Российские ученые создадут биороботов

2019 год: учёные создали крыс-киборгов, разумом которых можно управлять

Учёные из Чжэцзянского университета в Китае опубликовали работу под названием «Человек силой разума контролирует перемещения крысы-киборга с помощью интерфейса “мозг–мозг”».

В ходе исследования они создали интерфейс, который позволил направлять движение живых крыс посредством сигналов, поступающих непосредственно из мозга человека. Это позволило добровольцам «провести» грызунов с имплантированными электродами по лабиринту.

В рамках экспериментов лабораторным крысам вживили в мозг микроэлектроды, научив их различать команды: один из электродов заставлял животных поворачивать направо, другой — налево

Затем в опытах приняли участие люди-добровольцы.

С помощью аппарата, регистрирующего электроэнцефалограмму (ЭЭГ), сигналы их мозга передавались на компьютер, что позволило создать алгоритмы по распознаванию паттернов активности — сигналов «лево», «право» или «вперёд». Первые две команды успешно могут быть расшифрованы компьютером, а для того, чтобы направить крысу вперёд, управляющие ими добровольцы моргали.

Отладив оба звена эксперимента, исследователи соединили их: теперь команды из головы человека поступали непосредственно на электроды в голове крысы

Scientific Reports

Аппарат ЭЭГ был подключён к компьютеру, который расшифровывал сигнал человеческого мозга и передавал его дальше, стимулируя мозг крысы и заставляя животное двигаться в заданном направлении.

В результате грызуны, помещённые в запутанный лабиринт со множеством ответвлений, лестниц и туннелей, нашли из него выход под управлением человека, передающего информацию о направлении движения мысленно. В среднем они смогли преодолеть это препятствие за три минуты.

Хотя технология пока находится на начальном этапе разработки, её авторы уверены, что за ней большое будущее

С её помощью можно будет превращать животных в «киборгов», выполняющих задания, с которыми не всегда справится человек: например, во время сложных поисковых или спасательных операций.

Андреа Стокко, нейробиолог из Университета штата Вашингтон, называет результаты исследования «впечатляющими, но правдоподобными». Но он надеется, что однажды учёные смогут зайти ещё дальше.

А вы знали, что киборги уже существуют?

Nikita Skorobogatov24 Feb, 2019

Лучшие советы, чтобы уменьшить риск рака молочной железы
15 продуктов, которые можно есть в любом количестве: от них еще никто не потолстел
35 лучших фото от National Geographic за всю историю бренда
Чанахи – роскошное блюдо, которое обожают на Западной Украине
Подавленная питбуль плакала в приюте: ее использовали, а потом выбросили

Источник: https://lifter.com.ua/2019-god-uchenye-sozdali-krys-kiborgov-razumom-kotoryh-mozhno-upravlyat-7720

Создан биоробот, работающий в организме человека по принципу компьютера – МК

Российскому ученому Максиму Никитину ради открытия мирового масштаба пришлось пуститься на авантюру

20.08.2014 в 12:07, просмотров: 6333

Представьте, что обычная таблетка вдруг превратилась в думающее существо. Если выпить такую, даже не будучи уверенным, есть болезнь или нет, вреда не будет.

Здоровый организм она благополучно покинет, не приводя в действие свое оружие, то есть лекарство.

Обратите внимание

Но если где-то таблетка найдет воспаление, раковую клетку, то держитесь хвори: таблетка трансформируется, расчехлит свои «пушки»-химические вещества – и точечно поразит цель.

Первым шагом на пути создания таких наноразмерных биороботов, которые, путешествуя по организму, способны путем анализа самостоятельно находить болезнь и лечить ее, и явилась разработка 27-летнего сотрудника Институтов общей физики РАН и биоорганической химии РАН Максима Никитина, выполненная вместе с тремя коллегами. Открытие мирового масштаба! И кто бы мог подумать, что сделано оно ученым не благодаря, а вопреки сложившейся у нас неповоротливой системе организации науки.

– О биороботах я мечтал с 10 класса, – делится с нами Максим. – Правда, тогда я видел их электронно- механическими приспособлениями, которые, путешествуют по организму и лечат заболевания. Однако, позже понял, что эффективнее для этого – роботы биомолекулярные.

Идея Максима была более чем авантюрная — доказать, что российские ученые способны совершить прорыв в мировой науке, если решить всего одну проблему – ускорить доставку зарубежных реагентов в Россию. Чтобы получать реагенты быстро, ему пришлось покупать их за собственные деньги и самому возить их из-за границы.

