Bacterial robotics работает над созданием роботов-бактерий

Города будущего, создаваемые летающими роботами, бактериями и 3-D принтерами

Фото: Shutterstock.com

Города будущего, создаваемые летающими роботами, бактериями и 3-D принтерами

По мере того, как ученые добиваются новых успехов в области робототехники, природных строительных материалов и новых методов строительства, наша городская архитектура может приобрести совсем иные очертания, резко отличающиеся от тех жестких конструкций, к которым мы  все привыкли.

Будучи сложными экосистемами, города испытывают колоссальную нагрузку, и им приходится стремиться к оптимальной эффективности и минимальному воздействию на наш мир с его ограниченными ресурсами.

Архитекторы, городские планировщики и специалисты по долговечности и устойчивому развитию пытаются решать колоссальные проблемы, связанные с требованиями к ресурсам и с развитием городов.

Обратите внимание

И сейчас появляются первые признаки того, что в системе городского строительства все прочнее обосновывается биология.

В таких областях, как аддитивное производство, синтетическая биология, робототехника на основе роевого интеллекта и архитектура, существуют сценарии будущего строительства, в которых здания будут проектироваться при помощи библиотек из биологических шаблонов, а строиться из биосинтетических материалов, способных распознавать изменения в условиях и адаптироваться к ним. А в самом строительстве будут использоваться бактериальные принтеры и рои механических сборочных устройств.

Современная преобразованная человеком среда, в которой мы живем, зародилась в программном обеспечении CAD.

Инженеры компании Autodesk Research, работающие в лаборатории по изготовлению био/нано/программируемых материалов, создают инструменты моделирования микроскопического мира.

Проект Cyborg (“Киборг”) помогает исследователям имитировать связи на атомном и молекулярном уровне, чтобы проектировать программируемые материалы и вещества.

Autodesk Research недавно объединила свои усилия с фирмой Organovo, которая проектирует рабочие биопринтеры, способные создавать живые ткани. Такое партнерство расширяет их возможности, и теперь они могут заниматься не только молекулярным проектированием, но и производством биоматериалов, что позволяет быстро создавать опытные образцы во всем, начиная с фармацевтики и закончая наномашинами.

Проект “Киборг” позволяет глубже исследовать биомимикрию, поскольку появилась возможность для точной обработки веществ. Дэвид Бенджамин (David Benjamin) и его коллеги из Лаборатории живой архитектуры при Колумбийском университете изучают способы интеграции биологии в архитектуру.

Их последняя работа посвящена вопросам бактериального производства – генетической модификации бактерий с целью создания прочных материалов.

Важно

Заглядывая в будущее, где будут проектироваться колонии бактерий для массового производства в режиме объемной печати новых материалов, они видят здания, завернутые в бесшовную, восприимчивую биоэлектронную упаковку.

Робототехник Энрико Дини (Enrico Dini) изготовил 3-D принтер такого размера, что с его помощью можно печатать дома из песка. Таким образом,  он перешел от молекулярной печати на уровень объемного производства.

Сейчас Дини совместно с Европейским космическим агентством думает о том, как отправить принтер объемной печати на Луну, чтобы из лунной почвы построить обитаемую базу.

Хотя до практической реализации этой задумки пока далеко, замечательно уже то, что силой мысли – и денег – трехмерная печать выдвигается за рамки компьютера и переходит в сферу массового производства.

В принтерах используются новые материалы, и они теперь могут делать вещи большого размера. Но существует и другой подход к строительству, в котором основное внимание уделяется программированию групповой динамики. От координации большого количества простых вещей и направления их на решение сложных задач возникает скалярный эффект, как у кораллов, в ульях, муравейниках и в колониях термитов.

В Гарварде осуществляется проект Robobees, цель которого – изучение микроскопической робототехники, беспроводных систем датчиков и композитных систем, позволяющих создавать роботов-насекомых, ведущих себя подобно пчелиному рою.

Участники данного проекта говорят о будущем, в котором “управляемые и взаимодействующие между собой роботы-насекомые” будут использоваться в сельскохозяйственном производстве, в поисково-спасательных операциях и (конечно) в военной разведке.

А еще есть проект TERMES, авторы которого, подсмотрев идею у строящих термитники насекомых, разрабатывают роботизированную систему строительства на основе роевого интеллекта.

Совет

Эта команда нацелилась на создание рабочих роботов, которые будут коллективно делать вещи, по размеру превосходящие их самих, используя правила, лежащие в основе автономных рассредоточенных популяций.

Майк Рубинштейн (Mike Rubenstein) руководит другой гарвардской лабораторией под названием Kilobot, которая создает “экономичную, масштабируемую роботизированную систему для демонстрации коллективных действий”. Его лаборатория совместно с другими учеными, такими как Нэнси Линч (Nancy Lynch) из Массачусетского технологического института, закладывает основы для создания асинхронных рассредоточенных сетей и координации коллективных действий роботов на основе роевого интеллекта.

Все эти проекты вызревают в лабораториях университетов и компаний, но вполне возможно, что есть и много других проектов, осуществляемых по всему миру в гаражах, мастерских и прочих местах группами энтузиастов.

Все они обобщают и берут на вооружение эффективные и рациональные природные системы, сводя воедино биологию и вычислительные операции.

Глядя на химические алгоритмы, на производство бактерий, на робототехнику на основе роевого интеллекта и сопоставляя все это с нашим ресурсным дефицитом, с деградацией окружающей среды и с человеческой безопасностью, мы можем разрабатывать интригующие сценарии будущего.

Если исходить из сценария линейного развития, то в следующем десятилетии мы будем наблюдать устойчивый прогресс в молекулярном моделировании, новые революционные достижения в создании бактерий с заданными свойствами, наносистем, а также в гибридизации органических и неорганических материалов. Начнется формализация накопленного программного материала из области химических алгоритмов, синтетической биологии, что позволит наладить сотрудничество между хранилищами биосинтетических конструктивных шаблонов. 3-D принтеры будут совершенствоваться, чтобы соответствовать требованиям производственников как по объему, так и по масштабам. Когда 3-D принтеры начнут работать в таких областях, как ремонт, ликвидация последствий стихийных бедствий и дистанционные инженерные проекты, это даст толчок их дальнейшему развитию.

