В новом выпуске "Дайджеста" новостей аватар-технологий от Общественного движения "Россия 2045" речь пойдет об искусственном сердце из губчатого материала; манипуляторе для робота из силикона, на ощупь определяющего форму объектов; управлении компьютером силой мысли; автономном роботе для подледных исследованиях на других планетах; искусственных самособирающихся артериях и венах.
1. Искусственное сердце из губки
Исследователи из Корнелльского университета (США) разработали искусственное сердце из губчатого материала, которое работает не хуже сложных имплантатов, оснащенных движущимися частями и тонкой электроникой. Но такие простые устройства могут стать доступны всем нуждающимся.
Разработчики использовали губчатый материал, который пронизан разветвленной сетью воздухоносных пор. Герметичное покрытие поверхности удерживает воздух внутри, то накачивая губку, то отсасывая воздух, так что губка может сокращаться на манер сердца. Простая модель губчатого искусственного сердца представляет собой двухкамерный насос, работающий под давлением воздуха, нагнетаемого в его мягкие, пористые стенки. Сокращаясь, насос прокачивает воду сквозь проходящие через него трубки. Ученые надеются, что однажды такие системы станут основой для дешевых и массовых сердечных имплантатов.
2. Артерии и вены из белков
Исследователи из Лондонского университета Королевы Мэри разработали технологию самостоятельной сборки белков и пептидов в трубчатые структуры, которые могут выступать в качестве артерий или вен. Открытие позволяет использовать пептиды и белки в качестве строительных материалов с возможностью контролируемого роста или изменения формы, без применения 3D-печати. Необходимо лишь направлять материал, в то время как он создает себя сам.
Это открытие может привести к тому, что искусственные вены и артерии станут больше похожи на настоящие. Кроме того, эта технология будет способствовать созданию более сложных искусственных тканей и разработке более эффективных методов скрининга лекарств.
3. Управление компьютером силой мысли
Группа американских ученых опубликовала интересные результаты исследований в области управления компьютерами с помощью силы мысли. Участники эксперимента, страдающие от бокового амиотрофического склероза и не имеющие возможности двигать верхними конечностями, с помощью внедренного в головной мозг нейрочипа смогли управлять курсором компьютера с небывалой до этого скоростью и точностью.
Группа BrainGate – это консорциум неврологов, инженеров, программистов и математиков. Вы наверняка помните Кэти Хатчинсон, парализованную в результате инсульта женщину, которая с помощью инвазивного имплантата смогла управлять роботизированной рукой и поднести бутылку с напитком к своим губам. Эта новость в 2011 году обошла все мировые СМИ.
И вот еще одно сообщение от этой научной группы. Участникам исследования имплантировали в моторную кору головного мозга, отвечающую за движение рук, 4-миллиметровые чипы, которые считывают и распознают сигналы электрической активности мозга. Программное обеспечение декодирует сигнал в четкую команду для внешнего устройства, в данном случае, для управления компьютерным курсором. Последняя версия этого имплантата имеет улучшенные возможности контроля и легка в использовании.
Первая задача для испытуемых – совместить курсор на экране компьютера и постоянно передвигающееся цветовое пятно в форме круга, мысленно управляя указательным пальцем на воображаемом трекпаде. В среднем испытуемые тратили на каждую цель всего 2,5 секунды, для сравнения – в предыдущем эксперименте пациент с той же задачей справлялся за 8,5 секунд.
Во второй части эксперимента пациенты с помощью специального компьютерного интерфейса Dasher печатали на экране текст. Один из участников набрал 115 слов за 19 минут, это около шесть слов в минуту, что является впечатляющим результатом. Задача эксперимента – не просто дать возможность парализованным инвалидам управлять компьютером силой мысли. Ученые намерены и дальше совершенствовать свои разработки для восстановления связи между мозгом и мышцами и применять их для управления роботизированными конечностями.
4. Манипулятор из силикона
Специалисты из Лаборатории вычислительной техники и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института создали манипулятор из силикона, при помощи которого робот может определять форму объектов.
Манипулятор оснащен силиконовыми актуаторами, которые позволяют захватывать предметы различной формы и жесткости, не повреждая их при этом. Встроенные в манипулятор датчики позволяют определять твердость и кривизну поверхности захваченного объекта. Управляющий алгоритм сопоставляет данные о взаимном расположении робопальцев и показания датчиков с базой данных и выясняет, к какому из известных объектов больше всего подходят выявленные параметры. Поняв, что за объект перед ним, робот поднимает его с необходимой для захвата силой.
Несмотря на то, что система использует всего три робопальца, она может различать даже схожие по форме предметы. В частности, алгоритм может отличить пластиковую бутылку от бумажного стаканчика. Использование мягких актуаторов в конструкции позволяет успешно захватывать сложные для классических жестких манипуляторов объекты, такие как CD-диск или лист бумаги, не повреждая их.
5. Робот-космонавт
Видео плавучего робота для подледных исследований на других планетах, разработанного исследователями из лаборатории реактивного движения NASA. Испытания прототипа проводились в арктических озерах возле города Барроу на Аляске. Обе половины ровера оснащены камерами и фонарями и могут вращаться независимо друг от друга. Для передачи информации робот возвращается к базовой станции, которая установлена на поверхности замерзшего озера и выходит на связь с оператором через спутник.
С одной стороны, робот помогает определять количество метана, который содержится в озерах и выделяется из вечной мерзлоты, оказывая влияние на изменение климата. С другой – он может стать инструментом для изучения поверхностей космических объектов, например, Европы (спутник Юпитера) или Энцелад (спутник Сатурна). Исследователи предполагают, что подо льдом, покрывающим поверхность этих небесных тел, может быть вода в жидком состоянии.