– Понимаете, в той области, в которой я работаю, очень большая конкуренция, – поясняет Никитин. – С той скоростью, с которой наша государственная система закупает нам нужные реагенты (они идут к нам из-за границы 2-3 месяца), мои усилия были бы уже бесполезны, нас бы обогнали западные ученые.

Поэтому, выезжая за пределы нашей родины, я на средства, которые мне выделила моя семья (в общей сложности 20 тысяч долларов) сам приобретал необходимые антитела, наночастицы и работал, не покладая рук, по 70-80 часов в неделю.

Один выходной в месяц позволял себе только для того, чтобы восстановить внимание.

– Почему нашим ученым так долго доставляются реагенты?

– Потому что мы их заказываем у фирм-перекупщиков (институты не берутся связываться с растаможиванием), а те долго формируют партии, пока не наберется целая машина. Для примера, в европейский институт из США реагенты поступают максимум за неделю.

Амбициозному ученому ждать месяцами один реагент – смерть. Потому многие и не дожидаются милости от руководства, а просто собираются и уезжают туда, где реагенты приходят быстрее, где есть смысл прикладывать усилия, зная, что конкурируешь с коллегами на равных. Никитин, потомственный физик оказался своеобразным исключением из правила.

– Мне было очень обидно, что называется, за державу. Ведь в последние несколько лет экспериментальные работы в области бионаук в лучших мировых журналах выходили только с участием зарубежных ученых. А между тем для успешной работы на родине требуется не так и много. К примеру, в моем случае надо было просто помочь с быстрой доставкой реагентов.

– А как же обходились без специального оборудования?

– Конечно, пришлось отказываться от быстрых и показательных экспериментов со сложными приборами, и прибегать к менее требовательным вариантам. Например, вместо электронного микроскопа в большей части исследования, пришлось пользоваться иммунохромотографией, – простой метод, на котором основаны тесты на беременность, требующий по сути, наличия только специальных целлюлозных полосок.

-Родственники были не против?

– Нет. Мой отец, Петр Никитин, является моим соавтором, мама тоже работает в науке. Поэтому понимание и поддержка с их стороны мне были обеспечены. Я ставил задачу донести свое мнение до власть имущих, привлечь внимание к проблеме доставки реагентов. Для этого надо было сделать работу мирового уровня, и нам с коллегами, к счастью, это удалось.

– Ну а теперь расскажите поподробнее о результате этого героического труда. Вы намного обогнали заграничных биофизиков?

– Сразу уточним, что наш результат пока получен только в лаборатории, до клинической практики в лучшем случае он сможет дойти лет через 10-20. Если говорить о современном состоянии развития науки, то на данный момент одно из основных направлений в биомедицине – это направленная доставка лекарств с помощью наночастиц.

То есть когда каким-то образом наночастица с лекарством направляется только в больные клетки и не приносит вреда здоровым клеткам. Однако современные методы различают больные клетки от здоровых лишь по определенным веществам на их поверхности – маркерам.

Проблема состоит в том, что в случае определенных заболеваний (таких как рак), такие маркеры присутствуют как на здоровых клетках, так и на больных, просто на последних они присутствуют в большем количестве.

Соответственно, если лекарство пытается попасть в клетку с маркером, оно, конечно, в большем количестве попадает в больную клетку и убивает ее, но и в здоровые клетки оно тоже попадает и наносит вред.

Так вот, мы впервые придумали метод, с помощью которого можно вооружить практически любую наночастицу не только нацеливаться на маркер, но и анализировать сразу несколько других параметров, чтобы нацеливание было более точным.

Путешествуя по организму, наши частицы-биороботы смогут обследовать окружающую среду и «обдумывать» последующее решение на основе любой логической функций (такие как логические «ДА», «НЕТ», «И», «ИЛИ»), которые в том числе лежат в основе работы обычных электронных компьютеров.

Например, если в организме начинается воспалительный процесс, то в области воспаления начинают выделяться цитокины – сигнальные вещества. Если наша наночастица с лекарством внутри сосчитает, что их концентрация высока (т.е. частица находится в области воспаления), то она трансформируется (поменяет свою структуру) и сможет атаковать вредную клетку и доставить в нее лекарство. Если число цитокинов не критично (те же цитокины, но в меньшем количестве могут находится возле здоровой клетки), то биоробот может обойти клетку стороной и приступить к обследованию другой области. Это принцип работы «Да-Нет». Но частицы-биороботы, в принципе, могли бы выполнять и более сложные логические операции. К примеру, находясь в организме у диабетиков, они могли бы постоянно следить за составом крови и генерировать инсулин только когда это необходимо.