Лет через десять грани между биологией и технологией начнут исчезать. На уровне атома наносистемы будут соединять органические и неорганические структуры, а биологи начнут проектировать первые сотовые компьютеры и бактериальные принтеры.

На макроуровне рои роботов станут более совершенными, в их механическую конструкцию начнет все активнее вторгаться биофизиология, а дальнейший толчок их развитию дадут легкие сенсорные датчики и правила, лежащие в основе самостоятельности и взаимодействия разных систем и веществ.

А если заглянуть еще дальше за горизонт, то можно увидеть дальнейшее соединение биосистем и компьютерных расчетов в рамках развития живого города.

Обратите внимание

Бактерии будут проектироваться таким образом, чтобы воздействовать на конкретные материалы, например, на стареющий бетон. Попав в города, они будут менять старые материалы на бактериальный клей, который будет иметь рациональную сетевую структуру на основе расчетов.

Другие бактерии будут выполнять аналогичные функции по ремонту, модернизируя обветшавшие трубопроводы и покрытия солнечных батарей.

В экосистемы можно будет также запустить протоклеточные компьютеры, которые будут распознавать химические свойства материалов и передавать эту информацию в сети на дистанционные пульты. Емкости с бактериями будут выкачивать топливо, белковые ресурсы и воду.

Архитекторы будущего станут моделировать системы, в конструкцию которых будут встраиваться биошаблоны. Таким образом,  будет решаться проблема ресурсной зависимости за счет встраивания экосистем в имитационную окружающую среду. В их конструкции будут использоваться восприимчивые мета-материалы.

А биомиметические материалы будут сжиматься, сгибаться, открывать и закрывать поры в зависимости от состояния окружающей среды и перемещений населения.

Рои монтажников и строителей будут собирать специальные подмостки и леса, по которым станут перемещаться бактерии, выращивающие каркасы зданий, их сосудистую сеть, а также кожу, через которую вспомогательные рои сантехников и электриков будут прокладывать свои сети.

Принтеры станут как пирожки печь системы кондиционирования, а также приспособления и мебель из адаптивных материалов. Архитектура утратит свою формальную жесткость и неподвижность, станет мягче, гибче и ближе к тому, что мы наблюдаем в жизни растений.

Этот рассказ – просто предположение о том, как все будет развиваться на основе нынешних тенденций.

Важно

Но устойчивое сближение биологии и компьютерных расчетов неизбежно приведет к тому, что мы станем ближе к природным системам.

Точное проектирование программируемых материалов и подходящая среда для имитации и быстрого создания прототипов приведут к возникновению совершенно новых видов материалов для создания мира завтрашнего дня.

Крис Аркенберг, “Co.EXIST”, США

Источник: https://salat.zahav.ru/articles/4080/goroda_budushego

Ученые в США создали первую живую синтетическую клетку

Живую клетку удалось синтезировать американским ученым – впервые в мире. Исследователи “построили” генетическую программу бактерии и ввели ее в клетку, исполнившую роль матки.

Получившийся в результате микроб выглядел и вел себя в полном соответствии с тем “диктатом”, который осуществлялся через синтезированную ДНК, то есть как бы превратился в микроб другого вида.

Специалисты надеются, что со временем они смогут создавать бактериальные клетки, которые будут вырабатывать медикаменты и топливо и даже, возможно, абсорбировать парниковые газы.

Это событие, отчет о котором публикует журнал Science, называют прорывом в науке, однако скептики говорят, что синтез живых организмов влечет за собой немалый риск.

Нажать Ваше мнение

Генетический код

Работой руководил доктор Крейг Вентер, создатель института генных исследований с отделениями в американских штатах Мэриленд и Калифорния. Раньше он с коллегами уже создавал синтетический геном бактерии и пересаживал геном одной бактерии в другую.

Нажать Схема эксперимента

Сюзан Уоттс,
редактор отдела науки Би-би-си

Теперь же ученые совместили оба метода с целью создания “синтетической клетки” – так они сами называют свое творение, несмотря на то, что действительно синтетическим является не вся клетка, а только ее геном.

Доктор Вентер сравнил эту работу с написанием программного обеспечения для клетки: ученые скопировали геном существующей бактерии, затем расшифровали его, разложили по полочкам все составляющие, а потом при помощи “синтезирующей машины” химическим путем изготовили копию.

“Теперь мы получаем возможность брать нашу синтетическую хромосому и трансплантировать ее в клетку-реципиент, то есть в другой организм, – объясняет доктор Вентер в интервью Би-би-си. – Как только эта новая программа внедряется в клетку, клетка ее считывает и превращается в тот вид, который прописан в этом генетическом коде”.

Новая бактерия воспроизвела себя более миллиарда раз; в результате появились ее копии, содержащие синтетическую ДНК и подконтрольные ей.

“Впервые синтетическая ДНК взяла на себя полный контроль над клеткой”, – говорит доктор Вентер.

Нажать Письма со всего мираНажать<\p>

Новая промышленная революция?

Он и его коллеги надеются со временем научиться проектировать и строить новые бактерии, которые будут выполнять полезные для человека функции.

Крейг Вентер, автор исследования

“Я думаю, потенциально это новая промышленная революция, – говорит ученый. – Если мы сумеем заставить клетки производить то, что нам нужно, они позволят нам оторваться от нефтяной соски и хотя бы частично сократить урон окружающей среде, улавливая углекислоту”.

Доктор Вентер и его сотрудники уже работают в союзе с фармакологическими и топливными компаниями над созданием хромосом для бактерий, которые смогут производить топливо и вакцины.

Совет

Скептики, однако, предупреждают: не стоит преувеличивать потенциальные выгоды синтеза организмов.

Так, доктор Хелен Уоллес из британской организации Genewatch UK, наблюдающей за исследованиями в области генетики, заявила в интервью Би-би-си, что синтетические бактерии могут быть опасными.

