В новом выпуске "Дайджеста" новостей аватар-технологий от Общественного движения "Россия 2045" речь пойдет о системе имитации речи для парализованных людей; биокомпьютере из кишечной палочки, способном управлять поведением других микробов; технологии управления развитием эмбриональных стволовых клеток при помощи импульсов света; умных микророботах в форме рыбок для детоксикации, диагностики и доставки лекарственных препаратов в тело человека; а также системе создания высокодетализированных 3D-моделей различных объектов с помощью дронов.
1. Система для имитации речи
Ученые из британского университета Лафборо создали систему для имитации речи парализованного человека, который не может говорить самостоятельно. Устройство основано на дыхании пользователя и состоит из маски на рот и нос, связанной шлангом с компьютером. Пациент дышит по определенной схеме, а программное обеспечения обрабатывает рисунок дыхания и присваивает его определенному слову или фразе. Система учится вместе с пользователем, и помогает сформировать запас лексики, которая подходит конкретному человеку.
Это совместная работа разработчиков и пациента, но после того, как сигналы дыхания определены, компьютер распознает 97,5% слов, а синтезатор речи их воспроизводит. Поскольку дыхание – это физиологический процесс, который не требует лицевых движений, или напряжения мышц конечностей, устройство может помочь общаться людям с различными нарушениями речи, в том числе пациентам на искусственной вентиляции легких.
2. Управляющий микробами компьютер
Биологи модифицировали несколько штаммов бактерий и объединили их в биокомпьютер, способный управлять поведением других микробов. Мэтью Беннетт из университета Райса в Хьюстоне (США) и его коллеги вставили в два разных штамма кишечной палочки два противоположных по смыслу набора генов, которые заставляли эти бактерии синтезировать сигнальные молекулы, включавшие или выключавшие наборы генов в третьей популяции бактерий.
Когда исследователи поместили все три штамма бактерии в одну пробирку, возник генератор опорной частоты, своего рода электронный маятник, позволяющий синхронизировать работу других устройств. В перспективе это позволит ученым создавать полноценные "живые" логические схемы и использовать их в медицине. Биокомпьютеры смогут управлять активностью микроорганизмов в кишечнике и регулировать производимые им вещества.
3. Импульс света для стволовых клеток
Американские молекулярные биологи разработали метод управления развитием эмбриональных стволовых клеток при помощи импульсов света. Это позволяет преобразовывать стволовые клетки в нейроны или другие типы зрелых клеток в нужный момент времени. Ученые из университета Калифорнии в Сан-Франциско экспериментировали с эмбриональными модифицированными стволовыми клетками мышей, в которых под воздействием импульсов лазера синего цвета включалась программа превращения в нейроны.
Ученые обнаружили, что стволовые клетки обладают “внутренним секундомером” и системой молекулярных сигналов, которые управляют их последующей специализацией. С помощью системы редактирования генома исследователи пометили ген, тормозящий превращение стволовых клеток в другие ткани, и присоединили к нему участок ДНК, кодирующий флюоресцентный белок-метку. С помощью микроскопа ученые смогли увидеть, как стволовая клетка принимает решение. Разработчики надеются, что со временем они смогут запрограммировать стволовые клетки распознавать лучи света разных цветов, которые будут запускать программу преобразования клеток в конкретный тип ткани.
4. Микророботы в форме рыбок
Наноинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали инновационную технологию 3D-печати для создания микророботов в форме рыбок. Длина каждой микрорыбки 120 мкм, толщина – 30 мкм. Устройства могут плавать в жидкостях, получать энергию химическим путем из перекиси водорода и контролироваться с помощью магнитов. Наноинженеры добавили функциональные наночастицы в некоторые части тела микроботов: в хвостах они разместили наночастицы платины, которые вступают в реакцию с перекисью водорода и позволяют устройству двигаться вперед, а в голове – наночастицы магнитного оксида железа для управления микророботами с помощью магнитов.
Метод изготовления основан на быстрой технологии 3D-печати с высоким разрешением, что позволяет исследователям напечатать массив из сотни микрорыбок всего за несколько секунд. Чтобы проверить, насколько хорошо миниатюрные рыбки справляются с задачей очистки жидкости, в которой плавают, исследователи добавили наночастицы в тело устройств, которые захватывают и нейтрализуют токсины, которые содержатся в пчелином яде. Это еще один шаг к созданию нового поколения умных микророботов, которые смогут осуществлять детоксикацию, диагностику и направленную доставку лекарственных препаратов в теле человека.
5. 3D-модели дронов
И в заключение впечатляющее видео компании PRENAV о разработанной их специалистами системе создания высокодетализированных 3D-моделей различных структур с помощью дронов. Ничего революционного, но очень красиво! Система Prenav использует ПО собственной разработки и установленную на земле камеру с лазерным дальномером, чтобы направлять дронов по заранее проложенному маршруту. Дроны делают фотографии, которые затем складываются в полную трёхмерную модель сканируемого объекта. Представители Prenav говорят, что их система может применяться там, где участие человека опасно: например, при инспектировании сотовых вышек или ветряных турбин.