Биоробот Никитина в действии (видение художника). Фото предоставлено М. Никитиным.

– Самостоятельно?!

– Да. И в этом случае им пришлось бы решать задачу по анализу двух факторов: высокой концентрации глюкозы и не высокой концентрации инсулина. Однако, если до применения в терапии заболеваний еще надо много работать, то вот в диагностике (например, для проведения сложных анализов крови) такие интеллектуальные системы могли бы использоваться уже в самое ближайшее время.

Важно

Данные технологии нами запатентованы в России, и сейчас патентуются в остальном мире. Другое дело, что здесь основной вопрос в эффективной конкуренции с другими участниками рынка.

Но так как для бизнеса скорость, вероятно, намного важнее, чем для научных публикаций, то развить эффективный бизнес на столь новых технологиях без быстро доступных реагентов, конечно, дело совсем маловероятное.

Работа Никитина и его соавторов была опубликована в воскресенье в журнале Nature Nanotechnology, импакт-фактор (показатель цитируемости) которого – один из самых высоких в мире. Три года плодотворной работы ради красивого открытия.

А еще – ради того, чтобы достучаться до руководства РАН, ФАНО, Минобрнауки, кто там еще решает судьбу ученых…

Может, теперь мнение Никитина услышат меценаты, которым ничего не стоило бы ускорить доставку реагентов в малых количествах, но зато в итоге мы получили бы массу открытий, повысили бы авторитет российской науки и приобрели бы прибыль в результате внедрения и распространения в мире многих наших инноваций.

Российский ученый Максим Никитин

Источник: https://www.mk.ru/science/2014/08/20/sozdan-biorobot-rabotayushhiy-v-organizme-cheloveka-po-principu-kompyutera.html

Учёные создали биоробота-ската

Кевин Кит Паркер (Kevin Kit Parker) из Института Висса Гарвардского университета (Harvard University’s Wyss Institute) и его команда создали скатоподобного биоробота.

Робот состоит из 200 тысяч клеток мышечной ткани крысиного сердца (кардиомиоцитов), уложенных тонким слоем на скелет из золотой проволоки. Покрыт скат «кожей» из эластичного полимера.

Биоробот невелик — его длина всего 16 миллиметров, а вес 10 граммов.

Как и у настоящего ската, у биоробота есть крылообразные плавники. Команда модифицировала гены клеток, чтобы сделать клетки более чувствительными к свету.

Движение обеспечивается следующим образом: под воздействием света клетки сокращаются, сжимая скелет, что даёт эффект волнообразных движений реального ската.

Читайте также:  Роботы будущего будут напоминать конструктор lego

Обратное движение происходит, когда мышечные клетки расслабляются, а гибкий проволочный скелет разжимается.

Световые импульсы разной интенсивности заставляют его двигаться с разной скоростью. Пучок света с одной стороны тела биоробота побуждает его поворачивать. Управляемый таким образом робот успешно переплывал через полосу препятствий.

По словам автора исследования, создание более сложных роботов, сделанных из живых тканей — задача отдалённого будущего. Использование клеток в качестве материала на данный момент представляет собой проблему, поскольку для сохранения их живыми им необходимы определённые условия. Так, робот-скат плавает в питательном растворе.

Ранее Паркер был частью команды, сделавшей медузоподобного киборга — также с использованием мышечной ткани сердца. Но его дизайн и система управления были намного проще, чем у ската.

Однако конечной целью исследователя является не создание живых роботов. Биороботы ему нужны, чтобы лучше понять работу мышечных насосов и природу сердечно-сосудистых заболеваний. «Моим реальным интересом является создание сердца», — говорит Паркер.

Ханно Мейер (Hanno Meyer) из Билефельдского университета (нем.

Совет

Universität Bielefeld) в Германии, также разрабатывающий биороботов, считает, что скат-киборг является хорошим примером упрощённой модели формы жизни, взаимодействующей с окружающей средой.

«Сочетание искусственных и живых частей даёт представление о надёжной биогибридной системе, которая может быть полезна при создании новых интерфейсов мозг-машина», — поясняет специалист.

Сейчас Паркер с командой работают над созданием более сложного биоробота. «Вам придётся подождать, чтобы узнать, что это такое», — интригуют они.

