомба, полета на първия човек в Космоса, полета на Луната. Ако резюмираме, то според оценките на специалистите научно-техническите постижения, натрупани за последните 50 години, сумарно вече позволяват да се заменят 60-70 процента от функциите на човешкото тяло.

Тоест двете съставки на аватара са човешкият мозък и изпълнителни механизми, снабдени със сетивни органи, толкова съвършени, че са способни да предават обратно от механизма на човека всички усещания, необходими за оценка на околната обстановка. Основно препятствие по пътя към създаването на пълноценна биомеханична симбиоза е невроинтерфейс, система за пряка и обратна връзка.

Да се опитаме да разгледаме подробно тази система. При създаването на съвременни неврокомпютърни интерфейси възникват множество въпроси. Ето само някои от тях: към коя от многото милиарди клетки в моторната кора е най-добре да се включат електроди за управление да речем на протезата на ръка, как да открием необходимите клетки и да осигурим изискваната точност, защитавайки се от грешки, да преведем последователността на нервните импулси на конкретна клетка в командите на механизъм?

След общите въпроси се появяват много конкретни. Например въвежданите в човешкия мозък електроди доста бързо ще обрастат със слой глиални клетки, след което свалянето на сигнал от тях ще е затруднено.

Глиалните клетки са нещо като защитна гвардия. Те се опитват да блокират всичко, което се явява или възприема като чуждо тяло за невроните. Създаването на необрастващи и освен това безвредни микроелектроди и до днес е проблем без окончателно решение. Има експерименти с електроди от нанотръбички, със специално покритие, и при животни вече е показана принципна възможност да се заменят електричните импулси със светлинни, модифицирайки невроните с генно инженерство. Но да се говори за пълно решаване на проблема, още е рано.

Да речем може да се имплантира електрод, като се замени половината от черепа на гризача с прозрачна пластина. Естествено, това не е подходящо за човека. Отговор на подобни предизвикателства още няма, затова много физиолози са взели решение да минат без проникване в мозъка и са предпочели да използват електроди на неговата повърхност и дори върху кожата на главата.

Но и това не премахва проблема. Колкото по-далече са електродите от клетката и колкото са по-малко, толкова е по-съществен приносът в регистрирания сигнал не само на необходимите неврони, но и на техните съседи. Със същия успех можем да се опитваме да изучим поведението на една мравка, наблюдавайки мравуняка от разстояние.

Няма яснота и със сроковете – кога и как човечеството ще се научи да прави подходящи електроди, ще започне свободно да прекодира видео с висока резолюция на езика на невроните, ще реши множество други проблеми.

Но оптимистите напомнят, че полетите във въздуха, усвояването на Космоса и морските дълбини са започнали с решаването на не по-малко количество проблеми, съответстващи на тогавашното ниво на знания на човечеството. Не е изминало и столетие от момента, когато първият самолет на братя Райт с труд се е откъснал от земята, и ето че тези предизвикателства в основата си са преодолени, макар и не всички.

С отчитането на ускорението на научно-техническия прогрес може да се очаква, че създаването на аватар ще отнеме относително кратко време. Макар че покрай техническите и технологичните проблеми неизбежно ще възникнат и хуманни. Едно нещо е, ако аватарът започне да изпълнява човешката воля в смъртноопасни задачи – ликвидиране на последствията от радиационни аварии, спасителни работи и т.н.

Но ако аватарът попадне в ръцете на терористи, безотговорни и откровено престъпни режими, на отделни маниаци, това е съвсем друго. Друг сложен въпрос е този за морала – допустимо ли е човекът да се опитва да заобиколи законите на природата, да удължи живота и дори да се опита да получи безсмъртие.

Градусът на полемиките вероятно ще бъде по-висок, отколкото при решаването на въпроса за клонирането. Всяко постижение на научно-техническия прогрес може да бъде благо и зло, но не бива да бъде спирано. Остава да се надяваме, че човечеството правилно ще се разпорежда със собствените си постижения.

ВПК