Определены затраты на создание современного биоробота

Созданию биороботов с живыми мышцами научат всех желающих

Биоробот, движущийся за счет сокращений модифицированных мышечных клеток, которые активируются светом Janet Sinn-Hanlon / University of Illinois at Urbana-Champaign

Ученые из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне опубликовали протокол создания микроскопических биороботов, которые движутся за счет сокращений модифицированных мышечных клеток, реагирующих на внешние воздействия: свет или электромагнитное поле. Статья опубликована в журнале Nature Protocols.

В марте 2016 года исследовательская группа сообщила о создании биоробота, который приводится в движение мышечными клетками (миобластами) мышей с внесенным в их геном геном белка ChR2(H134R).

Этот белок представляет собой светочувствительный ионный канал, который активируется при облучении синим светом с длиной волны около 470 нм, заставляя мышечную клетку сокращаться.

Обратите внимание

Мышечные клетки, выращенные в форме кольцевых волокон, натянуты на «скелет» из гидрогеля (полиэтиленгликольакрилата, PEGDA) в форме гибкой дуги, опирающейся на пару столбиков.

В испытаниях таких биороботов мышечные клетки при облучении светом нужной длины сокращались, деформируя «скелет» и перемещая устройство. При этом миобласты, как и обычные мышечные клетки, можно натренировать, заставляя их сокращаться снова и снова.

Ранее, в 2014 году, та же научная группа создала еще одного подобного биоробота. Гибкий робот также приводился в движение мышечными клетками, но активировались они не светом, а внешним электромагнитным полем.

 Однако такой метод управления не позволял выборочно активировать нужные клетки, точно управляя движением робота. Кроме того, электричество способно нарушать работу живых клеток, в окружении которых, возможно, найдут применение такие биороботы.

Поэтому в своей следующей разработке ученые решили использовать вместо электромагнитного поля световые волны.

Теперь ученые опубликовали общий протокол для создания биороботов, движущихся за счет сокращений модифицированных мышечных клеток, которые активируются тем или иным внешним воздействием (светом или электромагнитным полем). По словам автором, протокол создан для всех ученых, желающих повторить их результаты или разработать новые модели биороботов того же типа.

Общая схема создания биороботов с мышечными клетками Raman et al. 2017В протоколе подробно описываются все этапы создания биороботов с указанием производителей и характеристик всех материалов, использованных авторами при разработке обоих типов роботов.

Вкратце, на первом этапе с помощью методов оптогенетики создается линия мышечных клеток, активирующихся при воздействии света определенной длины (в случае активации электромагнитным полем этот этап не требуется).

Важно

Затем культуры мышечных клеток выращивают так, чтобы получить миниатюрные волокна кольцевой формы. На втором этапе создается «скелет»: на 3D-принтере печатают основу из полиэтиленгликольакрилата (PEGDA). Наконец, на скелет натягивают упругое кольцо из мышечных клеток.

В качестве двигателей для «гибридных» биороботах, комбинирующих биологические и электронные компоненты, ученые пытаются использовать различные живые системы, от жгутиконосных бактерий до клеток сердечной мышцы.

Например, в 2016 году ученые из исследовательского университета Кейс Вестерн Резерв создали биогибридного робота-улитку, в котором использовали ротовые мышцы калифорнийской морской улитки (Aplysia californica) и 3D-печатные полимерные компоненты.

Софья Долотовская

Источник: https://nplus1.ru/news/2017/02/14/biobot

Создание биороботов – тупиковый путь для человечества?

 Ещё несколько десятилетий назад создание даже простых роботов было для нас фантастикой, а сейчас всё больше и больше учёные задумываются над тем, как создать биороботов – совершенный искусственный интеллект. Правда, непонятно, к чему может привести такое открытие: сможет ли это творение  стать помощником человечеству или, наоборот, станет для него новой атомной бомбой, способной привести даже к гибели цивилизации?

О таком возможном неприятном для людей исходе многие из нас знают из различных книг и художественных фильмов.

И, конечно же, возникает вопрос: нужно ли вообще человечеству двигаться в сторону создания биороботов? На коллоквиуме 10 марта мы затрагивали эту тему, хотя разговор начался с того, имеют ли биороботы возможность создать свою цивилизацию. Наши рассуждения вытекали из постулата о том, что у такого творения как биоробот нет АСТТМАЙ-РАА-А-Парвулы.

Да, биороботов нельзя назвать Прото-Формами.

И всё же есть такие сценарии в развитии человечества, где эти творения становятся настолько совершенными, что могут чувствовать как люди, не говоря уже о том, что намного опережают нас в интеллектуальном развитии.

Тем не менее, как объяснил Орис, поскольку у биороботов нет  АСТТМАЙ-РАА-А-Парвул, то и нет связи с ноовременным Континуумом. А главное, что в их структуру невозможно заложить коллективное Подсознание, Надсознание и т.д.

Фактически они всегда привязаны к какому-то коллективному Сознанию человечества и представляют собой всего лишь искусственную программу, пусть даже и очень сложную.

Однако биороботов можно наделить естественным интеллектом, если каким-то образом внедрить в эту систему естественную составляющую (причём не обязательно человеческую), то есть произвести пересадку головного мозга.

Хотя при этом существует сложность, потому что если мозг внедрить в такую машину, он может отторгаться. Особенно если пересадке подвергнется именно человеческий мозг, а полученное творение будет диссонировать с ллууввумическим типом бирвуляртности.

Совет

И всё же, если процесс создания биороботов пойдёт очень активно (а такие сценарии существуют), то они могут даже сформировать свою цивилизацию и взять под контроль нашу планету. Правда, эти сценарии распространяются только на данное коллективное Сознание человечества, потому что пока в нашем обществе ещё есть агрессивные проявления и другие подобные тенденции.

Нам очень хотелось, чтобы Орис развенчал страхи людей относительно биороботов, но этого не получилось. Действительно, создать совершенное творение может только совершенный человек.

И всё-таки нам было непонятно, как биороботы могут пойти по пути агрессивного отношения к их создателям, если в их программу это не было заложено? Оказалось, что такие программы могут модифицироваться под воздействием получаемой информации определённого качества.

Эту информацию в неограниченном количестве можно черпать из интернета. При этом алгоритмы начинают меняться, что подобно модификации вирусов. Причём, чем более совершенным создаётся биоробот, тем больше у него возможностей для  самомодификации.

Но этот процесс является опасным только в нашем 3-4-мерном диапазоне, где есть деструктивные проявления.

Достаточно посмотреть на информацию, существующую сейчас в интернете, и станет понятно, почему возможны сценарии, где биороботы берут под свой контроль всю планету.

Но можно ли тогда сказать, что создание искусственного интеллекта способствует смещению человечества в какое-то протоформное Направление развития? Орис объяснил, что с одной стороны, это так, но с другой – создание биороботов полезно, так как даёт возможность получения очень нужного опыта. И только в каких-то из множества вариантов сценариев это приводит к разрушению человеческой цивилизации.