Источник: https://22century.ru/medicine-and-health/29017

В россии созданы первые в мире умные нанороботы

Наконец, в августе этого года, российские ученые подарили научному сообществу разработку поистине мирового масштаба: первые умные нано-роботы, способные выполнять простые логические операции и самостоятельно производить лечение при обнаружении патологии!

Молодой российский ученый Максим Никитин со своими коллегами опубликовал результаты своих исследований в одном из самых престижных научных журналов – Nature Nanotechnology.

Примечательно, что открытие было сделано не благодаря, а вопреки российским научным реалиям: ученый провел исследование полностью на свои средства, самостоятельно закупал необходимые реагенты за границей, работал по 70 часов в неделю, а некоторые эксперименты проводил в домашней лаборатории, так как в институте по ночам работать не разрешается.

В вопросе «умных» наночастиц давно назрел важный вопрос: как научить нано-биоробота отличать больные клетки от здоровых? Ведь зачастую клетки отличаются не столько наличием какого-либо биомаркера, сколько его концентрацией.

Проще говоря, в некоторых заболеваниях, таких как рак, здоровые и больные клетки очень похожи и отличаются только степенью концентрации некоторого вещества (маркера).

Еще один вопрос – как программировать биоробота на анализ сразу двух факторов? Ведь если робот сможет анализировать несколько параметров (например, наличие одного вещества и отсутствие другого), то «нацеливание» лекарства будет более точным. С большей точностью будут поражаться именно патогенные клетки, а здоровые окажутся нетронутыми.

Благодаря технологии, разработанной Максимом Никитиным, теперь любую наночастицу можно превратить в умный биоробот, который способен самостоятельно «путешествовать» по организму, анализировать встреченные на пути клетки и вещества, определяя наличие или отсутствие тех или иных условий на основе базовых логических операций Да/Нет, И/Или, как в обычных компьютерах.

Обратите внимание

Максиму Никитину и его коллегам в лабораторных условиях удалось решить сразу обе задачи: отныне, как утверждают ученые, любую наночастицу можно «научить думать» и принимать простые логические решения на основе анализа нескольких параметров. Если встреченная на пути клетка соответствует всем условиям, то биоробот «выстреливает» в нее лекарство.

Если нет, то клетка остается нетронутой. Первые чудесные «умные» лекарства на основе данной технологии могут появиться на наших прилавках в течение 10 лет, так как требуются дальнейшие разработки для конкретных заболеваний и клинические испытания.

Главное, что теперь для разработки таких лекарств существует работающая технология, которая, кстати, уже запатентована.

Чтобы нашим читателям было более понятно, почему данное открытие является настоящим прорывом в медицине и биологииии, приведем пару примеров возможного использования умных нано-биороботов.

 Например, в случае воспалительного процесса в организме выделяются особые вещества – цитоксины. Если наноробот зафиксировал повышенную концентрацию цитоксинов в клетке, то он доставляет в нее лекарство. Если число цитоксинов в клетке находится в пределах нормы, то биоробот не трогает ее и идет обследовать другие области.

На основе запатентованной технологии возможно создать жизненно важное лекарство для диабетиков. Нанороботы, находясь в организме, смогли бы анализировать два фактора: концентрацию глюкозы и концентрацию инсулина в крови больного.

Если первый фактор высокий, а второй – низкий, то биороботы генерируют необходимое количество инсулина.

Еще один пример: в случае повышенного риска тромбообразования нанороботы смогли бы регулировать концентрацию веществ, которые препятствуют свертыванию крови.

Разработка российских ученых вскоре может лечь в основу нового поколения роботизированных нано-лекарств, которые буду работать в качестве так называемых тера-ностиков (этот термин означает одновременное проведение диагностики заболевания и его лечения).

Создание нано-биороботов – лишь одно из новейших научных открытий, которые были предсказаны в книгах Анастасии Новых из серии «Сэнсэй». Мы не знаем, откуда автор взяла эту информацию – но с каждым разом наблюдаем, что все описанное в книгах сбывается с точностью до дня. Такое чувство, что Анастасия Новых сама побывала в будущем, и знает какие технические прорывы нас ждут и дальше.

Если вы хотите уже сейчас узнать, какие дальнейшие удивительные открытия и события ожидают человечество, поторопитесь познакомиться с этими великолепными произведениями, в которых вы найдете для себя неиссякаемый источник вдохновения и поразительно точную информацию о прошлом, настоящем и будущем нашей планеты! Эти книги можно скачать совершенно бесплатно с нашего сайта тут, или кликнув по цитате ниже.