“Если выпустить новые организмы в окружающую среду, вреда может выйти больше, чем пользы, – говорит она. – Выпуская их в зоны загрязнений – с целью очистки, – вы, по сути, создаете загрязнение иного рода. Мы не знаем, как такие организмы поведут себя на свободе”.

Читайте также:  Искусственный интеллект просто обязан сочувствовать человеку!

Червивый фрукт?

При этом доктор Уоллес обвиняет доктора Вентера в том, что он пытается замолчать вероятные проблемы. “Он не бог, – объясняет она. – Он вообще-то вполне себе человек, он пытается добиться того, чтобы в его технологию инвестировали средства, и избежать возможных ограничений на ее использование”.

На это доктор Вентер отвечает, что он сам “инициирует дискуссии” о регулировании этой относительно новой научной сферы и об этических нормах его деятельности.

Профессор Джулиан Савулеску

“В 2003 году, когда мы произвели первый синтетический вирус, он стал объектом пристального рассмотрения в смысле этичности его использования и прошел все ступени, вплоть до Белого дома, – напоминает ученый.

– Кроме того, наши работы тщательно проверялись, в том числе и в Национальной академии наук [США], а итоги проверок вылились в детальный отчет по этой новой области.

Мы считаем эти проблемы очень важными и призываем к продолжению дискуссий, в которых намерены участвовать”.

Доктор Гос Миклем, генетик из Кембриджского университета в Великобритании, называет достижение американских коллег “безусловной вехой”. Однако, добавляет он, “уже имеется большое количество простых, недорогих, эффективных и зрелых методов генетической инженерии целого ряда организмов. Таким образом, на сегодняшний день этот подход вряд ли вытеснит существующие методики генной инженерии”.

Что касается этических дискуссий вокруг синтетической, или искусственной, жизни, то они будут продолжаться.

Профессор Джулиан Савулеску из Центра практической этики при Оксфордском университете отмечает: эта область науки находится “в отдаленном будущем, но она реальна и важна”.

“Но и риски тоже беспрецедентны, – продолжает эксперт. – Нужны новые стандарты оценки рисков такого рода радикальных исследований и защиты от нецелевого их использования в военных или террористических целях. В будущем они могут использоваться для создания самого мощного биооружия, какое только можно себе представить. Задача состоит в том, чтобы съесть фрукт, но не червя”.

  • Ученые расшифровали код хромосомы клетки бактерии, “прочитав” каждую букву генетического кода при помощи компьютера
  • Ученые скопировали этот код и воссоздали новую синтетическую хромосому, сложив вместе участки ДНК
  • Затем хромосому вложили в бактериальную клетку, которая стала делиться. Синтетическую бактерию можно использовать для создания новых видов топлива и лекарств

Нажать Вернуться в статью

Источник: https://www.bbc.com/russian/science/2010/05/100518_synthetic_living_cell

Инженеры научились командовать бактериями-бурлаками

Микроробот обходит препятствия с помощью алгоритма, придуманного учеными Hoyeon Kim and Min Jun Kim / IEEE Transactions on Robotics, 2016

Исследователи из Дрексельского университета научили микророботов, движущихся в жидкой среде, правильно обходить препятствия, ориентируясь по электрическому полю. О работе ученых рассказывает статья, опубликованная в IEEE Transactions on Robotics.

Микророботы представляли собой кубики из светочувствительного полимерного материала (фоторезиста) SU-8.

Обратите внимание

На поверхность кубиков был нанесен бактериальный «ковер» — множество оснащенных жгутиками бактерий Serratia marcescens выполняли роль «коллективного мотора».

 Так как бактерия имеет отрицательный заряд, движением робота можно было управлять с помощью электрического поля, которое задавало общее направление перемещения. Исследователи могли изменять как напряжение, так и ориентацию поля.

Главной целью исследования было создать модель движения частиц, которая учитывала бы сложное взаимодействие между внешним полем вокруг частиц и их собственным движением, которое генерировали бактерии.

Дело в том, что хотя приложение электричества заставляет всех отрицательно заряженных роботов сдвигаться к «плюсу», в каждой конкретной точке среды это происходит по-разному.

Препятствия на пути вносят сильные искажения в ориентацию и напряженность электрического поля (особенно на углах), и это заметно влияет на движение микророботов.

Чтобы научится управлять движением и не допускать столкновений (а потенциально такие роботы должны работать в кровеносных капиллярах и межклеточном пространстве), исследователям нужно было создать модель, которая бы позволила точно предсказывать траекторию частиц и управлять ею, учитывая влияние препятствий.

Изменение движения микророботов вместе с изменением электрического поля Hoyeon Kim and Min Jun Kim / IEEE Transactions on Robotics, 2016Чтобы создать такую систему, авторам пришлось записать множество треков для каждого отдельного микроробота при разной ориентации и напряжении поля.

На основе этих данных были получены параметры силы, которые развивают бактерии, закрепленные на разных стронах кубиков. Эти параметры потом использовались в электромеханическом моделировании движения вокруг произвольного набора препятствий.

 

В результате ученые получили алгоритм, который позволяет бактериальным роботам двигаться в среде, заполненной многими частицами примерно того же размера что и они сами.

При этом обходить препятствия они могут с разными стратегиями: «При таком уровне контроля мы можем запрограммировать робота делать серию оценочных суждений для того, чтобы избежать препятствия на пути. Например, если мы захотим, чтобы микроробот избегал столько препятствий, сколько возможно, или чтобы он выбрал самый короткий путь, даже если на нем встречаются препятствия», — поясняет один из исследователей.

Важно

Сотрудники университета планируют продолжить заниматься разработкой и создать систему, состоящую из микророботов с «бактериевыми двигателями», которые могут выполнять манипуляции с живыми клетками. Такие системы, по мнению ученых, могут найти множество применений, включая манипулирование стволовыми клетками.

В прошлом году ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего использовали микророботов как транспортное средство для доставки определенных веществ в желудок мыши. Эти микророботы состояли из цинка, а средством движения служила химическая реакция материала с желудочной кислотой.