А в чём же заключается полезность создания биороботов? Ведь не только в получении деструктивного опыта, хотя и он с точки зрения Мироздания необходим. Для того чтобы это понять, нужно задаться вопросом: что собой представляет человек как Форма Самосознания, как она появилась? Ведь если не брать голохронность и симультанность (одномоментность и одновременность), то человек кем-то создан?

Обратите внимание

Оказалось, что это именно так. Нас нынешних создали мы же, но более качественные, то есть этот процесс осуществился в другом диапазоне мерности. Если брать наш 3-4-й, то можно сказать, что этот акт творения произошёл в 4-5-й мерности.

В нём участвовало множество цивилизаций из разных Звёздных систем. Причём большинство из них не принадлежит к ллууввумическому типу бирвуляртности, но в создании человека у них свой интерес.

В нашей форме они представлены Творцами-интерпретаторами.

Конечно же, в этом творении принимали участие и ллууввумические цивилизации, представленные в нас Творцами-регуляторами. Благодаря такому разнобирвуляртному сотворчеству сформировались наши ИИССИИДИ-Центры.

Но в чём же заключалось пересечение интересов разных цивилизаций? В получении недостающего опыта. Важным моментом при этом является то, что в более высоких уровнях мерности мы более качественные уже умеем при создании формы подключать Подсознание, Надсознание и т.д.

То есть мы в своём творчестве используем огромные пласты Информации не только Третичной, но и Вторичной, и Первичной Энерго-Плазмы!

Каким это образом происходит, пока очень сложно себе представить. Ведь всё нужно так увязать между собой! А сейчас мы только пытаемся создать некую программу, также изобилующую огромным количеством взаимосвязей, но она получается у нас как бы не живая, не одухотворённая. Тем не менее, это отголоски нашего более совершенного творчества, как и создание новых видов растений путём скрещивания.

Грейпфрут – гибрид апельсина и помело

Именно такой путь на основе оперирования генетическим материалом продуктивен, потому что без ДНК невозможно подключение к НВК. То есть любая создаваемая структура не должна обладать какой-то ограниченной программой. Тогда она может развиваться и только так она станет новым видом Формы Самосознания.

Если говорить о времени, когда происходило создание человека, то с нашей точки отсчёта это было примерно 75-77 тысяч лет назад. Затем 12 000 лет назад в этот процесс были внесены коррективы,  то есть до этого люди были другими.

Важно

Всё это происходило под контролем наших флаксовых форм. Мы во флаксовом диапазоне (4-5-я мерность) отличаемся тем, что уже прошли этап арглаамунно-инглимилиссных реализаций и полностью утратили к ним интерес.

Однако по принципу Служения мы как бы должны помогать себе же менее качественным, чтобы перейти в более высокую мерность.

Поэтому Творцы-Кураторы взаимодействуют с нами, причём для этого их ПВК находятся также в диапазоне 2,5-4,0 мерности. Но их Континуумы по качеству очень отличаются от наших, потому что там полностью отсутствуют эгоизм и агрессивность. Да, жизнь в таких Мирах – это мечта! Тем не менее, они уже есть, а значит, мечта может стать реальностью.

И для её воплощения человечество сейчас проходит необходимый опыт, в том числе по созданию биороботов.

В каких-то сценариях для нас это тупиковый путь развития, но ведь есть и такие, где эти творения помогают нам, например, избавиться от рутинной или сложной работы. И писатели-фантасты часто описывают нам разные сценарии.

Взять хотя бы известного американского писателя Айзека Азимова, сборник научно-фантастических рассказов которого под названием «Я, робот» вышел ещё в 1950 году.     

Он очень интересно изобразил Миры, в которых роботы помогают людям в работах на других планетах. Но также он описал проблемы, появляющиеся при столкновении человеческого фактора и логики законов робототехники.

Да, создание новых форм – это не просто.

Тем не менее, мы же созданы и человечество неизбежно придёт к тому этапу своего развития, когда сможет оперировать более качественной Информацией, подключая высокие Уровни Самосознания!

Источник: http://ayfaar.org/news/item/3314-sozdanie-biorobotov-tupikovyj-put-dlya-chelovechestva

Биороботы: фантастика или реальность?

Статья на конкурс «био/мол/текст»: В данной статье подробно рассмотрены основные пути развития направления биоинжениринга по созданию биоботов и проанализированы уже имеющиеся в этой сфере достижения.

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2016.

Генеральным спонсором конкурса, согласно нашему краудфандингу, стал предприниматель Константин Синюшин, за что ему огромный человеческий респект!

Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма «Атлас».

Ключевая особенность человека — жажда творить. На протяжении веков лучшие умы создавали нечто новое, меняя жизнь к лучшему, — когда плавно, когда кардинально. Изобретения, в свое время сотрясшие мир, казались несбыточной реальностью.

Совет

Электричество, всемирная информационная сеть Интернет — теперь это наша обыденность, привычная и скучная. Уклад двадцать первого века схож с волшебством, фантастикой для предыдущих поколений.

Возможно, и мы с таким же изумлением будем созерцать инновационные технологии, которые у наших внуков не будут вызывать и капли удивления. Бегут столетия, мир постоянно меняется, трансформируется. Только желание ученых постичь и создать нечто новое не ослабевает.

Благодаря их стараниям то, что фигурирует в фильмах о будущем, скоро станет реальностью. Телепортация, полеты в космос сродни поездкам на автобусе — список можно продолжать бесконечно, пока не истощится воображение. Однако в этот раз мы поговорим о другом. О биороботах.

«Нет ничего более изобретательного, чем природа»

Трудно создать биологическую систему более совершенную, чем та, что уже существует в природе.

В ней нет ничего лишнего, эволюция сделала все за человека — и ученым достаточно лишь внести свои коррективы в отлаженный временем механизм.

Лаборатория iBionicS Университета Северной Каролины в 2012 году представила радиоуправляемого таракана (рис. 1). Принцип его действия заключается в воздействии на нервную систему через сенсоры-усики.

Рисунок 1. Сопоставление размеров модифицированного насекомого с монетой США номиналом 25 центов (диаметр — 2,4 см).

На спине насекомого закрепляли чип, подающий сигналы на антенны таракана и таким образом корректирующий траекторию его движения (видео 1).

Читайте также:  Начато тестирование облачной системы roboearth, специализированной "социальной сети" для роботов

Перед учеными встала непростая дилемма: для успешной работы чипа требовались батарейки, которые значительно утяжеляли таракана. Было найдено изящное решение, которое можно назвать демонстрацией слаженной работы научных отраслей: с помощью физики удалось отыскать новое применение естественным биологическим процессам в организме таракана.

При переваривании пищи таракан выделяет сахар трегалозу. На одном из электродов трегалоза раскладывается на две молекулы глюкозы. С помощью фермента гексокиназы происходит реакция фосфорилирования глюкозы и образуется глюкозофосфат. Эта реакция сопровождается выделением электронов, которые движутся ко второму электроду, то есть создают электрический ток.

Ученым удалось добиться того, что таракан своей жизнедеятельностью сам и обеспечивает успешную работу чипа. Внедренные технологии удачно вписались в отлаженные эволюцией механизмы.

Обратите внимание

Видео 1. Движение радиоуправляемого таракана

В марте 2016 года было опубликовано другое исследование, также связанное с управлением насекомыми, но основанное на ином принципе. Группа ученых Наньянского университета работала с жуками Mecynorhina torquata [1]. Воздействие производили на группы мышц жуков, ответственные за движение лапок (рис. 2). То есть стимулировали опорно-двигательный аппарат, а не нервную систему.

Рисунок 2. Анатомия передней ноги жука. а — Мышцы верхней стороны тела жука. б — Мышцы с нижней стороны. Крестиками помечены группы мышц, стимулируемые электрическими импульсами.

Меняли очередность воздействия и его силу — таким образом регулировали скорость передвижения жука (рис. 3).

Рисунок 3. Отслеживание ширины шага и скорости перемещения жука. Красные кресты указывают координаты передней ноги и рога жука, по которым высчитывалась ширина шага, калибруемая по обычной линейке.

Его перемещения отслеживались с помощью технологии захвата движения. Три специальные камеры отслеживали движения жука и представляли их в виде передвижений упрощенной трехмерной модели насекомого.

Биология, физика и информатика внесли свой неоценимый вклад в конечный результат — рисунок 4.

Рисунок 4. Установка для захвата движения насекомого и компьютерная модель. а — Компьютерная система захвата движений. б — К передним ногам и спине жука прикрепляли светоотражающие маркеры для отслеживания движений.

 в — Собранные 3D-данные о движении преобразовывали и показывали в виде трех независимых графических сегментов.

Модифицированные насекомые давно будоражат людское воображение. Они обладают отличной проходимостью, которая может пригодиться в шпионской деятельности.

Подобное применение освещалось в кинематографе и имеет неоспоримые преимущества (видео 2).

Видео 2. Отрывок из фильма «Пятый элемент» (режиссер Л. Бессон)

Однако насекомые-киборги пригодятся и в более мирных целях. Например, в поиске пострадавших под завалами.

Создавая новое

Но вместе с тем ученые ставят перед собой и более амбициозные задачи.

Как насчет того, чтобы создать нечто новое? В 2012 году сотрудники Гарвардского университета и Калифорнийского технологического института продемонстрировали созданную ими искусственную медузу (рис.

 5) [2]. «Медузоид» — это первый в мире искусственный мускул, состоящий из смеси специальных полимеров и мышечных волокон крысы.

Рисунок 5. Конструкция из силикона и клеток сердца крыс, повторяющая настоящую медузу.

Мышечные волокна, взятые из клеток сердечной ткани мышей, выращены на полимерной матрице. В качестве материала для нее использовали полидиметилсилоксан, который по свойствам близок к соединительной ткани медуз — мезоглее. Необходимой формы добивались с помощью нанесения рисунка из протеинового раствора.

Важно

Ориентируясь на строение медузы ушастой аурелии (Aurelia aurita), ученые добились такого же принципа перемещения для биобота. Он двигается за счет выталкивания жидкости, для чего необходимо сокращение мышц. Для обеспечения этого «медузоид» был помещен в электропроводящий соляной раствор.

Под воздействием электрических импульсов происходит сокращение мышечных клеток, и биоробот осуществляет движение. Пока не удается достичь полного контроля траектории его движения, но данное направление является весьма перспективным.

Работа ведется активно и вдохновляет ученых на новые свершения.

Данное исследование дало толчок следующему. В 2016 году группа ученых из Гарварда представила мировой общественности разработку — «золотого» ската (рис. 6) [3], [4].

Рисунок 6. Глаз и скат. Сейчас мы наблюдаем за скатом, а потом он поможет нам наблюдать за другими организмами.

Это система по принципу строения во многом напоминает ската природного (рис. 7).

Рисунок 7. Особенности строения искусственного ската. а — Живой скат. б — Строение плавника живого ската.

 в — Четыре слоя тела искусственного ската: слой 1 — корпус из полидиметилсилоксана (силикона, применяемого в медицине, косметологии и даже пищевой промышленности); слой 2 — золотой скелет; слой 3 — снова тонкий слой полидиметилсилоксана, на котором расположены мышечные клетки (слой 4). г — Концепт.

 д — Обхождение препятствий в зависимости от интенсивности подаваемого сигнала.

Немаловажную роль в исследовании сыграли химия и оптогенетика . Благодаря химическим свойствам золота, а именно нереагентности в нормальных условиях, его и выбрали в качестве материала для скелета. Оптогенетика позволила разработать технологию контроля движения ската.

Предварительно в мышечных клетках был изменен геном: ученые внедрили ген, отвечающий за выработку в клетке светочувствительного белка KR2. Под воздействием световых импульсов он становится переносчиком ионов натрия, создает электрический потенциал, вследствие чего клетки сокращаются и скат движется (видео 3).

Видео 3. Как с помощью живых мышечных клеток и импульсов света удается успешно управлять созданным в лаборатории биоботом

Приведенные выше исследования доказывают: наука вышла на достаточно высокий уровень, чтобы создавать квазиорганизмы искусственным путем, ориентируясь на природные подобия.

Совет

Пока предприняты лишь первые шаги, которые открывают дорогу более продвинутым исследованиям.

Возможно, в скором будущем ученым удастся создать биороботов, более сложных в строении и менее ограниченных в плане среды и условий существования.

Полет фантазии

В результате эволюции организмы, ныне живущие на Земле, достигли совершенства. Все процессы для их успешной жизнедеятельности отлажены и дополняют друг друга. Казалось, не нужно ничего более. Однако не существует границ для человеческой фантазии.

Если наличествует должный научный аппарат, почему бы не создать нечто новое, не имеющее аналога в природе? Группа ученых из Университета Иллинойса сделала первые шаги в этом направлении. В 2012 году был показан биобот, приводимый в действие клетками сердечной ткани мышей [8], [9]. Он представлял собой 3D-напечатанный каркас из гидрогеля с высеянными на его поверхность кардиомиоцитами (рис.

 8). Клетки сокращаются и расслабляются самостоятельно при соблюдении определенных внешних условий, и биобот размером не более 1 см двигается.

Однако контролировать сокращение сердечных клеток — непростая задача, и в 2014 году та же группа ученых представила модернизированную версию биоробота: уже с использованием клеток скелетных мышц мышей (рис. 9). Под воздействием электрических импульсов, подаваемых с внешнего электронного устройства, они сокращаются, вследствие чего биобот передвигается.

Рисунок 9. Строение биобота: гидрогелевый каркас и скелетная мышечная ткань.

Скорость движения регулируется частотой подаваемого поля — это было установлено экспериментально (видео 4).

Видео 4. Напечатанные на 3D-принтере биоботы, приводимые в движение мышечными клетками и управляемые электическими импульсами

Разработанная технология позволяет использовать гидрогелевые каркасы различных форм и дает достаточно свободы для дальнейших изысканий.

Уже достигнутый контроль над движением биоробота планируется улучшить. Ученые собираются внедрить в мускульные ткани нейронные сети.

Это усложнит алгоритмы движения, но позволит подключить иные способы управления, например, светом или химическим составом среды.

Большие надежды

Двадцать первый век — время, когда достижения науки позволяют претворять давние мечты в жизнь. Описанные типы биороботов могут найти применение во многих сферах жизни человека. Насекомые-киборги пригодятся в шпионаже и операциях МЧС, оптогенетика позволит создать дронов, держащихся в воздухе за счет сокращения мышечных колец.

Военную отрасль будут ждать кардинальные перемены. Биороботы, аналоги природных созданий, пока ограничены средой, однако в будущем эти рамки будут преодолены. Станет возможным создание биороботов более сложной структуры, которые превзойдут живые оригиналы.

Появится новое направление в биологии — разве могли предыдущие поколения даже мечтать о подобном?

Обратите внимание

Фантастика становится реальностью. Ученым двадцать первого века выпал счастливый шанс не только наблюдать, но и принять участие в этом увлекательном процессе.

  1. Cao F., Zhang C., Choo H.Y., Sato H. (2016). Insect–computer hybrid legged robot with user-adjustable speed, step length and walking gait. J. R. Soc. Interface. 13, 20160060;
  2. Nawroth J.C., Lee H., Feinberg A.W., Ripplinger C.M., McCain M.L., Grosberg A. et al. (2012). A tissue-engineered jellyfish with biomimetic propulsion. Nat. Biotechnol. 30, 792–797;
  3. Park S.J., Gazzola M., Park K.S., Park S., Di Santo V., Blevins E.L. et al. (2016). Phototactic guidance of a tissue-engineered soft-robotic ray. Science. 353, 158–162;
  4. Pennisi E. (2016). Robotic stingray powered by light-activated muscle cells. Science News;
  5. Мечтают ли батоиды об электрокрысах?;
  6. Светлая голова;
  7. Оптогенетика + голография = прозрение?;
  8. Raman R., Cvetkovic C., Uzel S.G., Platt R.J., Sengupta P., Kamm R.D., Bashir R. (2016). Optogenetic skeletal muscle-powered adaptive biological machines. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 113, 3497–3502;
  9. Cvetkovic C., Raman R., Chan V., Williams B.J., Tolish M., Bajaj P. et al. (2014). Three-dimensionally printed biological machines powered by skeletal muscle. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 111, 10125–10130;
  10. 3D-принтер произвел на свет полумягкого робота-прыгуна.

Источник: https://biomolecula.ru/articles/bioroboty-fantastika-ili-realnost

Другие науки о жизни

  • Главная
  • Статьи
  • Науки о жизни
  • Другие науки о жизни

25 Февраля 2019

В России создан уникальный оперирующий робот. Он сможет выполнять сложные медицинские манипуляции в автоматическом режиме.

читать25 Февраля 2019

Универсальные пробиотики превзойдут по эффективности популярные йогурты, но стоить будут на порядок дешевле.

читать22 Февраля 2019

Китайские исследователи испытали на свиньях кардиостимулятор, который не нуждается в замене источника питания.

читать22 Февраля 2019

Расчеты ученых из Австралии показывают, что цель ВОЗ по глобальной ликвидации рака шейки матки вполне достижима.

читать22 Февраля 2019

Новый способ планирования лучевой терапии может предотвратить поражение чувствительных органов вокруг опухолей.

читать22 Февраля 2019

Американские химики синтезировали ДНК с восьмибуквенным алфавитом, добавив к природным еще 2 пары нуклеотидов.

читать20 Февраля 2019

Освобожденные от внутренних структур тромбоциты обратимо блокируют тромбообразование и препятствуют метастазированию.

читать18 Февраля 2019

Нейросеть за 10 секунд определяет, есть ли в исследуемом материале похожие на метастазы образования и где они находятся.

читать18 Февраля 2019

Метаанализ исследований за последние 18 лет показал, что контакт с глифосатом на 40% повышает риск неходжкинской лимфомы.

читать15 Февраля 2019

Недостаток сна заставляет костный мозг производить больше лейкоцитов, которые ускоряют образование атеросклеротических бляшек.

читать15 Февраля 2019

Исследователи из Индианского университета создали прототип анализа, который по биомаркерам крови определяет уровень боли у пациента.

читать14 Февраля 2019

Первая в мире операции по вживлению механического сердечного насоса, заряжаемого от беспроводной сети, прошла успешно.

читать14 Февраля 2019

Финские и шведские ученые еще раз подтвердили «гипотезу бабушек», говорится в двух статьях, опубликованных в Current Biology.

читать13 Февраля 2019

МикроРНК-142 контролируют регулирующие иммунный ответ Т-клетки, тем самым предотвращая аутоиммунные заболевания.

читать13 Февраля 2019

Исследователи надеются, что их открытие ляжет в основу препарата, который позволит бороться с негативными последствиями инсульта.

читать12 Февраля 2019

Российские молекулярные биологи сравнили качество работы двух самых популярных систем анализа внеклеточной ДНК, DSPVK и CNAK.

читать11 Февраля 2019

Активация АМФ-зависимой киназы в Т-хелперах позволяет справиться с повреждением суставов при ревматоидном артрите.

читать11 Февраля 2019

Ещё один механизм невольной помощи раку со стороны иммунитета: эскорт из нейтрофилов помогает раковым клеткам метастазировать.

читать11 Февраля 2019

Исследователи обнаружили два белка, которые могут частично стимулировать рост ампутированных пальцев у мышей.

читать07 Февраля 2019

Так разработчики назвали систему ИИ, которая за 20 секунд анализирует томограмму легких и диагностирует наличие опухолей.

читать

Источник: http://www.vechnayamolodost.ru/articles/drugie-nauki-o-zhizni/bioroboty/

Век биороботов: чего можно ждать от комара-«разведчика»

Разработки в сфере робототехники активно ведутся с пятидесятых годов прошлого столетия. В конце шестидесятых в Японии был создан первый промышленный робот, после чего их производство неустанно развивается и совершенствуется.

Само понятие robot означает неразумный технический механизм, созданный человеком для исполнения той или иной работы. На сегодняшний день таких устройств все больше и больше. Роботы используются в медицине, строительстве, криминалистике, сельском хозяйстве и даже в быту, в том числе ради присмотра за домашними питомцами или досуга.

Это неодушевленные, неживые машины могут выполнять тяжелую, во всех смыслах этого слова, работу лучше человека. Однако следует помнить, что робототехника сегодня — одна из передовых отраслей высокотехнологичного производства, инвестиции в которую исчисляются миллиардами долларов.

Что, если в будущем человечеству понадобится иметь дело не просто с «мертвыми» машинами, но с живыми механизмами? Речь идет о том, что еще несколько десятков лет назад считалось выдумкой фантастов и футурологов: существовании биологических роботов.

Биороботы: выдумка или реальность?

© Fotolia / Alexandr Mitiuc, Робот-комар

В университете штата Иллинойс в городе Урбана (США) уже пятый год разрабатывается инновационный проект: ученые создают миниатюрных роботов, в «тела» которых вживляются настоящие, живые клетки мышц.

Основа микромашин — специальный гель, напечатанный на 3D-принтере. Однако введенные туда клетки являются полноценным биологическим материалом. Таким образом, создание и разработка биороботов сегодня уже реальность.

Для чего же нужны подобные механизмы и как они создаются?

Научные работники университета Иллинойса говорят, что их детище, несмотря на его революционность, устроено и работает крайне простым образом. Внутрь гидрогелевого «каркаса» вводится биологический материал — живые мышечные клетки.

Они сжимаются и разжимаются, вследствие чего биоробот передвигается в пространстве. Чтобы заставить мышечные волокна работать, достаточно легкого электрического разряда.

Чем сильнее импульс, тем интенсивнее сокращаются клетки и тем более «работящей» становится микромашина.

Читайте также:  Новый помощник для пожилых людей от европейских инженеров

По словам научных сотрудников, эта технология обладает потенциалом, который позволит создавать биологические машины, не нуждающиеся в использовании традиционных силовых установок. В свою очередь это может повысить уровень технологии доставки лекарственных средств внутри больного, помочь в микрохирургии, операциях по вживлению имплантов и множества других вещей.

Таким образом, можно сказать, что уже сегодня существуют микроскопические биороботы, потенциально пригодные к медицинскому использованию. С другой стороны, никаких биомеханоидов с ракетницами по бокам человечество пока не создало в силу отсутствия технической базы. Но все же, в определенном смысле биороботов как в мирных, так и военных целях люди применяли всегда. Речь идет о животных.

Природные «биороботы»

На протяжении своей истории человечество использовало в качестве оружия самые изощренные средства. Неудивительно, что орудиями становились и животные.

Считается, что первым «биологическим оружием» человека могли быть скорпионы и пчелы, чьи ульи представители древних цивилизаций могли использовать в тактических целях для изгнания противника или блокировки доступа в определенные районы на поле битвы.

Биороботами, используемыми в военных целях, были и крысы. Крестоносцы катапультами забрасывали зараженных смертельными инфекциями грызунов в осажденные города.

Важно

В немирных целях использовались даже такие умные и добрые существа, как дельфины. В 1960-х годах СССР и США разработали технологии военной дрессировки дельфинов, вследствие которой последние научились разносить торпеды и бомбы-липучки. Дельфины обнаруживали диверсантов и затонувшие мины. Звучит как фантастика, но эти создания применялись даже для патрулирования морских военных объектов!

Нельзя не вспомнить и главных друзей человека — собак. Они по сей день массово используются как в мирных, так и в военных целях. Существовали специальные технологии дрессировки боевых собак, которые должны были относить бомбы под танки, после чего возвращаться к своим хозяевам, а в случае чего — рвать в клочья врага.

Это далеко не полный список животных и средств их использования в военных целях. Конечно, ими дело не ограничивается.

Коровы и свиньи, кони и волы, овцы и собаки — все они были приручены человеком для того, чтобы облегчить себе существование.

Веками люди использовали своих меньших братьев как живых роботов, которые постоянно трудились, из года в год охраняя хозяйскую территорию от диких зверей и воров, давая пищу и одежду, трудясь в поле.

По сути, животные являлись биороботами для тяжелых, монотонных работ, с которыми они справлялись лучше, дешевле и быстрее, чем люди. Сегодня киборгизация коснулась и их.

План всеобщей киборгизации

В 2012 году миру был продемонстрирован радиоуправляемый таракан, а через несколько лет компания Backyard Brains при помощи краудфандинга создала набор для всех желающих, используя который можно создать такого биоробота у себя дома. В этом году инженеры уже написали инструкцию, как сделать управляемого таракана на основе популярного контроллера Arduino.

Позднее инженеры из Наньянского технологического университета создали биоробота из жука-бронзовки. На этот раз кибер-импланты позволяют не только управлять движением насекомого, но и могут менять его скорость.

Регулирование скорости осуществляется благодаря прямому подключению электродов к нервно-мышечным волокнам насекомого. В отличие от предыдущих опытов построения биороботов на основе тараканов, где электрические импульсы задавали лишь направление движения, в данном случае они влияют на степень сокращения соответствующих мышц.

Инженеры считают, что с технической точки зрения проще сделать киборга на уже готовой, живой «базе» из жука, чем пытаться воссоздать все его способности при помощи сложного устройства, хотя и такие исследования, конечно, тоже ведутся.

«Энергопотребление» у такого киборга сводится к минимуму, так как у инженеров нет необходимости создавать и поддерживать работу сложной системы датчиков. Кроме того, у таких биороботов есть множество других плюсов. Из недостатков использования живых насекомых отмечают ограниченный температурный режим функционирования киборгов и короткое время жизни.

Исследователи считают, что их работа поможет создавать высокоэффективных киборгов на основе насекомых, пригодных для решения самых разных задач — от шпионажа до поиска жертв стихийных бедствий. Хотя границы применения подобных систем еще только предстоит изучить.

Совет

Создание роботов сегодня является передовым и перспективным видом высокоточного технологического производства.

Роботы развиваются и совершенствуются, они «осваивают» новые человеческие виды деятельности, от медицинских операций до выпаса скота и дрессировки животных.

В скором времени машины, в том числе и с биологическими имплантами, станут действительно массовым явлением и дадут цивилизации новые возможности.

Валерий Спиридонов

Источник

Источник: https://fastsalttimes.com/sections/technology/1457.html

Инновации для создания биороботов

«ЗАВТРА». Роберт Лей, высокопоставленный чиновник Третьего рейха завещал. «Инновации — главный ваш инструмент. Под маркой экспериментов и заимствований иностранного опыта смело наносите удары ломом». Больше двадцати лет в стране идёт реформа образования, кто стоит за ней на самом деле?

Ольга ЧЕТВЕРИКОВА. Чем больше мы начинаем узнавать о том, как происходит наша так называемая реформа образования, тем больше складывается картина, что проект этот готовился очень давно, разрабатывался очень детально, причём и стратегически, и тактически.

И не случайно многое из того, что происходит сегодня, заимствовано из немецкого плана «Ост» — обширного проекта, который в том числе касался и системы образования. Мы знаем прекрасно, что американская разведка использовала те наработки, которые были у немецкой разведки, работавшей на восточном фронте.

Поэтому многое из того, что сегодня реализуется, очень напоминает как раз детали того плана.

Если мы будем говорить о внедряемой сегодня системе ценностей, о том мировоззрении, которое лежит в основе экономической и политической деятельности «хозяев» мира, то мы опят приходим к тому самому, о чём мы с вами уже говорили много раз, — это трансгуманизм.

Почему речь идёт о трансгуманизме? Потому что сегодня так называемая экономика Запада, пройдя несколько этапов — первый, второй, третий и прочие технологические уклады, подошла к так называемому шестому укладу.

Если мы попытаемся всё-таки понять его сущность, то выясняется такая очень страшная вещь: раньше развитие техники и экономики работало на то, чтобы создать человеку благоприятные условия жизни, то есть было направлено на изменение условий жизни человека.

Сегодняшние же технологии направлены на изменение самого человека и его сущности. То есть речь идёт об изменении телесной и духовной природы человека — именно в этих целях используются новейшие технологии — НБИК-технологии: нано, био, информационные и когнитивные.

Конечно, по ходу они создают ещё более комфортные условия для жизни немногих, но ключевое направление — это изменение человека как такового и превращение его в некий биообъект и основной источник прибыли.

«ЗАВТРА». И университеты являются ступенькой этого образования.

Ольга ЧЕТВЕРИКОВА. Речь идёт о демонтаже образования, потому что теперь вместо образования внедряется система по наполнению человека определёнными компетенциями. Само же образование упраздняют. Все 90-е годы его меняли, постепенно устраняя то одно, то другое.

Обратите внимание

Вначале ввели эти федеральные стандарты, которые заменили знания компетенциями, потом ввели ЕГЭ, потом Болонскую систему. Потом начали приватизировать и переводить на платные определённые услуги. Всё это делалось постепенно. Но завершающим этапом, на котором российское образование должно быть переведено уже в глобальное, стали документы последних лет.

Речь идёт, конечно, в первую очередь о принятой в 2011 году «Стратегии инновационного развития РФ» до 2020 года, который представляет собой очень важный рубеж.

Инновация — это обновление, и ключевым направлением этого обновления стала система образования.

Образованию в этом документе уделено главное внимание, а в первом варианте «Стратегии…» тому, что необходимо создавать обновлённого человека, посвящена целая глава — «Инновационный человек».

Говорится о том, что необходимо формировать человека, который должен стать адаптивным к постоянным изменениям, быть производителем этих изменений, обладать предпринимательским духом и т. д.

, то есть, действительно, речь идёт о формировании нового человека на новых принципах, причём делать это надо с дошкольного возраста, с самого раннего детства.

Дальше там говорится, что нашему образованию необходимо переходить на международные стандарты, привлекать международных иностранных специалистов, повсеместно использовать английский язык и всё в том же духе. То есть международному фактору уделяется главное внимание.

«ЗАВТРА». А в преподавании приоритет отдаётся английскому языку.

Ольга ЧЕТВЕРИКОВА. Да.

В вузах с 2013 года реализуется проект «5-100-20», в соответствии с которым треть программ в недрах университетов должна быть на английском языке, и эффективный контракт, в соответствии с которым оплата педагогов связана с тем, насколько активно они применяют английский язык, пишут учебники на иностранном языке, читают лекции на иностранном языке и в иностранных вузах. В некоторых вузах уже даже языковая подготовка аспирантов на уровне, который раньше давал институт иностранных языков. Речь идёт о том, что по программе «5-100-20» статус английского фактически такой же, как у языкового вуза, в котором иностранный язык изучается как главный предмет. Аспиранты в этих вузах, чтобы пройти экзамен по иностранному языку, должны даже опубликовать статью в аспирантском сборнике на иностранном языке. То есть его научная работа должна быть на английском языке, и это условие и для технарей, и для медиков.

«ЗАВТРА». Чтобы иностранным наблюдателям было удобнее отбирать нужных людей и их работы.

Ольга ЧЕТВЕРИКОВА. Всё так. В соответствии с инновационной стратегией были приняты программа «Развитие образования» на 2013-2020 гг. и Концепция целевой программы развития образования на 2016-2020 гг., утверждённая в декабре 2014 года.

Там прописано, что главное — это формирование конкурентоспособного человеческого потенциала, что образование должно быть конкурентоспособным на мировом образовательном рынке. И ничего не говорится о формировании образованной и развитой личности, служащей Отечеству, о формировании патриотов. Там таких слов и понятий даже нет.

Основным инструментом активного встраивания нас в этот глобальный рынок и является проект «5-100-20», который предусматривает включение пяти вузов России в 100 лучших вузов мира в соответствии с мировыми рейтингами. Проект реализуется согласно постановлению правительства (март 2013 г.), которое предусматривало создание совета для осуществления отбора этих вузов на конкурсной основе.

Важно

Хочу подчеркнуть, это постановление правительства, а Дума, законодатели об этом очень плохо информированы, если вообще информированы.

Затем распоряжением правительства утверждается и состав совета по конкурентоспособности, куда вошли шесть представителей России, включая Ливанова, Грефа, и семь иностранцев — среди них глава Сколтеха Эдвард Кроули, который является профессором Массачусетского университета и членом консультативного комитета NASA — ведомства федерального правительства США, работающего в тесной связи с Пентагоном. Фактически этот международный орган и стал управлять проектом.

Конкурс прошёл, было отобрано 15 вузов (а это лучшие, главным образом технические вузы, имеющие стратегическое значение), которые стали получать государственную поддержку, обусловленную переходом их на международные стандарты, в которых главный показатель — это определённый процент иностранных специалистов и иностранных студентов, соответствующие программы, организация и система управления и т. д. Так началась тотальная перестройка наших вузов, и последнее заседание совета по конкурентоспособности, прошедшее в октябре месяце, как раз подтвердило, что речь идёт о смене русского менталитета. Так, выступавший там член совета Майкл Кроу, президент университета штата Аризона, заявил, что «хорошо уже то, что университеты, даже просто участвующие в конкурсе, изменяют своё мышление, независимо от того, выиграют они или нет». Потому что для того, чтобы в этом конкурсе участвовать, необходимо произвести изменения в соответствии с критериями рейтингов. Далее то же самое сказал Ливанов. «Работающие в этих вузах заметно меняются, они говорят другим языком, они принимают другие решения. Это не ради рейтингов. Речь идёт о более важных институциональных изменениях».

Дальше мы видим следующее: в 2014 году по инициативе НИУ ВШЭ вузы из проекта «5-100» создают Ассоциацию «Глобальные университеты», которая приняла свой устав, в котором сказано, что это НКО, могущая заниматься предпринимательской деятельностью.

Управляется эта некоммерческая организация советом, который выбирается собранием, а во главе этого совета стоит ректор НИУ ВШЭ — Кузьминов. Кроме того, в совет могут входить представители четырёх министерств: министерства образования, финансов, труда, экономразвития и ФМС.

Каким образом всё это оправдано с точки зрения правовой — это, конечно, разбирать нужно юристам, но получается, что всё это создано без какого-либо участия законодательного органа власти, который об этом очень плохо информирован.

Читайте также:  Несколько особенностей машин с искусственным интеллектом, которые хотят получить пользователи

А речь идёт, повторю, о  лучших вузах, то есть тех, которые должны обеспечивать подготовку кадров для нашего ВПК.

«ЗАВТРА». Если некий международный совет выбирает ректора в российском государственном вузе, то, по сути, через финансирование берётся под международный контроль определение направлений исследований.

Ольга ЧЕТВЕРИКОВА. Да, в финансировании этих вузов всё активнее участвуют частные и корпоративные фонды, агентства международной помощи, двусторонние и международные организации.

 То есть создаётся некая транснациональная образовательная бизнес-структура, которая превращается в канал по перекачке наших мозгов и наших технологий на Запад. Весь этот процесс курируют три структуры: ВШЭ, Сколково и Агентство стратегических инициатив (АСИ).

Совет

В Сколково этим проектом непосредственно занимается созданная в 2006 году Московская школа управления Сколково. Достаточно зайти на её сайт, чтобы увидеть, какие программы они уже реализуют.

Например, в рамках форсайт-проекта «Образование 2030» к 2020 году должны быть созданы новые профессии — энергоаудиторы, сетевые врачи, ГМО-агрономы, IT-генетики, биоэтики, сетевые юристы, дизайнер виртуальных миров, архитекторы виртуальности, дизайнер интерфейсов, IT-проповедники, проектировщик мира интерфейсов, организатор интернет-сообществ, эксперт образа будущего ребёнка, специалист по детской безопасности, архитектор трансмедийных продуктов. В сфере образования: модератор, тьютор, игромастер, ментор стартапов, разработчик инструментов обучения состояниями сознания, координатор образовательных онлайн-платформ. Финансовый сектор: менеджер фонда прямых инвестиций в талантливых людей, мультивалютный переводчик, оценщик интеллектуальной собственности и так далее…

«ЗАВТРА». Они «заточили» образование строго под создание и отбор экономически оправданных изобретений, мировоззрению в этом образовании нет места.

Ольга ЧЕТВЕРИКОВА. Именно так. Об этом откровенно заявил профессор Московской школы управления «Сколково» Павел Лукша во время официального открытия форсайта «Глобальное будущее образование». «Классическое образование не удовлетворяет нуждам постиндустриального общества… растёт запрос на получение не набора общих знаний и умений, а строго определённых навыков».

То есть всё, что не приносит дохода, как наше гуманитарное, историческое образование, к примеру, то просто не нужно. Отсюда такое отношение к русскому языку, при котором в школе оставили два часа в неделю. Естественно, не нужна история, не нужны гуманитарные предметы, которые учат думать и формируют сознание человека, его мировоззрение.

Только через историческое мышление и через историческое образование мы можем осознать, кто мы есть, понять себя, понять само общество, смысл и содержание общественных процессов. А вместо этого нам навязывают трансгуманизм, который нацелен на изменение человеческой природы, телесной и духовной, который формирует постчеловеков, киборгов.

На этом этапе всё и смыкается, упразднение образования — это трансгуманистический проект.

Источник: http://newru.org/innovacii-dlya-sozdaniya-biorobotov/

Процесс проектирования в робототехнике | РОБОТОША

Опять же, технические требования очерчивают, что решение будет делать и насколько хорошо оно это сделает, а не как это будет сделано. Размышление о «как» на данном этапе процесса разработки может быть контрпродуктивным и может задушить творчество.

В то же время, разработчик должен держать «как» в глубине души, потому что обязательно должно быть базовое понимание того, что это возможно.

(Например, техническое требование о том, что новый ноутбук должен работать непрерывно в течение одного года от одной батареи типа АА не является разумным.)

В робототехнических соревнованиях, проектировщики предстают перед некоторым поединком, или игрой, в которой их робот будет соревноваться.

Обратите внимание

Эта задача часто включает в себя руководство, содержащее ряд ограничений и требований, которым должен соответствовать каждый робот — это и есть проектные ограничения. Это первый тип технических требований, с которым разработчик сталкивается в процессе.

Некоторыми примерами этого типа являются спецификации «максимальный размер робота» и «максимально допустимое число двигателей».

Некоторые технические требования также связаны с имеющимися у разработчика ресурсами. Этот второй набор ограничений не всегда столь очевиден, но не менее, важен для учета в процессе проектирования. Примером таких ограничений может служить то, что «стоимость робота не должна выйти за рамки бюджета проекта» и «робот должен использовать уже имеющиеся у разработчика детали».

Другие самоограничения вращаются возле ограничений команды.

https://www.youtube.com/watch?v=iyY6pdLfEEA

Одним из наиболее важных частей успешной генерации конструктивных ограничений в соревновательной робототехнике является понимание «своего потолка» (ведь, как говорят, выше головы не прыгнешь).

Возможности часто зависят от рабочей силы, производственных ресурсов, бюджета, опыта и так далее. Важно сосредоточиться на общей картине при определении достижимого уровня разработки. При делении, каждая часть может показаться выполнимой, в то время как система в целом, является «чрезмерной».

Часто команда бывает более успешной, выбрав простую конструкцию и реализовав ее очень хорошо, чем выбрав сложную конструкцию, которую она не способна сделать. Например, рассмотрим две команды, пытающиеся создать роботов, способных забивать футбольный мяч в ворота. Одна команда решает построить простой плуг, чтобы протолкнуть мяч в ворота.

Другая команда пытается построить механизм с ногами, чтобы забивать мяч в ворота.

Механизм с ногами может показаться лучшим решением, но что, если вторая команда не может на самом деле построить своего кикера (игрока, бьющего по мячу)? В этом случае, самым простым решением было бы выиграть! Вторая команда должна была рассмотреть свою способность завершить проект до того как они приняли проектное решение.

Следующая группа технических требований возникает из функциональных требований для робота. Это то, что робот должен быть способен делать. Например: робот может следить за 10 игровыми объектами, робот может поднять мяч на один метр, и так далее.

Может быть сложно, или даже невозможно, создать этот третий тип технических требований в начале процесса проектирования, так как большая их часть зависит от характера конструкции и от ее развития.

Ранжирование технических требований

Спецификации не равны — некоторые из них более важны для разработки, чем другие. Разработчик должен думать о том, что является наиболее важным, и почему. Технические характеристики часто ранжируются некоторым способом для обозначения их важности. Приведу пример:

C — желаемое требование. Не особо важно, но было бы неплохо, если это возможно .

B — преимущественное требование. Важно, но проект сможет и обойтись без этого.

Важно

A — необходимое требование. Критично для проекта, обязательно должно быть включено.

Не обязательно применять именно эту систему обозначений. Также можно использовать цифровой код (3-2-1), или какой-либо еще для обозначения важности технического требования для проекта.

Разработчик решает, что является наиболее важным, применяя это ранжирование. Ранжирование технических требований также помогает понять, на чем в первую очередь необходимо сконцентрироваться. Что-то легче ранжируется, другое — сложнее.

При создании спецификаций можно перечислять несколько схожих характеристик с разным рейтингом, чтобы показать различные степени важности. Например:

  • Робот может отслеживать 5 игровых объектов — A
  • Робот может отслеживать 10 игровых объектов — B
  • Робот может отслеживать 15 игровых объектов — C

Шаг 4 — Представление идеи

На этом шаге идея формулируется, представляется, или понимается, конечный результат.

Сейчас инженер знает, что решение должно делать. Теперь осталось определить как это должно быть сделано.

«Набросок на салфетке». Эта фраза относится к привычке записывать идеи, где и когда бы они ни приходили вам в голову.

Мы делаем практически то же самое, когда сталкиваемся с проблемой или принимаем решение: мы думаем об альтернативных вариантах действий, даже если это делается подсознательно. Документирование этого интуитивного действия может помочь при решении сложных инженерных задач.

Это шаг, требующий немного творчества. Инженерам часто задают вопросы: «Как вы пришли к этому?», «Откуда вы черпаете идеи?». Идеи приходят отовсюду. Вдохновение может прийти откуда угодно!

Ключевые слова здесь: воображать и думать. Разработчику нужно провести мозговой штурм различных вариантов для выполнения технических требований. Нужно искать вдохновение везде. Необходимо «заимствовать из лучшего, затем изобрести все остальное».

Хороший разработчик смотрит на окружающий мир, пытается искать решения, адаптируя их к своей проблеме. Инновация также важна в начале процесса проектирования.

Необходимо искать баланс между «думать, выйдя за рамки» и «использовать уже реализованные конструкции».

Совет

Зачастую, дать хорошую концепцию может объединение двух идей или же компромисс между двумя различными предложениями. Опять же, усовершенствования и инновации в начале процесса дают даже лучшие результаты позднее в процессе.

Важно не останавливаться на заурядных концепциях и стремиться найти правильное решение. Часто это правильное решение само себя обнаруживает. Разработчики часто говорят: «Я чувствую, что это хорошее решение». Правильное решение будет просто казаться элегантным. К сожалению, не всегда это легко, и элегантность не всегда так очевидна.

Желательно вести свой инженерный дневник в который записывать все идеи, заметки, данные о наблюдениях и расчеты. Важно переносить «идеи с салфеток» в свой инженерный дневник. Это позволяет иметь упорядоченную запись мыслительного процесса и идей.

Вернусь к соревновательной робототехнике. Здесь необходимо создавать целый ряд концепций.

Команды разработчиков должны генерировать концептуальные стратегии, концепции для системы в целом, и концепции для отдельных подсистем и механизмов. Некоторые из этих систем будут зависеть и влиять друг на друга.

Стратегия команды повлияет на общий дизайн системы, что в свою очередь влияет на различные подсистемы, а каждая из подсистем также влияет на общую систему.

Эти концепции обычно генерируются в ходе мозговых штурмов с участием всей команды. Концепции записываются в виде графиков, набросков и описаний в инженерном дневнике каждого участника команды.

Мозговой штурм

Этот этап в процессе инженерной разработки требует большого творческого потенциала и генерации ряда вариантов решения задачи. Для достижения этого используется инструмент, известный как мозговой штурм. Мозговой штурм — это упражнение, в котором группа людей работает совместно для генерации большого количества идей.

Некоторые важные правила:

  1. При проведении мозгового штурма, необходимо сосредоточиться на количестве генерируемых идей,  а не на их качестве. Идея здесь в том, что большое количество идей наверняка даст немного действительно хороших. Критиковать любые идеи на этом этапе категорически не рекомендуется.
  2. Запасные суждения. Во время мозгового штурма нет плохих идей, потому что даже самые диковинные концепции могут вдохновить кого-то еще на то, чтобы придумать нечто великое. Сумасшедшие идеи могут быть улучшены и развиты в течение совместного процесса и стать вполне реализуемыми идеями.
  3. Все должно быть записано. Необходимо документировать все идеи, появившиеся в ходе мозгового штурма.

Шаг 5 — Разработка прототипов

На этом шаге, выбираются некоторые концепции, выработанные на предыдущем шаге и производится их макетирование.

Целью этого этапа является выяснение того, как каждое концептуальное решение будет функционировать в реальной жизни и как оно взаимодействует с реальной средой. Это то место, где разработчик начинает определять, какие концепции работают лучше.

Макеты прототипов являются черновым вариантом, но достаточно функциональным для обучения разработчика. Ключевое слово здесь «обучение».

Обратите внимание

Нет необходимости макетировать все идеи. Макетировать нужно то, что хотелось бы чтобы работало.

В процессе прототипирования не всегда обязательно создается физический образец какого-либо устройства. Очень часто достаточным бывает численное моделирование или симуляция процессов и работы различных устройств и механизмов.

Опять вернусь к примеру в соревновательной робототехнике. Роботы должны часто взаимодействовать с окружающей средой и разработчики должны изучить природу этих взаимодействий.

Необходимо в реальных условиях проверить, как взаимодействуют вещи, и найти места для улучшения еще на стадии проектирования.

 Используя программное обеспечение можно выяснить, как это работает, и произвести настройку без физического изготовления прототипов.

Во время прототипирования необходимо быть очень дотошным. Записывая в свой инженерный дневник все что происходит на этапе эксперимента,  нужно пытаться выяснить, почему некоторые вещи работают лучше, чем другие. Затем, создав дополнительные прототипы, проверить эти идеи. Сбор данных является важной частью процесса прототипирования.

Шаг 6 — Выбор идеи

В этой точке процесса проектирования, у разработчика или проектной группы имеется несколько различных возможных решений проблемы. На этом шаге, разработчики используют опыт, полученный в ходе разработки прототипа, чтобы определить, какая же концепция является лучшей и использовать ее в дальнейшем.

Это решение не всегда дается просто. Иногда правильное решение просто оказывается на поверхности. В других случаях, трудно даже определить лучшее решение. Можно произвести сравнение на соответствие  выработанным на третьем шаге техническим требованиям. Необходимо искать простое и элегантное решение.

Если же очевидного решения не найдено, то необходимо использовать более методический подход для его выбора.

Источник: http://robotosha.ru/no-rubric/engineering-design-process-in-robotics.html

Ссылка на основную публикацию