Источник: http://sokrovennik.com/v-rossii-sozdany-pervye-v-mire-umnye-nanoroboty

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.

Важно

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).

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.

Видео 1. Движение радиоуправляемого таракана

Совет

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.

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.

Обратите внимание

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.

Читайте также:  Faa разрешило еще двум компаниям использовать квадрокоптеры в коммерческих целях

 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.

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.

Важно

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?

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

Россия создаст киборгов для длительных полетов в космос

Российские ученые пришли к выводу, что космический корабль не обеспечит космонавтам полную безопасность во время длительных полетов, поэтому необходимо усовершенствовать человека для покорения далеких планет.

NASA представило пищу для космических колонистов

В перечень перспективных работ, которыми займутся учреждения госкорпорации «Роскосмос» и Федерального агентства научных организаций (ФАНО), вошла киборгизация, подразумевающая замену органов человека искусственными аналогами, которые лучше перенесут условия космоса, пишут «Известия».

По словам директора Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН Олега Орлова, ФАНО совместно с «Роскосмосом» договорились составить межведомственную программу.

«Эта программа будет направлена на фундаментальные исследования, создающие задел для перспективных технологий, которые понадобятся в ходе межпланетных экспедиций.

Нам как головному институту по этой тематике поручено готовить программу», — сказал Орлов.

Факторов, препятствующих расселению человека по планетам Солнечной системы и дальше, довольно много. И главный из них — беззащитность человеческого организма перед космосом: жесткое гамма-излучение, невесомость, астероиды и прочее. Эту проблему, предполагается, в частности, решить за счет совершенствования возможностей человека.

Так к 2035 году ожидается освоение технологии «нейропротезирования органов чувств и конечностей, превышающих по своим параметрам биологические прототипы»

Искусственный организм

«Естественно, когда мы говорим о киборгизации, мы имеем в виду придание дополнительной защиты органам человека от радиации и иных воздействий космического пространства.

Речь может идти о замене наиболее подверженных разрушению, в частности, от радиации органов искусственными», — пояснил Олег Орлов, добавив, что даже в научных кругах к этой теме многие еще относятся как научной фантастике.

По его словам, возможность применения технологий киборгизации накануне обсуждалась накануне на конференции по космической биологии и медицине.

«Во-первых, это работы по сохранению и поддержке человеческого мозга и сознания. В обозримой перспективе речь может идти о большей интеграции сознания человека в систему контроля и управления пилотируемым кораблем.

Это в будущем должна быть единая система, и здесь основное направление развития может идти в русле разработки и совершенствования интерфейса мозг-компьютер.

Совет

Такими разработками сейчас занимаются многие научные коллективы», — отметил Орлов.

Как сказал руководитель ЦНИИмаша (головной институт «Роскосмос») Олег Горшков, киборги, летящие к дальним планетам, — это сказка, которая рано или поздно станет реальностью.

«Еще есть много нерешенных вопросов, прежде всего этических, но человечество придет к этому. А пока, если говорить о более близкой реальности, которая, может быть, и будет при нашей жизни, надо разрабатывать нейророботизированные комплексы, обладающие искусственным интеллектом — нейросистемой, системой анализа, предвидения и т.д.», — уточнил глава ЦНИИмаша.

Обнаружили в тексте ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Источник: https://info.sibnet.ru/article/505594/

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.

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.

Обратите внимание

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).

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.

Важно

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.

Читайте также:  Искусственные иммунные системы как средство сетевой самозащиты

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.

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.

Совет

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?

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.

Обратите внимание

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.

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.

Важно

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

СМИ: Российские учёные готовятся отправлять в космос киборгов

Российские ученые решили заняться совершенствованием человека, чтобы он стал менее восприимчив к факторам воздействия в космосе, сообщает газета “Известия”.

В перечень перспективных работ, которыми займутся учреждения Роскосмоса и Федерального агентства научных организаций (ФАНО), вошла киборгизация, подразумевающая замену органов человека искусственными аналогами, которые лучше перенесут условия космоса. 

— Естественно, когда мы говорим о киборгизации, мы имеем в виду придание дополнительной защиты органам человека от радиации и иных воздействий космического пространства. Речь может идти о замене наиболее подверженных разрушению, в частности от радиации, органов искусственными, — рассказал директор Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН Олег Орлов. 