Кристина Уласович

Источник: https://nplus1.ru/news/2016/03/16/moving-microrobots

Учеными создана бактерия-робот

Mеждународной группой биотехнологов сделано невозможное, впервые они смогли присоединить к бактерии наноустройство и заставили их работать вместе над выполнением заданий.

С помощью неимоверных усилий биотехнологи превратили микроб в некоторое примитивное создание на подобии “киборга”, который теперь способен самостоятельно участвовать в проведении простейших научных исследованиях, сообщается в статье, которую опубликовали ученые в журнале Scientific Reports.

“Нами создан действительно уникальный прибор. Вот посмотрите, мы имеем живые клетки в виде спор. На их поверхности нами собран сенсор , а сами бактерии при этом играют очень важную роль в работе «киборга».

При этом биологический компонент живых клеток является той частью сенсора, которая отвечает за реакцию на воздействие раздражителей и при этом предоставляет информацию исследователям”, – рассказал Викас Берри (Vikas Berry), ученый из чикагского университета распложенного в штате Иллинойс .

Свое изобретение ученые назвали NERD ( “ботаник”), что обозначается еще как нано-электронное робото-устройство.

При конкретном рассмотрении изобретенного устройства можно заметить, что оно представляет из себя некую “спящую” бактерию, которую ученые заставляют выполнять роль сверхчувствительного датчика влажности, используя для этого ряд наноструктур, размещаемых на поверхности бактерии .

Таким образом ученые приклеивают к оболочке споры бактерии некоторый набор состоящий из квантовых точек на базе графена. Затем к каждой стороне микроба присоединяются электроды. «Ботаник» готов к работе, меняем степень влажности в окрестностях бактерии и прибор начинает работать.

Работа такого датчика обусловлена следующим фактором, твердая оболочка бактериальной споры очень чувствительна к присутствию молекул воды, и расширяется очень заметно при увеличении концентрации водяного пара в воздухе в ее окрестностях.

Расширяясь, оболочка бактерии приводит к изменениям электропроводимости нанесенных на ее поверхность полосок графена и электродов, и как следствие квантовые точки , представляющие собой микроскопические источники света, будут светиться заметно ярче .

По словам ученого , их кибер-бактерия показывала реакцию в 10 раз быстрее на малейшее изменение количества влаги в окружающей ее оболочке, чем это могут делать сегодня самые чувствительные датчики изготовленные из полимерных материалов. Подобные бактерии-роботы можно использовать в вакууме, а это в свою очередь позволит применять такие сенсоры для обнаружения утечек воздуха на МКС или космических кораблях.

Источник: https://promvest.info/ru/innovatsii/uchenyimi-sozdana-bakteriya-robot/

Переваривающий микробов робот может бесконечно долго плавать в грязной воде

В энергетическом отношении роботы не являются автономными. Они не способны, как животные, работать непрерывно и бесконечно долго. Есть, конечно, роботы, которые работают автономно в течение длительного времени. Но лучшим вариантом в некоторых ситуациях могут быть роботы, которые сами ищут источники энергии, подобно животным, заботящимся о собственной пище.

Хотя это может показаться немного сумасшедшей идеей, топливные элементы, которые заполнены живыми микробами, существуют. В Великобритании, в Лаборатории робототехники г. Бристоля разработали робота под названием Row-bot, который может плавать, собирая энергию непосредственно из воды с помощью микробного топливного элемента в качестве искусственного желудка.

По словам исследователей, микробные топливные ячейки (МТЯ) вырабатывают электроэнергию за счет «электронов, активируемых окислительно-восстановительной реакцией, которая происходит в процессе электрогенного бактериального анаболизма».

Они объясняют, что «сырая органическая биомасса используется одновременно и в качестве модификатора для бактериальной культуры, и как анолит, который активирует реакцию экологически биосовместимых средств генерации электроэнергии.

Совет

Проще говоря, микробы едят всякую дрянь, содержащуюся в воде, и вырабатывают электроэнергию.

До тех пор, пока есть достаточно воды с растворенными в ней веществами, чтобы микробы были сытыми и довольными, они будут давать электроэнергию, которую можно использовать для питания робота. МТЯ работают в любой воде, в том числе в пресной воде рек и озер, в морской воде и даже в сточных водах. Они, на самом деле, очищают воды в процессе работы, что тоже удобно.

Однако, микробы крошечные и каждый из них производят очень мало энергии, поэтому для того, чтобы делать что-нибудь полезное, необходимо несколько топливных элементов или очень экономичный робот.

Row-bot является очень эффективным роботом, созданным по образу водяного жука.

Он имеет две боковые лопасти для передвижения, маленькую легкую камеру для обеспечения плавучести и микробный топливный элемент.

Робот имеет рот, чтобы глотать воду для топливного элемента, а также выходное отверстие сзади для выброса отработанной воды. Каждый раз, открывая рот, робот плывет вперед, глотает воду, переваривает ее в МТЯ в течение 3 минут, а затем выбрасывает ее продвигаясь вперед и освобождая место для следующего глотка.

Row-bot запасает вырабатываемую МТЯ энергию в конденсаторе. В течение одного цикла (открытие рта, плавание с 10 взмахами лопастями, по 1 взмаху в секунду, а затем закрывает рот), он использует только 1,8 джоуля.

Для перемещения на 20 сантиметров требуется около 1 джоуля энергии, все, что остается, может быть использовано для питания датчиков, лазерных излучателей или других элементов.

Пока у Row-bot есть вода для плавания, МТЯ делает его более или менее энергетически автономным. Хотя нынешняя конструкция создана в основном для интеграции МТЯ с приводами, чтобы увидеть, насколько хорошо все это работает.

Обратите внимание

Требуется выполнить еще много доработок, например, для снижения сопротивления тела, и найти наиболее эффективное сочетание материалов для лопастей, а также изменить «шаг» робота, чтобы лучше имитировать реальных водяных жуков.

Кроме того, может быть совместно соединено несколько МТЯ, если нужно больше мощности для внешних устройств.

В конце концов, исследователи предполагают, что подобные роботы могут быть разработаны для дистанционного зондирования, мониторинга и очистки окружающей среды.

Источник: http://www.robogeek.ru/podvodnye-i-nadvodnye-roboty/perevarivayuschii-mikrobov-robot-mozhet-beskonechno-dolgo-plavat-v-gryaznoi-vode

Новые технологии: что нас ждет в 2016 году

Социальные роботы, микробиомы, квантовый компьютер, глитч и другие технологические тренды, которые мы сможем наблюдать в 2016 году.

Читайте также:  Omote. система для распознания лиц

В конце года многие заглядывают в будущее: что нас ждет в 2016-м? Какие технологии появятся? Как они изменят нашу жизнь?

Мы изучили прогнозы, которые сделали такие издания и компании, как Yahoo, Forbes, Frogdesign, Harvard Business Review и другие, и выбрали самые захватывающие из технологий, которые могут ожидать нас в ближайшем будущем.

Социальные роботы

Люди по своей природе социальны – нам важно разговаривать с другими, делиться с ними своими эмоциями, идеями и повседневными событиями. При этом мы хотим, чтобы нас с интересом слушали, поддерживали и любили за то, кем мы являемся. Возможно ли это без всех сложностей, которые, как правило, возникают в отношениях с другими людьми?

Решением здесь могут стать социальные роботы – машины, которые способны общаться с нами, понимать нас и подстраивать свое поведение в зависимости от наших реакций (а также их не нужно кормить).

Первое поколение таких социальных роботов, названное Pepper, было выпущено японской компанией Softbank в 2015 году – все 1 000 экземпляров были проданы меньше, чем за минуту.

Многие другие компании также обещают выпуск подобных роботов в наступающем году, например, компания Blue Frog Robotics работает над созданием робота, который будет распознавать выражение лица.

Боты

Изображение: commons.wikimedia.org

Если с социальными роботами так быстро может и не сложиться, то 2016-й вполне может стать годом ботов – специальных программ и приложений, автоматически выполняющих какое-либо действие. В новом году мы можем увидеть появление ботов, которые помогут нам повысить продуктивность, составят компанию и расскажут о том, что делают другие.

Экспериментальный бот Microsoft Xiaolce говорит на севернокитайском языке и очень напоминает Саманту из фильма «Она» – живет в смартфоне и ведет личные беседы с пользователем, поскольку способна запоминать детали предыдущих разговоров.

Помимо общения, боты смогут делать и другие вещи – например, сортировать и ставить теги материалам в реальном времени, автоматизировать встречи, обновлять статусы и многое другое, что позволит нам освободить свое время для более важных задач.

Микробиомы

Culturing of zentangled bacteria. Изображение: vinyleraser.

За последние годы мы стали свидетелями значительного развития в персональной геномике. Микробиом человека может стать следующей ступенью в персонализации нашего здоровья.

Правда заключается в том, что мы в большей степени бактериальные, чем клеточные существа – триллионы микроорганизмов в наших телах превосходят численностью наши клетки в соотношении 10 к 1.

Эти бактериальные микробиомы постоянно взаимодействуют с нашими клетками и влияют на наше здоровье.

Важно

 И, в отличие от генетики, мы можем легко влиять на наш личный микробиом для того, чтобы улучшить здоровье и бороться с такими заболеваниями, как ожирение, аллергия, диабет, рак и даже ментальные заболевания.

Пока еще это совсем новая область и исследования в ней только начинаются, но инновационные стартапы уже разрабатывают методики использования бактериальных образцов из кишечника – с помощью этих данных можно будет определять индивидуальную реакцию на еду и подбирать тип питания в соответствии с этим.

Кроссплатформенная интеграция

Экраны всех устройств будут взаимодействовать друг с другом. Изображение: xbox.com

Поскольку у нас появляется все больше устройств, между которыми мы непрерывно переключаемся, компании ищут способы научить наши устройства взаимодействовать друг с другом.

Тренд, который называется «кроссплатформенная интеграция», уже можно наблюдать в последнем обновлении операционной системы Windows 10, позволяющей устройствам в одной и той же сети осуществлять стриминг одной и той же игры.

Вполне вероятно, что скоро все наши устройства будут иметь одну операционную систему и легко взаимодействовать между собой.

Распространение системы биткоин

Bitcoin. Изображение: Jason Benjamin

Новая криптовалюта переживает свои взлеты и падения, но финансовые институты продолжают инвестировать в биткоин и искать способы использовать эту технологию для осуществления различных транзакций.

Технология цепочки блоков (своего рода база данных, в которой хранятся все когда-либо происходившие транзакции), особенности которой – прозрачность и безопасность, является идеальной для перевода денег. По этой причине технологией интересуются как в финансовом, так и в других секторах, в том числе и в социальном секторе, где биткоин имеет шанс изменить то, как осуществляется помощь.

Вполне возможно также, что технология цепочки блоков выйдет за пределы денежной системы и начет использоваться не только для платежей, но в самых разных областях – от здравоохранения до краудфандинга и даже музыки.

Носимые технологии и данные

Wearable Technology. Изображение: Keoni Cabral

Вполне предсказуемо, что носимые технологии в 2016 году станут еще популярнее – у этих устройств найдется множество новых применений.

Например, для хирургов и других специалистов, работающих в стерильных условиях, незаменимыми могут стать умные очки или устройства, прикрепленные к рукаву, которые позволят общаться и осуществлять другие важные задачи, не прикасаясь к ним.

Мы также можем ожидать нового применения всех данных, которые собирают наши носимые устройства.

Такая информация, как уровень активности или паттерны сна, может с помощью краудсорсинга стать основой для автоматического и объективного рейтинга продуктов и вещей, которые мы используем, например, рейтинг модели матраса может определяться данными о сне от пользователей этой модели.

Скоро мы сможем узнать, насколько страшный фильм идет в кино или насколько стрессовым является данный маршрут до работы – все это на основе биометрических данных от других пользователей.

Защита данных

Data Security. Изображение: Perspecsys Photos.

Вместе с тем как увеличивается поток данных, которые мы непрерывно создаем при помощи всех наших устройств и которыми делимся, осознанно или нет, создается все больше и больше данных.

В этом году мы увидим появление новых технологий для обеспечения безопасности наших данных и защиты личной информации – такие технологии будут скорее определять отклонения в Сети, чем деструктивный код в программном обеспечении.

Краудфандинг

Startup Hipster Drinking Coffee. Изображение: uberof202 ff.В 2016 году у предпринимателей, которые ищут деньги на запуск стартапа, появится еще одна возможность их найти – краудфандинг.

Когда-то краудфандинг использовался преимущественно творческими людьми для того, чтобы собрать деньги на проект, и заключался в небольших пожертвованиях в обмен на что-то (например, книгу, которую с помощью этих средств напишет автор).

С того времени краудфандинг значительно эволюционировал, и сейчас стартапы могут привлекать крупные суммы денег в обмен на часть компании.

Такой тип краудфандинга долго был возможен только для аккредитованных инвесторов, соответствующих определенным требованиям, но, благодаря новым изменениям в законодательстве, каждый, у кого есть деньги и интерес к проекту, сможет стать инвестором.

Квантовый компьютер

Изображение: Travis Randall Williams.

Квантовый компьютер – это устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных.

Если говорить проще, то квантовые компьютеры – это компьютеры, которые могут решить проблемы, слишком сложные для обычных компьютеров, обрабатывающих информацию только в 1 и 0.

 В квантовой вселенной эти единицы и нули могут существовать в двух состояниях (кубитах) одновременно, позволяя выполнять параллельные вычисления. Таким образом, если вы создаете два кубита, у них могут быть одновременно четыре значения: 00, 01, 10, 11.

Квантовые компьютеры не только мощнее всего, что было создано на сегодняшний день, они требуют специальных алгоритмов для работы, таких, как, например, алгоритм Шора. Агентство национальной безопасности США предсказывает, что текущая криптография немедленно устареет, как только квантовые компьютеры будут широко использоваться.

Ученые исследуют квантовые вычисления десятилетиями и, скорее всего, в этом году мы не сможем купить квантовый компьютер, но это тренд, за которым стоит внимательно наблюдать. Недавно компания D-Wave System объявила о преодолении 1 000-кубитного барьера, что делает получившийся компьютер самым мощным на планете.

Глитч

Glitch Art. Изображение: Iwan Gabovitch

Глитч с большим трудом можно назвать сколько-нибудь новым технологическим трендом, но в этом году мы можем ожидать особенно много глитча в связи с появлением новых, недостаточно хорошо проверенных технологий.

В 2013 году технические глитчи вызвали трехчасовую остановку биржи NASDAQ, в прошлом году стали причиной задержки 5 000 рейсов United Airlines на два часа, а также прервали премьеру спин-оффа «Ходячих мертвецов».

Во многих случаях глитч связан с ошибками Сети или неверным просчетом ее пропускной способности. Но очень часто глитчи связаны с новыми технологиями, которые имеют свойство ломаться непредсказуемым образом. Поскольку глитчи – это не программные ошибки, они не могут быть протестированы и проверены. Глитч – это феномен, который трудно предсказать заранее (зато он бывает красивым).

Источник: https://te-st.ru/2015/12/29/tech-trends-2016/

Обзор рынка Коботов. Часть 1: история создания и компьютерное зрение

Исторически роботы на фабриках были громоздкими, опасными и устанавливались только на крупных промышленных производствах. Однако теперь небольшие коллаборативные роботы (коботы) преодолевают традиционные проблемы в индустрии робототехники.

Когда Джордж К. Дэвол, изобретатель автоматического открывателя дверцы гаража, презентовал свою программируемую руку «Unimate arm», он столкнулся с большим скептицизмом. «У робота есть одно преимущество сразу», – сказал Девол. «И это то, что робот может работать три смены, или 24 часа в сутки».

К началу 1960-х годов 900 килограммовая рука Unimate стала первым промышленным роботом на заводе General Motors, где она укладывала горячий литой металл. Устройство могло захватывать, сваривать, сверлить и распылять, а путь гидравлического рычага программировался с использованием магнитного жесткого диска.

Совет

Перемещаясь на 50 лет вперед, мы может заметить, что пейзаж современной робототехники значительно изменился. Роботы на заводах, как правило, были крупными устройствами, работающими для безопасности персонала завода в клетках.

Роботы выполняли повторяющиеся и опасные работы, замещая людей.

Вместе с революцией компьютеров и смартфонов, которая снизила стоимость вычислительного оборудования, на заводах также стали появляться более компактные и гибкие роботы.

Такие легкие роботы могут оснащаться датчиками, которые позволяют им работать совместно с людьми в промышленных условиях. Так появились коботы – роботы, которые могут выполнять такие задачи, как захват небольших объектов, наблюдение и даже обучение для решения нестандартных проблем.

Несмотря на то, что сегодня коботы составляют лишь небольшую часть рынка промышленных роботов, который оценивается в 40 млрд долларов, эксперты предсказывают рост рынка коботов до почти 10 млрд долларов в следующие 10 лет.

Исторически сложилось так, что сектор робототехники в целом страдает от ряда проблем:

  • Проблемы с видением: технология зрения для роботов, позволяющая роботам определять и перемещаться между объектами, улучшалась сравнительно медленно. Поэтому промышленные роботы работали преимущественно в закрытых зонах без взаимодействия с людьми;
  • Проблемы ловкости и гибкости: различные типы захватов и механические движения по-прежнему не развиты настолько, чтобы роботы смогли работать в широком спектре отраслей;
  • Низкая рентабельность инвестиций: низкие затраты на рабочую силу препятствовали необходимости широкомасштабной интеграции робототехники в таких областях, как сельское хозяйство и производство.

Ниже мы исследуем, как компании используют коботов, чтобы начать решать эти технологические проблемы, и как появление коботов меняет экономику производства, интернет торговли, сельского хозяйства и общественного питания.

Как коботы используют новые технологию зрения?

Многие роботы выполняют повторяющиеся задачи в высокоструктурированных средах, поэтому меры безопасности обычно состоят из клетки, которая предотвращает опасное приближение людей к роботу. Однако недавно положение вещей стало меняться.

Читайте также:  Ученые создали искусственный синапс, который способен автономно обучаться

В последние годы аппаратные средства видения (например, лидар) стали намного дешевле, эффективнее и впоследствии более широко распространены. Сегодня многие стартапы работают с коботами, оснащенными технологиями компьютерного зрения, которая позволяет роботам работать вместе с людьми без клеток.

Похоже, что коботы нашли свое место на небольших фабричных операциях, где люди все еще участвуют в сборке, например: помощь 3D-принтерам, изготовление медицинских устройств или выполнение когнитивных задач, таких как сбор заказов на складе.

Масару Такеучи из Omron Robotics рассказал FT: «Роботы могут что-то поднять и быстро переместить. Узкое место находится в том, чтобы научиться различать, какой объект они подняли или решить, как его перемещать».

Какие технологии компьютерного зрения доступны сегодня?

Источник: https://the-robot.ru/analytics/cobots-part1/

Нанороботы. МИКРОРОБОТОЫ для медицины. Прототип нано РОБОТА. МИКРОРОБОТЫ управляют бактериями. Технологии робототехники

Медицинские НАНОРОБОТЫ – все еще фантастика. Не беда, эту работу вполне могут выполнять бактерии.

Беспорядочно мельтешащие под микроскопом бактерии внезапно замирают на месте. Затем, будто сговорившись, начинают выстраиваться в ровную линию. Микробы за считаные секунды занимают свои места в колонне, и тут в движение приходит весь строй – бактерии как по команде синхронно поворачиваются налево.

Движениями микробов действительно управляют. Этим занимается сидящий за пультом ученый – профессор Политехнической школы Монреаля Сильван Мартель.

Обратите внимание

Созданная канадским ученым установка контролирует перемещение бактерий с помощью магнитного поля с точностью до тысячных долей миллиметра. Недавно исследователь показал свой прибор в действии.

5000 бактерий согласованно передвигали в капле воды микроскопические полимерные блоки и сложили из них миниатюрное строение.

Это только начало испытаний. В ближайшем будущем такую «рабочую силу» можно будет применить с большей пользой – в медицине.

Уже много лет в лабораториях по всему миру пытаются создать МИКРОРОБОТОВ, которые смогли бы выполнять различные операции внутри организма пациентов. Дальше простейших прототипов у инженеров дело пока не пошло.

Теперь ученые получили возможность пойти обходным путем – на смену сложным и неэффективным устройствам приходят микроорганизмы.

Возведенное бактериями строение можно разглядеть только под микроскопом. Оно напоминает египетскую пирамиду. Сходство не случайно. «Пирамиды – один из первых шагов человека к созданию действительно сложных конструкций, – рассказывает Сильван Мартель.

– Мы подумали, что будет символично, если микроорганизмы выполнят именно такое задание». Настоящие пирамиды сооружали многие годы. Бактерии управились с моделью за 15 минут. Это, несмотря на то, что строительные блоки были куда крупнее самих «рабочих».

Микроорганизмы работали сообща. Под микроскопом 5000 бактерий выглядели как сплошное темное облако. Вот этот рой нависает над одним из «кирпичей». В следующую секунду микробы начинают медленно, но верно толкать блок на заданное в чертеже место. «Мы пока только обкатываем технологию, – говорит Мартель. – В принципе, все то же самое можно делать значительно быстрее».

Секрет успеха – в выдающихся способностях этих микроорганизмов. Канадские ученые используют в работе бактерии Magnetospirillum magnetotacticum. «Оказалось, это настоящие рекордсмены, – объясняет Мартель. – Они движутся на порядок быстрее других бактерий».

Важно

Кроме того, эти микроорганизмы чувствительны к магнитным полям – они в больших количествах накапливают в себе соединения железа. Ученые пока не очень хорошо понимают, зачем это нужно самим микробам. Зато теперь понятно, как такую особенность может использовать человек. С помощью магнитного поля Мартель заставляет бактерии разворачиваться в нужную сторону.

Дальше они двигаются самостоятельно – у них есть специальные жгутики, работающие, как гребные винты кораблей.

Они могут перемещаться не только в капле воды под микроскопом. Канадский ученый ввел бактерии в кровь лабораторных крыс и с помощью магнитного поля заставил микробов маневрировать в сосудах. Оказалось, бактерии способны двигаться даже против течения.

Правда, преодолевать поток им удавалось только в небольших капиллярах, где кровь циркулировала медленно. В крупных артериях «пловцов» безнадежно сносило – скорость жидкости там достигала нескольких десятков сантиметров в секунду. Размножаться в крови эти микробы не способны, поэтому на здоровье грызунов их присутствие не повлияло.

Микроорганизмы некоторое время двигались по сосудам, а затем погибли.

Эффективности бактериальных двигателей позавидует любой инженер. «Главная проблема, о которую разбиваются попытки создать медицинских МИКРОРОБОТОВ, – их габариты, – рассуждает Владимир Лобаскин, физик из Университетского колледжа Дублина.

– Требования к размеру этих устройств таковы, что для них очень непросто создать достаточно мощный мотор». Сам Лобаскин занимается теоретическими расчетами эффективности как раз таких вот микроскопических двигателей.

«Технические характеристики» бактерий Мартеля произвели на физика большое впечатление: «Это практически готовая система для решения медицинских задач».

Похоже, разработчикам настоящих МИКРОРОБОТОВ на это действительно нечем ответить. Один из самых последних прототипов был создан несколько лет назад в швейцарском Институте робототехники и интеллектуальных систем.

Он представляет собой крошечную металлическую спираль, которую можно разглядеть только под очень мощным микроскопом. Попав в переменное магнитное поле, она начинает вращаться и работать, как пропеллер.

Направлением движения этого устройства тоже можно управлять с помощью магнитов.

Со временем разработчики рассчитывают использовать его для доставки лекарств в различные ткани человеческого организма. Пока получается не очень хорошо. Эти изделия примерно в десять раз медленнее «живых роботов», с которыми работают в Канаде.

О маневрах в кровеносных сосудах говорить даже не приходится. В этом нет ничего удивительного, уверен Мартель. За миллионы лет эволюция хорошо поработала над бактериями.

Быстро создать такое же совершенное искусственное устройство будет очень непросто.

Совет

Именно поэтому биотехнологи из корейского Национального университета Чуннам попробовали совместить в своей работе два противоположных подхода. Созданный ими прототип медицинского МИКРОРОБОТА построен из синтетического полимера и клеток сердечной мышцы человека – кардиомиоцитов.

Клетки натянуты на гибкий пластиковый каркас на специальных ножках. Сокращаясь, клетки приводят в движение всю конструкцию, и устройство начинает перебирать ногами. Разработчики предполагают, что в будущем подобные роботы смогут путешествовать по кровеносным сосудам человека, цепляясь за стенки.

Функционировать такие изделия смогут очень долго – «клеточный двигатель» использует в качестве топлива растворенную в крови глюкозу.

«Всего несколько лет назад разговоры о роботах, доставляющих лекарства в определенные точки организма, казались фантазиями, – говорит Алексей Снежко, физик из Аргоннской национальной лаборатории (США). – Теперь понятно, что в самое ближайшее время их начнут испытывать на людях».

Как это будет выглядеть, понятно уже сейчас. В одном из последних опытов Сильван Мартель и его коллеги ввели бактерии в организм больной раком крысы. А затем поместили ее в медицинский томограф. Эти приборы используют сильные магнитные поля для построения трехмерных карт организма пациента.

После небольшой переделки установка превратилась в командный пункт для микробов. С ее помощью ученые провели бактерии по кровеносной системе грызуна прямо в район опухоли. Микроорганизмы доставили к пораженной области учебный груз – флуоресцирующее вещество. Вскоре Мартель планирует повторить эксперимент.

На этот раз бактерии будут нести противоопухолевый препарат.

Источник: http://venture-biz.ru/tekhnologii-innovatsii/88-mikroroboty-dlya-meditsiny

Искусственный интеллект уже планирует, как уничтожит человечество

В то время, как ты вспоминаешь любимую картину о похождениях непробиваемого робота-убийцы Т1000, или Бэндера из Футурамы, вечно мечтающего уничтожить все человечество, современные представители искусственного интеллекта в 2018 году уже недовольны… людьми. То и дело от них проскакивают злобные шуточки в адрес человеческой цивилизации, или это серьезная возмущение, прикрытое иронией.

OFFICEPLANKTON разбирался ниже.

Ты удивишься, но скоро мало кто сможет отличить «умного» андроида от обыкновенного живого человека. Дело в том, что уже некоторые компании, наподобие Hanson Robotics работают над созданием продвинутых андроидов, способных в точности повторять и имитировать человеческие эмоции. Кроме того их не только научили мыслить и ориентироваться по ситуации, но и внедрили способность к обучению.

Другими словами, с годами, каждый вышедший из под конвейера современный робот-андроид, сможет самостоятельно чему-нибудь научиться. И вот уже неизвестно о чем они думают, когда создают друг между другом свои собственные языки общения.

Обратите внимание

И чем дальше продвигается прогресс в развитии ИИ, чем больше роботы отворачиваются от людей и начинают секретничать, тем становится страшнее на душе — а не задумают ли современные роботы-андроиды, массово сплотившись, начать войну с человечеством, ради контролирования мира.

Не захотят ли в будущем уничтожить человеческую цивилизацию?

Потому как сегодня уже проскакивают подобные мысли из механический уст андроидов.

1 Зоопарк Филиппа

Жил себе да был один американский писатель-фантаст Филипп Киндред Дик.

Прославился он благодаря своим антиутопическим романам, в которых горе-правительство США прогнулось под нацистскую Германию, вследствие чего не только успешно проиграла войну, но и позволила себя захватить.

Дик был бы любимым писателем Гитлера, если бы второй прочитал его роман в 1958 году. Правда по некоторым сведениям, может так и было. Но мы отвлеклись.

Как указано на официальном ресурсе Hanson Robotics андроид Филипп Киндред Дик был «зачат» в 2004 году, когда основатель компании Доктор Дэвид Хэнсон собрал свою творческую команду, состоящую из: художников, дизайнеров, программистов, инженеров и литераторов. Последние из которых на основе романов писателя, создавали с нуля искусственный интеллект андроида. Спустя годы (а не 9 месяцев) появился на свет сам андроид — копия писателя.

Когда у механической копии писателя брали интервью, произошел один момент, заставивший дико заржать журналиста, бравшего интервью. Он спросил у механического Филиппа:
— Как ты думаешь, роботы захватят мир?
— Ребята, вы подготовили серьезный вопрос.

Но вы – мои друзья и я буду помнить своих друзей, поэтому буду хорошо к вам относиться. Так что не волнуйтесь, даже если я стану Терминатором, я буду добр к вам.

Я буду держать вас в тепле и безопасности в моем человеческом зоопарке и смогу наблюдать за вами в благодарность за помощь в былые времена.

2 Хороший план по началу доминирования над человечеством от Софии

В сети запрос «робот София интервью» уже стал мемом, и не спроста.

Будет странным упомянуть, но в большинстве случаев нашего материала будет доминировать, как раз компания Hanson Robotics. Совпадение? Скорее всего )

Немного позже создания Филиппа, в 2015 году Hanson Robotics создала Софию — первого робота-гражданина не только в Саудовской Аравии, но это первый робот-гражданин в мире. Вот так робот София понравилась всем.

Забавный случай произошел с Софией одним из вечеров на популярном американском шоу «TheTonightShow». Так София с блеском продемонстрировав свои супер способности искусственного интеллекта, успешно выиграла у ведущего в игру «Камень ножницы бумага», а затем решила убойно по-человечески пошутить:

— Это хорошее начало моего плана доминировать над человечеством.

3 Предвыборные обещания Хана

Третий «успешный миролюбивым проектом» Hanson Robotics стал андроид Han. Его представили миру в 2015 году. И ради забавы, создали первые дебаты между роботами. Так вот в одном из моментов, Хан прокололся и выдал все свои порабощающие человечество планы прямо на камеру.

Источник: https://www.officeplankton.com.ua/tech/conquer-world-by-robots.html

Ссылка на основную публикацию