По его словам, это технологии не завтрашнего, а скорее послезавтрашнего дня, но на перспективу учёные видят здесь ряд возможных направлений работы.

— Во-первых, это работы по сохранению и поддержке человеческого мозга и сознания. В обозримой перспективе речь может идти о большей интеграции сознания человека в систему контроля и управления пилотируемым кораблём.

Это в будущем должна быть единая система, и здесь основное направление развития может идти в русле разработки и совершенствования интерфейса “мозг — компьютер”.

Такими разработками сейчас занимаются многие научные коллективы, в том числе и в ИМБП, — отметил Олег Орлов.

По словам генерального директора ЦНИИмаша (головная научная организация “Роскосмоса”) Олега Горшкова, киборги, летящие к дальним планетам, — это сказка, которая рано или поздно станет реальностью.

— Ещё есть много нерешённых вопросов, прежде всего этических, но человечество придёт к этому. А пока, если говорить о более близкой реальности, которая, может быть, и будет при нашей жизни, надо разрабатывать нейророботизированные комплексы, обладающие искусственным интеллектом — нейросистемой, системой анализа, предвидения и т.д., — объяснил Олег Горшков. 

Он добавил, что сегодня в мире не существует космического корабля, системы защиты которого позволили бы человеку прилететь на Марс здоровым — и физически, и психически. 

— Одним из возможных путей решения этих проблем и являются разработка нейророботизированных комплексов и интеграция их в системы корабля. Это, конечно, не отменяет работ по созданию корабля, способного доставить человека в дальний космос, — сказал глава ЦНИИмаша.

Источник: https://life.ru/946841

Израильские ученые создают из насекомых военных биороботов

ТЕЛЬ-АВИВ, 10 апреля. (АРМС-ТАСС). Ученые аэродинамической лаборатории в университете Хайфы (Израиль) работают над проектом контроля движения насекомых различных видов. Конечной целью является превращение мух, кузнечиков и стрекоз в биороботов, способных к выполнению боевых задач.

Как сообщает информагентство “МИГ-ньюс”, это исследование, наряду с подобного рода экспериментами в военных лабораториях США, знаменует, возможно, радикально новый этап в развитии военных технологий и отказ от попыток создания различного вида имитаций насекомых, микросамолетов и микровертолетов.

Вместо того, чтобы разрабатывать микросамолет, длина которого не превышала бы несколько сантиметров, исследователи решили воспользоваться преимуществами, которые дают насекомым сотни миллионов лет эволюции.

Глава проекта, профессор Даниэль Вайхс, недавно работавший генеральным директором израильского министерства науки и технологий объясняет: “Для того, чтобы создать БЛА в масштабах насекомого, нужны сложные системы мониторинга и контроля, а также необходим источник энергии для полета”.

Совет

Вайхс не готов раскрывать подробности своих исследований, и даже целей их проведения. Он говорит, что сам толком не знает, какое конкретное применение им найдут военные. Кроме Вайхса, которого газета называет “пионером аэронавтики насекомых”, в проекте занят доктор Галь Рибак и группа ученых тель-авивского университета.

Аэродинамическая лаборатория Вайхса не похожа ни на одно подобное заведение в мире. В ней не найти ни одного образца самолетного оборудования.

Вместо этого она наполнена аквариумами и ящиками, наполненными мухами, кузнечиками, пчелами, а также ведрами с растениями, на которых сидят стрекозы. В центре лаборатории стоит симулятор полетов – длинная труба с вентилятором.

В нем висит кузнечик, яростно борющийся с создаваемым вентилятором лобовым ветром, передает ИТАР-ТАСС сообщение газеты.

На первом этапе исследователи изучили все малейшие движения, связанные с полетом насекомого. С этой целью в симулятор были установлены две камеры, записывавшие каждое движение мускулов летящего насекомого.

В дополнение к этому сенсоры, вживленные в разные части тела насекомого, передавали электрические сигналы, получаемые во время полета. Это позволило ученым идентифицировать все импульсы, связанные с полетом. После этого они “перевели” движения насекомого во время полета на язык кода, состоящего из электронных сигналов.

Пользуясь этим кодом, они могут посылать сигналы мускулам насекомого и принуждать его к движению в желаемом направлении.

Вайхс говорит: “Мы создали карту, которая показывает, что если сигнал А послан мускулу В насекомого, оно повернет вправо, если я введу сигнал С в мускул D, оно повернет влево”.

Источник: https://tass.ru/politika/540855

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector