Глобальные Новости Высоких Технологий.

Нанотехнологии.

Нанотехнологии — это технологии работы с веществом на уровне отдельных атомов. Традиционные методы производства работают с порциями вещества, состоящими из миллиардов и более атомов. Это значит, что даже самые точные приборы, произведённые человеком до сих пор, на атомарном уровне выглядят как беспорядочная мешанина. Переход от манипуляции с веществом к манипуляции отдельными атомами — это качественный скачок, обеспечивающий беспрецедентную точность и эффективность.

Наноподшипник

В 1959 году нобелевский лауреат Ричард Фейнман в своём выступлении предсказал, что в будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что угодно. В 1981 году появился первый инструмент для манипуляции атомами — туннельный микроскоп, изобретённый учеными из IBM. Оказалось, что с помощью этого микроскопа можно не только «видеть» отдельные атомы, но и поднимать и перемещать их. Этим была продемонстрирована принципиальная возможность манипулировать атомами, а стало быть, непосредственно собирать из них, словно из кирпичиков, все, что угодно: любой предмет, любое вещество.

Нанотехнологии обычно делят на три направления:

изготовление электронных схем, элементы которых состоят из нескольких атомов

создание наномашин, то есть механизмов и роботов размером с молекулу

непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них чего угодно

Медицинский наноробот

Благодаря стремительному прогрессу в таких технологиях, как оптика, нанолитография, механохимия и 3D прототипировние, нанореволюция может произойти уже в течение следующего десятилетия. Когда это случится, нанотехнология окажет огромное влияние практически на все области промышленности и общества.

В 1992 году, выступая перед комиссией Конгресса США, доктор Эрик Дрекслер нарисовал картину обозримого будущего, когда нанотехнологии преобразят наш мир. Будут ликвидированы голод, болезни, загрязнение окружающей среды и другие насущные проблемы, стоящие перед человечеством. Практически все, что необходимо для жизни и деятельности человека, может быть изготовлено молекулярными роботами непосредственно из атомов и молекул окружающей среды. Продукты питания — из почвы и воздуха, точно так же, как их производят растения; кремниевые микросхемы — из песка. Очевидно, что подобное производство будет куда более рентабельным и экологичным, чем нынешние промышленность и сельское хозяйство.

Частичка конструктивного тумана

Человечество получит исключительно комфортную среду обитания, в которой не будет места ни голоду, ни болезням, ни изнурительному физическому труду. А в перспективе нас ждёт возникновение «разумной среды обитания» (т. е. природы, ставшей непосредственной производительной силой). Нанокомпьютеры и наномашины заполнят собой все окружающее пространство: они будут находиться между молекулами воздуха, присутствовать в каждом предмете, в каждой клетке человеческого организма. Весь окружающий мир превратится в один гигантский компьютер или, что, пожалуй, будет вернее, человечество сольется с окружающим миром в единый разумный организм.

Источник: сайт Российского Трансгуманистического Движения Имморталистов

Нанотехнологии сделают Человека-паука реальностью

автор: Кушнир Сергей Евгеньевич

Представьте себе, что вы стали обладателем настоящего костюма Человека-Паука. Перчатки и ботинки позволяют вам взбираться на стены и лазить по потолку, а липкая шелковая нить – перемещаться между зданиями. Мечта может стать реальностью благодаря идее Nikolo Pugno из Политехнического университета Турина (Polytechnic University of Turin) в Италии, который предложил принципиальную схему "липких" материалов и "паучьего шелка" на основе углеродных нанотрубок.

Попытки разработать материал, прилипающий к любой поверхности, были направлены на имитацию поверхности пальцев геккона. Эта рептилия может висеть вниз головой на потолке, прицепившись к нему всего лишь одним пальцем ноги! Это происходит из-за того, что его пальцы покрыты миллионами микроскопических щеточек, каждая из которых состоит из крошечных эластичных волосков. Каждый волосок притягивается к поверхности за счет межмолекулярных сил, эти силы и позволяют геккону свободно удерживаться и перемещаться по гладким вертикальным поверхностям. Прочность сцепления пальцев геккона с поверхностью составляет около 10 н/см ² .

Исследователи уже создали наноструктуру из углеродных нанотрубок, имитирующую описанные волоски, и обладающую схожими свойствами(сила сцепления до 11,7 Н/см²). Однако, эту структуру не получается увеличить до размера, пригодного для жизни "супергероя". При увеличении площади контакта необходимо увеличивать и длину нанотрубок, для поддержания эффективного взаимодействия с поверхностью. Однако если просто сделать более длинные нанотрубки, то они начинают прилипать друг к другу, а не к поверхности. Для того, чтобы человеку весом 70 кг висеть на потолке на одной ноге(площадь контакта около 200см² ), подобно тому, как это делает геккон, сила сцепления должна быть всего 4 Н/см ². В то время как теоретически сила сцепления ограничивается значением 500 Н/см² !

В статье, которая будет опубликована в Journal of Physics: Condensed Matter, Pugno показывает, что секрет разработки эффективных "липких" материалов заключается в создании "иерархической структуры", т.е. длинные "толстые" нанотрубки должны завершаться разветвлением на короткие "тонкие" нанотрубки. Это, с одной стороны, обеспечит хороший контакт с поверхностью, а с другой стороны, предотвратит слипание нанотрубок между собой. Исследователи из Ренсселеровского политехнического института (Rensselaer Polytechnic Institute) в Трое, Нью-Йорк, уже создали подобную конструкцию из углеродных нанотрубок.

Кроме"липкого" материала "супергерою" понадобятся и легкие прочные канаты – "паучий шелк". Исследователи из Университета Техаса уже научились делать волокно из углеродных нанотрубок. Пока такое волокно имеет длину в 1 метр, но скоро станет возможным снять это ограничение.

Каждая нанотрубка невидима, поскольку она гораздо меньше, чем длина волны света. Pugno считает, что пропустив нанотрубки через отверстия специальной пластины, позволяющей отделить волокна друг от друга, можно добиться невидимости всего каната. В конце каждого волокна, проходящего через пластинку, может быть создана разветвленная структура волосков, позволяющая прикрепляться к поверхности. Тогда останется только созлдать специальное устройство для "стрельбы" таким канатом.

Stefano Mezzasalma из Университета Триеста (University of Triest) в Италии считает, что описанный подход даст результат:" Первый прототип костюма Человека-Паука, возможно, будет готов в течение десятилетия или около того".

 Источник: www.nanometer.ru

Крошечные, разлагаемые микроорганизмами частицы, наполненные лекарством, могут также стать решением некоторых больших проблем человеческого здоровья, включая рак и туберкулез. Их секрет — в размере упаковки.

«Стык материаловедения и химии позволяет продвинуться так, как никогда не было возможным», — сказал Роберт Прадхомм (Robert Prud'homme), профессор химической технологии университета города Принстон (Princeton University) и директор Национального Научного Общества США (National Science Foundation). «Ни у кого еще не было хорошего способа встроить лекарства или метки в наночастицы».

Прадхомм представил доклад с названием «Как влияет размер на задержание наноматериалов в ткани» на встрече Национальной Академии Наук по наноматериалам в биологии и медицине в Вашингтоне 11 апреля.

Новый метод, названный «Мгновенное наноосаждение» позволяет исследователям смешивать лекарства и материалы, которые инкапсулируют их. Подобные методы смешивания использовались и раньше, чтобы создать новые выгодные фармацевтические продукты.

Команда из Принстонского Университета, которая включает профессоров химической технологии Янниса Кеврекидиса (Yannis Kevrekidis) и Атанасиоса Панагитопопулоса (Athanassios Panagiotopoulos), является первой, которая применила данную технологию к созданию наночастиц, частиц размером в несколько миллиардных метра.

«Наночастицы являются слишком большими, чтобы пройти через мембрану нормальных клеток, но они легко пройдут через большие дефекты в капиллярах, возникающих при быстром росте опухолей», — сказал Прадхомм.

«Частицы такого размера также могли бы улучшить доставку вдыхаемых лекарств, потому что они являются достаточно большими, чтобы остаться в легких, но слишком маленькими, чтобы выводится системой очищения легких». Это свойство могло бы увеличить эффективность ингаляционных систем прививок «без иглы».

Исследовательская группа Прадхомма является частью Grand Challenges в исследовательском проекте Global Health, возглавляемом Дэвидом Эдвардсом (David Edwards) из Гарвардского Университета (Harvard University) и основанным Биллом Гейтсом и его женой фондом Bill & Melinda Gates Foundation для развития аэрозольных вакцин против туберкулеза и дифтерии, использующих наночастицы.

Успех наноосаждения зависит в значительной степени от факта, что некоторые молекулы являются гидрофобными, в то время как другие — гидрофильными. Гидрофобные вещества, типа масла, плохо смешиваются с водой. Много фармацевтических препаратов, включая современные препараты от рака, являются гидрофобными, что мешает доставлять лекарства через кровь, которая состоит в основном из воды.

В методе наноосаждения два потока жидкости направляются друг к другу в ограниченной области. Первый поток состоит из органического растворителя, который содержит лекарства и метки, а так же молекулы полимеров. Цепь полимера походит на ожерелье жемчуга, половина из которого гидрофобна, а другая гидрофильна. Второй поток жидкости содержит чистую воду.

Когда потоки сталкиваются, гидрофобные лекарства, металлические метки и полимеры осаждаются из раствора, так как не растворимы в воде. Полимеры немедленно самособираются вокруг лекарства или метки, образуя покрытие с внешней растянутой гидрофильньной частью и внутренней гидрофобной частью, куда попадает и лекарство. Тщательно регулируя концентрации веществ и скорость смешения, исследователи могут контролировать размер наночастиц.

Растянутый гидрофильньный слой полимера препятствует коагуляции частиц и предотвращает распознавание иммунной системой, давя возможность им циркулировать вместе с кровотоком. Гидрофобная внутренняя часть частиц гарантирует, что они не будут разрушены окружающей водой, хотя молекулы воды с течением долгого времени разрушат наночастицы, уничтожая лекарство.

В идеале, частицы должны сохраняться хотя бы от 6 до 16 часов после того, как они введены внутривенно, Прадхомм предполагает, что этого будет достаточно, чтобы достичь клеток опухоли, с которыми они столкнуться, путешествуя по телу.

В лаборатории определено точно время, которое требуется для разрушения наночастиц водой. Ученые сделали частицы еще более стойкими к ранней деградации, добавляя гидрофобные вещества, включая витамин Е, к лекарствам и меткам перед заключением их в частицы. Дальнейшее улучшение метода идет полным ходом.

Метод Прадхомм по существу является противоположностью предыдущих методов, направленных на улучшение доставки препарата, в которых гидрофильные молекулы добавлялись к лекарствам, чтобы сделать их более растворимыми в воде. «В дальнейшем нужно улучшать наш метод так, чтобы лекарств пребывали в наших наночастицах, пока мы хотим», — сказал он.

Кроме размера, который определяет доступ только к раковым клеткам, в команде работает профессор механики и космической технологии Воль Собоежо (Wole Soboyejo) над созданием наночастиц, которые имеют определенные активные молекулы на своих поверхностях. Такие частицы будут связываться с веществами, которые в раковых клетках больше, по сравнению со здоровыми.

Над проблемой также работают исследователи: Кристофер Макоско (Christopher Macosko), профессор химической технологии и материаловедения в университете штата Миннесота, Родни Фокс (Rodney Fox) и Гленн Мэрфи (Glenn Murphy), профессора химической и биологической технологии в государственном университете Айовы.

Жгутик для микророботов

В Swiss Federal Institute of Technology (Швейцария) был разработан движитель для микромашин, способных перемещаться в жидких средах. Устройство имитирует жгутики бактерий. Его размеры – 27 нм в толщину и 40 микрон в длину. Внешне оно похоже на штопор и может совершать 60 оборотов в минуту под действием внешнего магнитного поля. Это позволяет наножгутику развивать скорости до 5 мкм/с. К слову, жгутики бактерий делают до 1000 оборотов в минуту.

Наноштопор был изготовлен следующим образом. Тонкая двухслойная полоса из арсенида галлия была с одной стороны пролегирована индием. Возникшие из-за несоответствия параметров решетки напряжения привели к скручиванию полосы. Потом к получившемуся винту была приделана маленькая никелевая пластинка, чтобы он мог вращаться во внешнем магнитном поле.

Такой механизм, будучи введен в систему кровообращения, может применяться для направленной доставки лекарств, а также приводить в движение автономных биомедицинских нанороботов.

Источник:NANO NEWS NET

БИОТЕХНОЛОГИИ

Биотехнология — это не просто новомодное, броское название одной из древнейших сфер деятельности человека; так могут думать одни только скептики. Само появление этого термина в нашем словаре глубоко символично. Оно отражает широко распространенное, хотя и не общепринятое мнение: считается, что применение биологических материалов и принципов в ближайшие десять — пятьдесят лет радикально изменит многие отрасли промышленности и само человеческое общество. Нетрудно убедиться, что интерес к этой науке и темпы ее развития в последние годы росли очень быстро. Свидетельств тому множество. Это и появление бесчисленных небольших частных биотехнологических фирм, и образование правительственных комитетов, призванных оценить возможности нового направления, и чтение лекций по биотехнологии во многих университетах. Правительства большинства наиболее развитых стран, как, впрочем, и ряда развивающихся, уже вложили значительные средства в развитие биотехнологии. Надо сказать, что как размеры этих вкладов, так и эффективность их использования далеко не одинаковы. Специалисты, участвующие в развитии биотехнологии, единодушно считают, что в масштабах государства успех в этой области может быть достигнут только при участии правительственных органов. Их поддержка чрезвычайно важна для развития этой сложной междисциплинарной технологии. От появления идеи до ее воплощения в разных отраслях биотехнологии лежит большой путь, и лишь в немногих странах, в частности в США, действуют сегодня адекватные экономические механизмы, создающие основу для оптимального развития этой технологии, причем в значительной мере независимого от администрации.

Может быть, правильнее всего называть биотехнологией использование в промышленности биологических систем или процессов. В основе ее лежит уникальность биологических систем в отношении узнавания и катализа. Проявляется это при распознавании других биологических систем или определенных химических соединений, а также в удивительной способности ферментов катализировать широкий спектр химических реакций в мягких условиях. Даже сегодня химикам не удается создать катализаторы, превосходящие по своей эффективности и специфичности биологические катализаторы, кроме того, наши знания о механизмах ферментативного катализа остаются весьма скудными. Несмотря на все достижения химии, которые лежат в основе многих отраслей промышленности, мы еще очень мало знаем о природе катализа.

Человек использовал биотехнологию многие тысячи лет: люди занимались пивоварением, пекли хлеб. Они придумали способы хранения и переработки продуктов путем ферментации (производство сыра, уксуса, соевого соуса), научились делать мыло из жиров, изготавливать простейшие лекарства и перерабатывать отходы. Однако только разработка методов генетической инженерии, основанных на создании рекомбинантных ДНК, привела к тому «биотехнологическому буму», свидетелями которого мы являемся. Эти методы не только открывают возможности улучшения уже освоенных процессов и продуктов, но и дают нам совершенно оригинальные способы получения новых, ранее недоступных веществ, позволяют осуществлять новые процессы. Сама история этой науки — генетической инженерии — яркий пример того, как сложно прогнозировать внедрение в практику достижений фундаментальных наук. Разработка технологии рекомбинантных ДНК—результат значительных вложений в развитие молекулярной биологии за последние сорок с лишним лет. А ведь не так давно, в конце 60-х годов, многие биологи сетовали, что слишком уж много внимания уделяется этой престижной области биологии и химии, которая не дает ничего полезного. Сегодня нам ясно, что открытия молекулярной биологии глубоко скажутся на судьбе человечества.

Вряд ли найдется иная, помимо биотехнологии, область науки, к которой так подходят следующие слова: «Нет и еще тысячу раз нет: я не знаю такой науки, которую можно было бы назвать прикладной. Есть наука и есть области ее применения, и они связаны друг с другом, как плод с взрастившим его деревом» (Пастер, 1871; цитата взята из Revue Scientifique).

Сергей Алексеевич Писаржевский, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник:

В узком смысле биотехнологиями называют использование живых организмов в производстве и переработке различных продуктов. Некоторые биотехнологические процессы с древних времен использовались в хлебопечении, в приготовлении вина и пива, уксуса, сыра, при различных способах переработки кож, растительных волокон и др. Современные биотехнологии основаны главным образом на культивировании микроорганизмов (бактерий и микроскопических грибов), животных и растительных клеток.

В широком смысле биотехнологиями называются технологии, использующие живые организмы или продукты их жизнедеятельности. Или можно сформулировать так: биотехнологии связаны с тем, что возникло биогенным путем. В нашем обзоре мы используем термин биотехнологии в широком смысле.

Основными направлениями развития современных биотехнологий являются следующие: медицинские биотехнологии, агробиотехнологии и экологические биотехнологии.

Медицинские биотехнологии подразделяются на диагностические и лечебные.

Диагностические медицинские биотехнологии подразделяются на химические (определение диагностических веществ и параметров их обмена) и физические (определение физических полей организма).

Определение физических полей человеческого организма имеет большое диагностическое значение. Физическая диагностика дешевле и быстрее, чем химическая, поэтому ее роль в будущем будет возрастать.

Раньше диагностические химические биотехнологии сводились к определению в тканях и биологических жидкостях веществ, имеющих диагностическое значение. Назовем этот подход статическим. В настоящее время диагностика использует определение скоростей образования и распада представляющих интерес веществ, а также определение активности ферментов, осуществляющих соответственно синтез и деградацию этих веществ. Назовем этот подход динамическим. И наконец диагностика стала оценивать влияние на метаболизм диагностических веществ определенных функциональных воздействий. Такой подход можно назвать функциональным. Он позволяет выявить резервные возможности организма.

В древности для лечения больных использовали растения и минералы. В последние два столетия широкое распространение получили синтетические химические препараты и антибиотики. Сравнительно недавно в фармакологии начали использовать индивидуальные биологически активные соединения и составлять их оптимальные композиции, а также использовать специфические активаторы и ингибиторы определенных ферментов. Альтернативой антибиотикам становится вытеснение патогенной микрофлоры сапрофитной микрофлорой (использование микробного антагонизма).

Кроме лекарственных методов лечения в современной медицине используют еще ароматы (аромотерапия), механические воздействия (массаж) и воздействие физических полей (физиотерапия). Физические поля интересны тем, что с их помощью можно лечить самые разные заболевания. Наибольший интерес сейчас вызывают тепловое воздействие, лазерное излучение и КВЧ-излучение (электромагнитное излучение миллиметрового диапазона)

Наиболее актуальными проблемами современной медицины являются борьба с сердечно-сосудистыми заболеваниями (прежде всего с атеросклерозом), с онкологическими заболеваниями, с аллергиями, старением и с вирусными инфекциями (в том числе со СПИДом).

В последнее время появились эффективные средства борьбы с атеросклерозом. Это прежде всего статины (и появляются все новые и более эффективные средства этого ряда). Считается, что широкое применение этих лекарств должно привести к существенному продлению жизни. По мнению ряда специалистов решение проблемы онкологических заболеваний будет достигнуто с помощью иммунологических методов, позволяющих избирательно уничтожать опухолевые клетки. Решение проблемы рака должно повысить среднюю продолжительность жизни. Решение проблем аллергических заболеваний определяется развитием иммунологии и прогрессом в изучении такой фундаментальной проблемы медицины, как воспаление. Человечество еще очень плохо справляется вообще с вирусными инфекциями, а не только со СПИДом. Химиотерапия и антибиотики, позволяющие эффективно бороться с бактериальной инфекцией, не эффективны в отношении вирусов. Предполагается, что существенный прогресс в деле борьбы с вирусными инфекциями будет достигнут за счет развития молекулярной биологии вирусов, в частности изучения взаимодействия вирусов со специфическими для них клеточными рецепторами.

Расшифровка генома человека и успехи в клонировании животных открывают ошеломляющие перспективы в медицине. Однако здесь не все так просто. Мало знать структуру конкретного гена, надо еще знать, как регулируется его активность. Интенсивные работы в области регуляции активности генома эукариот в сочетании с совершенствованием методов генной инженерии должны обеспечить решающий прогресс в лечении таких заболеваний, как диабет. Использование метода клонирования человека может привести к созданию банка "запасных частей" для конкретных людей и обеспечить весьма значительное продление их жизни. Однако против этого выдвигаются возражения морального порядка. Представляется, что дилемма будет разрешена с созданием технологий клонирования тканей и органов.

Еще одну революцию в медицине должно вызвать изучение так называемых стволовых клеток, т.е. клеток, которые являются предшественниками других типов клеток, включая нервные. Использование стволовых клеток - это в перспективе решение проблемы регенерации, т.е. радикального лечения инсульта, инфаркта, восстановления утраченных конечностей и т.п., а также весьма существенное продление жизни.

Представляется, что сейчас лидерами медицинской науки являются медицинская генетика и иммунология.

Медицинская генетика может не только предотвращать появление на свет генетически неполноценных детей путем генетического консультирования их родителей и диагностировать генетические заболевания. Ее перспектива-это пересадка генов и управление их активностью.

Иммунология позволяет создавать новые подходы к лечению иммунологических заболеваний (в том числе иммунодефицитов, аутоиммуннных заболеваний и аллергии), инфекционных и онкологических заболеваний.

К настоящему времени разработано множество эффективных методов устранения морщин, повышения упругости кожи, повышения тонуса мимических мышц и т.п. Лечебная косметология- это бурно развивающаяся область медицины.

Раньше медицина занималась только больными людьми. Сейчас появилась новая медицинская наука валеология, которая занимается проблемами укрепления и поддержания здоровья здоровых людей. Целая новая область индустрии - производство пищевых добавок обслуживает прежде всего практически здоровых людей. На Западе возникла мода на здоровье, сейчас она дошла и до России. Очень многие люди стали бегать для здоровья и заниматься в фитнес-центрах. К технологиям здоровья примыкают спортивные биотехнологии, прежде всего методики тренировок, восстановления после нагрузок, а также спортивные диеты.

Сейчас наблюдается вспышка интереса к восточным медицинам (аюрведа, йога, китайская медицина, тибетская медицина) и народной медицине. Идет освоение достижений этих направлений традиционной медицины современной медицинской наукой.

Зеленая революция (т.е. резкое повышение продуктивности растениеводства за счет использования минеральных удобрений, пестицидов и инсектицидов) позволила резко поднять продуктивность сельского хозяйства. Вместе с тем выявились и ее отрицательные последствия. Например, отравление нитратами и ядохимикатами. Сегодня основная задача агробиотехнологий - это преодоление отрицательных последствий зеленой революции. При этом упор делается на биологические методы восстановления плодородия почвы, биологические методы борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, переход от монокультур к поликультурам (при этом возрастает выход биомассы с единицы площади сельхозугодий), использование лесополос (это увеличивает снегозадержание, кроме того, в лесополосах находят место для гнездовий птицы, уничтожающие вредителей сельхозкультур), выведение новых высокопродуктивных и обладающих иными полезными свойствами сортов культурных растений, например, засухоустойчивостью или устойчивостью к засолению (следует учесть, что использование мелиорации в земледелии приводит к засолению почв). Новые сорта растений сейчас получают и с помощью генной инженерии (так называемые трансгенные растения).

В деле создания высокопродуктивных пород домашних животных начинается прорыв, обусловленный созданием метода клонирования. Он позволяет не создавать собственно новую породу, т.е. группу особей, обладающих совокупностью наследственно устойчивых признаков при проведении скрещивания внутри породы, а просто тиражировать в неограниченном количестве один удачный экземпляр. Ветеринарные науки развиваются параллельно соответствующим медицинским и имеют сходную проблематику.

К сельскохозяйственным наукам примыкает лесоводство. Уничтожение лесов стало проблемой планетарного масштаба. Лес в отличие от нефти и газа представляет собой возобновляемый природный ресурс, но восстановить его не просто и это занимает много времени. На развитие лесоводства все большее влияние оказывает развитие экологии. Например, оказалось, что сохранение сухого древостоя существенно необходимо для сохранения фауны леса.

В сельском хозяйстве выращивают не только продовольственные, но и технические культуры, такие как хлопок, лен и др.

Продовольственные сельскохозяйственные культуры служат сырьем для пищевой промышленности. Изготовление пищевых продуктов из растительного и животного сырья, их хранение и кулинарная обработка - тоже биотехнологии. Особый интерес, прежде всего из-за приносимых ими огромных прибылей, вызывают алкогольная и табачная промышленность.

В связи с дефицитом продовольствия, особенно высококачественного, встает проблема искусственной пищи. Широко известно об искусственной икре. Для изготовления искусственного мяса используют сою, бобы которой богаты полноценным белком. На корм скоту можно использовать продукты, полученные из водорослей и микробной биомассы. Известный пример - получение кормовой биомассы из микробов, растущих на нефти.

Поскольку обмен микроорганизмов чрезвычайно разнообразен, с их помощью можно получать самые разные продукты. Этим занимается микробиологическая промышленность. Следует указать, что с помощью генной инженерии можно осуществлять микробный (а значит дешевый) синтез многих биологически активных веществ, присутствующих в тканях животных и растений в весьма низких концентрациях, например, инсулина.

Кроме наземных сельскохозяйственных культур и животноводства источником продовольствия служат моря и реки. Биология помогает увеличивать вылов рыбы и добычу других морепродуктов и восстанавливать их запасы. Сравнительно недавно появилась аквакультура, т.е. выращивание водорослей и моллюсков на подводных плантациях.

Использование принципов функционирования биологических систем в технике составляет предмет бионики.

В полотнах старых мастеров использовались материалы (например, связующие - масло в масляной живописи и камеди в акварели). Поэтому для атрибуции и реставрации картин используют биотехнологические методы.

В связи с возрастанием размаха хозяйственной деятельности человека весьма актуальными становятся проблемы экологии. Биотехнологии используются для уничтожения загрязнений окружающей среды (например, очистка воды или очистка от нефтяных загрязнений), для восстановления разрушенных биоценозов (например, тропических лесов ими северной тундры), для восстановления популяций исчезающих видов или для акклиматизации избранных видов в новых местах обитания. Биологи борются за сохранение видового разнообразия, потому что оно придает устойчивость биоценозу и биосфере в целом. Существует проблема заселения загрязненных территорий устойчивыми к этим загрязнениям видами или породами. Например, из-за использования соли для борьбы со снегом в городах гибнет растительность. Растения, устойчивые к засолению, предпочтительней в этих условиях.

Жизнь является силой геологического масштаба. Поэтому в число геологических наук входят палеонтология и биогеохимия.

Палеонтология - наука об ископаемых остатках животных и растений. Уже давно возраст геологических пластов датируют по ископаемым остаткам, характерным для определенного периода развития жизни на Земле. Биогеохимия - наука о распределении биогенных элементов на Земле - используется для предсказания местонахождения полезных ископаемых, имеющих биогенное происхождение.

Космическая биология и медицина изучают существование земных организмов в условиях космоса и других планет, а также пытаются решить проблему возникновения жизни и обнаружить внеземные формы жизни. Одной из широко известных космических биотехнологий является замкнутая биосистема, предназначенная для функционирования в условиях длительного космического полета.

Из материалов, представленных в настоящем обзоре, видно, что современные биотехнологии исключительно разнообразны. Нынешний век, по мнению ряда экспертов, будет веком биотехнологий.

Источник: Neobiotech и nature.web.ru

КЛОНИРОВАНИЕ

Корейские ученые из Национального Института в Сеуле успешно клонировали волка. Двое волков появились на свет 18 и 26 октября, тесты ДНК показывают, что они действительно являются клонами. Материал об этих волках будет напечатан в следующем выпуске «Cloning and Stem Cells». Что странно, группа ученых не прибегла к подтверждению теста ДНК, ограничившись собственным исследованием. Дело в том, что год назад один из профессоров этого же университета был буквально пойман за руку при подделывании результатов одного из исследований. Его, конечно, уволили, но группой успешных «клонеров» руководит человек, близко работавший с провинившимся.

Разработан дешевый "ручной" метод клонирования

По информации Newscientist, прошел испытания новый метод клонирования, в два раза более эффективный и в десять раз более дешевый, чем использовавшийся до сих пор. В результате был клонирован поросенок, получивший красноречивое прозвище Джордж Клони (GEORGE Cloney).

Первый этап при любых процедурах клонирования млекопитающих, называющийся "энуклеацией", заключается в удалении ядра яйцеклетки, которое несет генетическую информацию материнского организма, передающуюся потомству. Обычно ядро отсасывается из клетки при помощи тонкой иглы.
Новый метод, названный клонированием "вручную", заключается в рассечении яйцеклетки на две половины. Лишенная ядра половина яйцеклетки, которая затем была соединена с клеткой клонируемого организма (т. е., несущей нужную генетическую информацию), успешно делится и превращается в эмбрион. Поросенок Джордж появился на свет 8 июня и стал первым представителем этого вида, клонированным "вручную". После этого аналогичным способом от одной свиноматки было произведено на свет еще 10 поросят. Как указывает Габор Вайта (Gabor Vajta) из Датского института сельскохозяйственных наук, разработавший новый метод, это составило 21% от общего числа клонированных эмбрионов – ровно в три раза больше прежнего рекорда.
Успех нового метода связан с тем, что при его использовании облегчается процесс "выклева" и роста эмбрионов. Дело в том, что эмбрионы "ручной работы" растут без внешней мембраны, которая затвердевает при обычном клонировании и затрудняет процесс появления на свет клонированных новорожденных.

Источник: cnews.ru

 RosInvest.Com

Овца стала человеком на одну шестую

Американской овце удалось превратиться в человека. Правда, всего на 15%, да и участь её незавидна: её печень, скорее всего, пересадят человеку. Впрочем, до реальной технологии пересадок еще далеко, да и подобные работы в большинстве стран запрещены.
По словам директора Института Стволовых Клеток Человека Артура Исаева создание химерных организмов животных пока очень далеко от клиники, хотя теоретически представляет огромный интерес для трансплантологии.
Вероятно, в будущем для человека ждущего в очереди трансплантацию органа с помощью животных можно будет за короткое время вырастить необходимый и совместимый на тканевом уровне орган. Артур Исаев отметил, что технологии с использованием стволовых клеток человека направлены на то, чтобы органы и ткани животных стали на клеточном уровне более похожи на человеческие и смогли применяться как донорские для трансплантаций. Но для того, чтобы ткани и органы химерных животных стали использоваться для трансплантаций человека надо решить ещё много проблем. Пока же ксеногенные (ткани и органы от другого вида) трансплантации самые проблемные.
Американские ученые объявили о создании первой химеры человека-овцы, животного, на 85% состоящего из клеток с геномом овцы и на 15% – из человеческих клеток. Биологически этот организм представляет собой животное с телом овцы и частично человеческими органами.
Гибрид создала группа Исмаила Занджани (Esmail Zanjani) из Университета Невады (University of Nevada), которая потратила на эту работу 7 лет и $ 9,8 миллионов.
Технологически химера получалась следующим образом: в эмбрион впрыскивался препарат стволовых клеток взрослого человека, полученных из костного мозга.
Большая часть времени ушла у ученых на совершенствование технологии имплантирования стволовых клеток в эмбрион. Нынешний гибрид уже имеет печень, в большей степени состоящую из человеческих клеток. Как сообщается, она уже теоретически может использоваться для пересадки.
По словам Занджани, в результате дальнейших экспериментов наука должна прийти к ситуации, когда врач сможет брать стволовые клетки пациента, нуждающегося в трансплантации, пересаживать их в овечий эмбрион и через два месяца получать ягненка с точно соответствующими пациенту донорскими органами.
Это позволит решить сразу две проблемы: проблему доступности донорских органов и проблему отторжения чужого органа при пересадке.
Первая проблема вообще стоит очень остро: по имеющимся данным, например, в Великобритании в очереди на трансплантацию того или иного органа на данный момент находятся 7168 человек, и, по текущей ситуации с донорскими органами, две трети из них умрут, не дождавшись пересадки.
Поэтому неудивительно, что после сообщения об американском успехе именно британские ученые из Королевского колледжа в Лондоне (King's College, London) и Северо-восточного института стволовых клеток в Ньюкасле (North East Stem Cell Institute in Newcastle) немедленно обратились к правительству с просьбой разрешить им начать работы над химерами.
Впрочем, над гибридными эмбрионами в Британии уже работают. На это правительство Великобритании не так давно дало добро.

Гибридные эмбрионы будут получать пересадкой ДНК человека с генетическими заболеваниями в клетки животных. Затем полученные гибридные эмбрионы, с точки зрения генетики являющиеся на 99,9% человеческими, предполагается клонировать и использовать как модели в изучении серьезных заболеваний (в первую очередь, центральной нервной системы), имеющих генетическую основу. Например, боковой амиотрофический склероз.

Впрочем, несмотря на формальное разрешение проведения экспериментов по получению гибридных эмбрионов, правительство не собирается оказывать таким работам материальную поддержку.
По крайней мере в ближайшее время. Вместо этого в лабораториях, ведущих подобные эксперименты, начнут работу наблюдательные советы, задачей которых будет ознакомление с результатами эмбриологических опытов и формулирование новых поправок по этому поводу в существующее законодательство.
Источник - Газета.ру

По материалам сайта www.stem-cells.ru, Фото: cunnan.sca.org.au.

КРИОНИКА

Крионика - это практика замораживания обречённых на смерть пациентов до ультранизких (криогенных) температур и их дальнейшего сохранения в жидком азоте. Благодаря крионике, можно сохранить пациентов до того времени в будущем, когда с помощью новейших технологий — и особенно нанотехнологий — станет возможным восстановление клеток, тканей и всех функций организма в целом. В США услуги крионики оказываются с конца 60-х годов прошлого века. В России интерес к крионике постоянно растёт. Компания "КРИОРУС" будучи первой и на данный момент единственной в России криофирмой, оказывает крионические услуги с осени 2005-го года. Крионика - это область научно-практической деятельности, которая объединяет в себе криобиологию, криогенную инженерию и практику клинической медицины с целью разработки и применения криостаза.

Криостазом называют сохранение в неизменном состоянии биологических объектов путем их замораживания до ультранизких (криогенных) температур. Целью крионики является перенос только что умерших или терминальных (обреченных на смерть) пациентов в тот момент в будущем, когда станут доступны технологии репарации ("ремонта") клеток и тканей и, соответственно, будет возможно восстановление всех функций организма. Такой технологией, по всей видимости, будет нанотехнология и, в частности, разработанные в ее рамках молекулярные нанороботы. Помимо реанимации крионированных пациентов, наномедицина позволит вылечить все болезни и проявления старения в организме человека. Крионика является единственным методом, который дает реальный шанс на вторую жизнь уже сейчас.

1. Что такое жизнь?

1.1 Жизнь человека, его организм и клетки

Жизнь человека обеспечивается работой его органов: мозга, сердца, легких, печени и т.д. Органы состоят из тканей (нервной, мышечной, соединительной и т.д.), а ткани, в свою очередь, из клеток (нейронов, мышечных клеток, клеток крови и т.д.)

Таким образом, жизнь человека - это, прежде всего, жизнь клеток его организма.

Более того, согласно современным биологическим концепциям, жизнь существует только в форме клеток; организмы состоят из клеток; активность данного организма зависит от активностей его клеток; клетка представляет собой ту основную единицу, через которую производится поглощение, превращение, хранение и использование вещества и энергии и в которой хранится, перерабатывается и реализуется биологическая информация; все биохимические функции клеток происходят в организованных определенным образом структурах и, в сущности, детерминируются этими структурами.

1.2. Как устроена и как работает клетка

Клетку можно представить состоящей из клеточной мембраны, отделяющей клетку от внешней среды, и внутриклеточных элементов (органелл): ядра, митохондрий и др. Мембрана состоит из двойного слоя липидов (жиров) с вкрапленными в этот слой белковыми молекулами. Органеллы состоят из молекул белка, нуклеиновых кислот, липидов и пр.

Питательные вещества, строительные вещества и кислород поступают в клетку через ее мембрану (сквозь поры, которые являются белковыми молекулами). Белковые молекулы внутри клетки катализируют окислительные реакции, в результате которых образуется энергия (которая запасается в особых молекулах). Далее эта энергия используется другими белками для осуществления реакций синтеза и распада белков и других молекул (в том числе белков, поддерживающих структуру клетки, нуклеиновых кислот и т.д.).

Таким образом, жизнь клетки в основном обеспечивается работой белковых молекул за счет питательных веществ и кислорода, поступающих извне.

1.3. Мозг и личность

По современным научным данным существование человека как личности обеспечивается работой его мозга. В этой работе принимают участие многие мозговые структуры, но ведущая роль принадлежит коре больших полушарий, играющей основную роль в формировании сознания человека и его поведения. На клеточном уровне мозг можно описать как совокупность связанных между собой нейронов и других клеток мозга.

Процессы обучения, развития человека, его изменения как личности, в конечном счете, выражаются в изменении его долговременной памяти. Вообще, вся деятельность мозга может быть описана как процесс занесения информации в память и удалении ее из памяти.

Таким образом, личность человека - это, прежде всего, его долговременная память. Данный факт означает, для того чтобы сохранить информацию о человеке как личности, сохранить его индивидуальность, в принципе, достаточно сохранить те структуры его мозга, которые обеспечивают его долговременную память.

1.4. Клеточные основы памяти

Строение нейрона (основного клеточного элемента мозга, субстрата долговременной памяти) можно представить следующим образом: сома (тело клетки), дендриты (клеточные отростки, куда поступают входные электрические импульсы) и аксон (ветвящийся на конце клеточный отросток, по нему нейрон посылает электрические импульсы). Нейроны контактируют между собой через синапсы, особые образования на дендритах и аксонах.

Работу нейрона можно в первом приближении описать следующим образом: электрическое возбуждение, приходящее по дендритам, суммируется на соме, и если его величина превышает некоторое пороговое значение, генерируется выходной импульс, который распространяется по аксону. Когда этот импульс достигает аксонных окончаний (синапсов) из них выделяется медиатор (химическое вещество, специфическое для данного типа нейронов). Медиатор диффундирует к синаптическим окончаниям дендритов других нейронов, и когда медиатор достигает их, то в них генерируется электрическое возбуждение, которое передается в сому. В результате совокупной активности нейронов происходят постепенные изменения в структуре нейронов и межнейронных связей (в основном, меняется количество и расположение синапсов). Эти изменения и составляют основу обучения и долговременной памяти.

Таким образом, долговременная память обеспечивается распределением синаптических связей между нейронами. То есть, чтобы сохранить информацию о человеке как личности, возможно, достаточно будет только сохранить информацию о пространственном распределении связей между нейронами в головном мозге.

2. Что такое смерть?

2.1. Смерть организма

Как правило, смерть организма наступает в результате того, что какой-либо жизненно важный орган или система органов (например, печень, иммунная система) перестает функционировать нормально (из-за болезни или травмы). Далее обычно следует остановка сердца и, как следствие этого, прекращение снабжения мозга кислородом. Остановка сердца и прекращение дыхания классифицируются как клиническая смерть. После прекращения поступления кислорода в мозг его клетки перестают работать и постепенно начинают умирать. Этот процесс длится от нескольких минут до часа, а при понижении температуры тела до 20-25 град. и до нескольких часов - такое охлаждение используют в хирургии для проведения операций требующих прекращения сердечной активности (например, на сердце и мозге) без подключения аппаратов искусственного сердца и легкого. По истечении этого времени наступает смерть мозга (определяется по отсутствию рефлексов и прекращению биоэлектрической активности мозга), или биологическая смерть. Проведение реанимационных процедур в промежутке между клинической и биологической смертью может вернуть человека к жизни.

2.2. Смерть клетки

После прекращения поступления в клетку кислорода обменные процессы, обеспечивающие нормальное функционирование клетки, нарушаются так как из-за прекращения окислительных процессов перестает вырабатываться энергия. И начинается постепенное разрушение клетки - из-за воздействия тепла, из-за изменения ионных концентраций (т.к. не работают белки, которые регулируют их соотношение), из-за остаточной активности ферментов, осуществляющих разборку белков, из-за запуска механизмов самоуничтожения клетки и т.п. Однако, этот процесс протекает достаточно медленно и после прекращения функционирования органа как целого, значительная часть его клеток еще будет жива (т.е. будет возможен возврат клетки к нормальному функционированию).

2.3. Информационная смерть

Смерть мозга развивается так же как смерть любого другого органа. После прекращения поступления кислорода его клетки постепенно перестают функционировать и начинают разрушаться. После прекращения функционирования мозга как целого (смерть мозга, биологическая смерть) многие его клетки еще живы. Более того, после смерти нервной клетки ее структура (а также многие молекулы и органеллы) сохраняется еще длительное время (до нескольких десятков часов). Как сохраняется и структура связей между клетками.

Таким образом, можно предположить, что информация, описывающая человека как личность, сохраняется достаточно длительное время (по крайней мере, несколько часов) после его биологической смерти. Исчезновение этой информации будет означать информационную (и окончательную) смерть человека. Точный момент этой смерти определить современная наука не в состоянии, поскольку это зависит не только от сегодняшних знаний о механизмах мозга человека, но и от возможностей будущих медицинских технологий использовать информацию, сохранившуюся в мозге, для оживления человека.

Основной вывод: если зафиксировать тонкую структуру (пространственное распределение связей между нейронами) мозга человека в течение нескольких часов (или даже десятков часов) после его биологической смерти, существует вероятность того, что сохранившейся информации о его личности будет достаточно для его оживления медициной будущего (естественно, это подразумевает сохранение им своего Я и памяти о прошлом).

Об относительности значения термина "мертвый"

Часто против крионики приводят следующий аргумент: "Замороженные люди мертвы, поэтому любые попытки их оживить - бессмысленны". Этот аргумент основан на давно устаревшем понимании смерти как мгновенного акта (к сожалению, такое понимание характерно не только для обывателей, но и для многих ученых, мало осведомленных о современных достижениях биологии и медицины), тогда как на самом деле смерть является процессом, достаточно протяженным во времени. Этот процесс можно представить состоящим из следующих этапов:

прекращение функционирования организма как целого (что обычно понимается под термином "мертвый" - такое понимание осталось нам в наследство от медицины и практического опыта людей прошлого), при этом многие органы и клетки продолжают работать и разрушение их структур еще не началось;

частичное разрушение структуры организма;

полный, необратимый, распад структуры организма (так термин "мертвый" будет пониматься медициной будущего, так он понимается уже сейчас сторонниками крионики).

При наличии совершенной технологии реанимации (не существующей сейчас, но вполне возможной в будущем), обеспечивающий "капитальный ремонт" организма, возможно полное восстановление функций организма, находящемся на втором этапе, и его возврат к жизни, т. е. "оживление".

3. Что такое криостаз?

Криостаз - это фиксация структуры тканей человеческого организма путем замораживания до криогенных (ультранизких) температур.

Для осуществления криостаза в тело через кровеносную систему вводятся химические вещества (криопротекторы), уменьшающие повреждения тканей от замораживания. Затем тело постепенно охлаждают до температуры жидкого азота (-196 град.) и помещают в криостат (дьюар или большой термос) с жидким азотом. При такой температуре оно может храниться практически без изменений в течение сотен лет. Однако, из-за испарения жидкого азота из дьюара, его туда необходимо периодически добавлять, что делает процедуру хранения достаточно дорогой.

Существующие криобиологические методы позволяют замораживать до температуры жидкого азота микроскопических (длиной до нескольких миллиметров) животных, а также небольшие фрагменты биологических тканей с минимальными повреждениями, после которых возможно их размораживание и возврат к нормальному функционированию. До температур минус 5 - минус 50 градусов замораживаются и оживают при оттаивании некоторые насекомые (личинки и гусеницы полярных бабочек), земноводные (лягушки и углозубы) и пресмыкающиеся (черепахи).

В медицинских целях замораживают до температуры жидкого азота для хранения и последующего оттаивания и использования кожу, роговицу, костный мозг, сперму и эмбрионы. В небольших кусочках мозговой ткани взрослого организма после замораживания и оттаивания наблюдается электрическая активность нейронов. Ведутся интенсивные исследования по замораживанию отдельных органов человека и ожидается, что в ближайшие 10-20 лет будут разработаны перспективные криобиологические методы, позволяющие безопасно замораживать и оживлять целый мозг. Это свидетельство того, что при замораживании в присутствии криопротекторов повреждения, получаемые биологическими объектами на молекулярном и клеточном уровнях, не смертельны.

Основные повреждения, из-за которых сейчас невозможно заморозить, а потом разморозить и оживить человека, возникают при замораживании больших биологических объектов на органном и тканевом уровнях по причине неоднородности структуры тканей и органов и их неравномерном и недостаточном насыщении криопротекторами. Из-за этого образуются градиенты концентраций химических веществ и механических напряжений, что ведет к разрыву клеточных мембран и появлению мелких трещин в тканях и органах. Хотя все эти повреждения многочисленны, тем не менее, они не приводят к необратимой потере информации о структуре организма, а значит, сохраняется принципиальная возможность их исправления в будущем.

4. Как может происходить оживление?

4.1. Нанотехнология и молекулярные роботы

Нанотехнология — это область науки и техники, связанная с разработкой устройств размером порядка нанометра (одной миллиардной доли метра), т.е. устройств, насчитывающих от нескольких десятков до нескольких тысяч атомов. Основное назначение таких устройств - работать с отдельными атомами и молекулами (межатомные расстояния в биологических молекулах измеряются десятыми долями нанометра). Импульс развитию нанотехнологии дало создание сканирующего туннельного микроскопа - устройства, позволяющего исследовать вещество на атомном уровне ("видеть" атомы) и перемещать отдельные атомы. За это изобретение в 1986 году была присуждена Нобелевская премия. С тех пор нанотехнология является бурно развивающейся областью науки.

Одним из устройств, разрабатываемых в рамках нанотехнологии, являются молекулярные роботы, т.е. роботы размером с молекулу. Они будут снабжены миниатюрным вычислительным устройством и манипуляторами, позволяющими работать с молекулами, например, перемещать их и модифицировать их структуру, т.е. заниматься молекулярной хирургией. Аналогом простейшего молекулярного робота является рибосома (клеточная органелла), которая по "программе" (ею является молекула рибонуклеиновой кислоты) строит из аминокислот молекулу белка.

4.2. Возможный сценарий оживления

Наиболее перспективным считается следующий сценарий оживления:

В забальзамированное тело внедряется огромное количество (миллионы миллиардов) молекулярных роботов (их совокупный вес составит около 0.5 кг).

Они анализируют повреждения, возникшие в клетках организма при его смерти, бальзамировании и хранении. При необходимости они обмениваются информацией между собой, а также с контролирующим их деятельность суперкомпьютером, расположенным вне тела.

На основе этого анализа молекулярные роботы производят исправление всех этих повреждений (разбирают сшивки внутри и между молекулами, восстанавливают клеточные мембраны и органеллы и т.д.). Кроме того, они производят омолаживание и лечение клетки (а значит и всего организма) - т.е. оживлен будет не старый и больной организм, а здоровый и омоложенный. Также при помощи подобных технологий можно будет периодически (или даже постоянно) омолаживать организм и в течение его жизни, что фактически означает достижение вечной молодости.

По окончании работы молекулярные роботы покидают оживленное тело (например, так же, как это делают вирусы гриппа и некоторые другие вирусы - через кровеносную систему и дыхательные пути).

По современным оценкам подобная процедура может занять несколько месяцев. Предположительно, технология для ее реализации будет готова через 50 лет. Т.е. забальзамированное тело должно сохраняться в течение этого промежутка времени.

Источник: Российское Трансгуманистическое Движение Имморталистов

ЧИПИЗАЦИЯ и КИБОРГИЗАЦИЯ

Существующая сегодня технология позволяет «улучшить» человеческое тело

Автор: Даниил Кузнецов

Похоже, что так называемые «киборги» (кибернетический организм) из фантастических фильмов уже давно стали реальностью. Устройства, которые позволяют частично (а иногда и полностью) восстановить утерянные способности, существуют уже сегодня, хотя и необычайно дороги.

На слух и цвет…

Механические протезы сегодня уже никого не удивляют. На передний план по «удивительности» выходят электронные «ухо» и «глаз». Усилители слуха уже давно обрели свою популярность, но им на смену приходят электронные имплантаты, которые монтируются непосредственно в ухо, так что даже самый внимательный не заметит миниатюрного устройства.

С «глазами» все гораздо сложнее. Тут вдобавок есть еще один нюанс — людям с врожденной слепотой устройства не помогут. Однако в мире много и таких людей, у которых в результате болезни или травмы ухудшилось или исчезло зрение. Конечно, современным устройст­вам по эффективности или миниатюрности еще далеко до фантастических кинош­ных аналогов.

Представьте человека в очках­окулярах, которой гуляет, совершает покупки, но при этом его глаза не видят. Роль «глаз» выполняют миниатюрные видеокамеры в очках, преобразующие изображение в электронный сигнал, который обрабатывается компьютером и с помощью электродов направляется прямо в голов­ной мозг. Качество картинки, понятно, не на высоте, но это уже большой прорыв в развитии имплантатов.

Силовой костюм

Еще одно устройство, способное изменить мир, — это роботизированный костюм HAL, благодаря которому прикованные к инвалидной коляске люди смогут не только ходить, но и совершать работу.
«Робот» надевается поверх одежды человека и закрепляется ремнями. Таким образом костюм поддерживает человека в своих «объятиях». Несмотря на то, что устройство задумывалось как мирное, им активно заинтересовались военные, поскольку костюм способен значительно увеличить физическую силу человека.

Да здравствует чипизация!

Пожалуй, в самом ближайшем будущем стоит ждать поголовного вживления человечеству микрочипов. В первую очередь их получат больные (что позволит врачам постоянно следить за здоровьем пациентов) и преступники (таким образом правоохранительные органы всегда будут получать информацию об их местонахождении). Несколько позже имплантируемые чипы сможет получить любой желающий. На микросхеме может храниться информация о денежном счете. Таким образом, достаточно будет поднести руку к специальному устройству в магазине и этим оплатить покупку.

Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script

Кстати... Уже сегодня в мире проживают тысячи людей, в теле которых есть какие­ либо механические или электронные устройства. Практически все из них — это люди, которые в результате травмы или болезни потеряли некоторые способности (зрение, слух подвижность)

РОБОТОТЕХНИКА

Прежде, чем робот сможет опуститься на поверхность Европы, спутника Юпитера, и, проникнув под лёд, приступить к исследованию местного океана, такой автономной машине следует изрядно потренироваться "на кошках". В качестве таковых выступят самые необычные земные озёра. И произойдёт это очень скоро. Нужно ли пояснять, что при том расстоянии, что разделяет систему Юпитера и Землю, да и просто – при погружении машины глубоко под лёд – исследователю ледяной луны надо будет полагаться только на собственные силы? И в составлении карты нового мира, и в пространственной ориентации, и в выборе стратегии исследований, и в анализе проб на предмет признаков жизни. Все эти задачи в той или иной степени решены создателями современных подводных роботов, однако усовершенствования, отладки и испытания займут ещё не один год. Собственно такие испытания сами по себе могут стать интереснейшими научными проектами.

На днях NASA одобрило концепцию нового глубоководного автономного робота ENDURANCE.

Оно также уведомило профессора Питера Дорана (Peter Doran) из университета Иллинойса в Чикаго (University of Illinois at Chicago — UIC), что намерено профинансировать трёхлетний (всего он продлится с 2007 по 2010 годы) проект по изучению при помощи этой машины подлёдного озера Бонни (West Lake Bonney), расположенного в долине Макмёрдо (McMurdo) в Антарктике. Тут нужно пояснить – профессор Доран будет отвечать за научные аспекты миссии. А вот разработка и постройка уникального робота, как и организация экспедиции, ляжет на плечи американской компании Stone Aerospace. Вся эта затея обойдётся космическому агентству США в $2,3 миллиона. Stone Aerospace постоянным читателям "Мембраны" уже знакома. Именно она построила робота DEPTHX.

Того самого, что сейчас готовится к погружению в самый глубокий (и до сих пор не изученный) естественный колодец (в англоязычной литературе sinkhole, они же — cenote) в мире — Закатон (El Zacaton), что находится в центральной Мексике. Нужно добавить, что глубина Закатона составляет как минимум 300 метров, а, возможно, и километр. Это, кстати, соответствует рабочей глубине погружения робота.

Его главная изюминка, однако, заключается не в прочном корпусе, не в камерах или манипуляторах, а в "мозгах", позволяющих машине действовать полностью самостоятельно при изучении подводного мира, в том числе – заполненных водой пещер.

Экспедиция на Закатон пройдёт с 15 по 24 мая нынешнего года. В её работе примут участие специалисты NASA, заинтересованные в DEPTHX, как в прообразе будущих планетарных роботов с искусственным интеллектом, так же, как и учёные из университетов, принимавших участие в этом проекте, ну и, конечно, инженеры Stone Aerospace.

Кстати, буквально на днях они вернулись вместе со своей удивительной машиной с другого естественного колодца – Пилита (La Pilita), также находящегося в Мексике. Там команда Stone Aerospace проверила плавающего робота в боевых условиях, удостоверившись в правильной работе и всего "железа", и "софта".

Менеджер проекта Билл Стоун (Bill Stone) отметил: "DEPTHX продолжает поражать своей поведенческой надёжностью, так же, как тем – что мы встроили все эти способности в это животное". И коль скоро "животное" показывает себя смышлёным, его скоро ждёт самое захватывающее приключение, которое только может выпасть на долю автономного глубоководного робота – опуститься туда, где ещё не были ни человек, ни машина.

Тем временем, специалисты Stone Aerospace уже вовсю работают над наследником DEPTHX — ENDURANCE, с чего мы, собственно, и начали наш рассказ.

Представим этого робота подробнее. ENDURANCE, это вовсе не "выносливость", или не просто "выносливость", а ещё и аббревиатура: "Environmentally Non-Disturbing Under-ice Robotic ANtarctiC Explorer", то есть — "Не тревожащий экологию, автоматизированный антарктический подлёдный исследователь".

Аппарат, внешне похожий на множество дистанционно-управляемых подводных машин, имеет длину 1,42 метра, ширину 1,07 метра и высоту 0,78 метра, весит же всего 80 килограммов. Эти параметры заметно меньше, чем у DEPTHX.

Машина, обладающая нейтральной плавучестью и несколькими винтами для перемещений в воде, так же, как и робот-предшественник, способна на автономную работу под водой и более того – подо льдом.

Там машина может самостоятельно определять свои координаты, используя в качестве точки отсчёта специальный передатчик, который учёные опустят на тросе в прорубь. Эта система (на роботе также будет установлен соответствующий приёмопередатчик) способна передавать цифровые данные в две стороны – от робота и к нему. Также сигналы передатчика в проруби должны поспособствовать лёгкому возвращению машины к месту её погружения. Однако электроника ENDURANCE позволит ему вернуться к проруби даже при выходе из строя опорного передатчика (его, вообще-то, рассматривают лишь как страховку). Для чего подводная машина оснащена целым набором камер, оптических датчиков и доплеровских сонаров (направленных вверх, вниз и в стороны), гироскопов и "мозгами", позволяющими вычислять собственное движение и координаты относительно лунки, в которую погрузили робота.

Инженеры оценивают, что эта машина сможет определять своё положение с точностью 5 метров по горизонтали и 0,5 метра по вертикали на расстоянии до километра от отверстия во льду, не используя никаких внешних сигналов. Так что, по идее, потерять своего робота в подлёдном полумраке исследователи не должны. К тому же, здесь авторы предусмотрели и ещё один запасной вариант действий робота.

Если он решит, что окончательно потерялся, то поднимется к самому льду и включит передатчик, генерирующий мощное переменное магнитное поле, способное проникать через лёд и скалу толщиной до 1,2 километра (запас явно в расчёте на будущие миссии машины). Этот сигнал можно детектировать и пеленговать снаружи с помощью переносной магнитной антенны, причём точность определения положения робота подо льдом озера составит плюс-минус 0,5 метра.

Любопытно, что учёные предусмотрели даже такую вещь, как компенсация работы глубиномера, зависящая от солёности воды. В таком озере, как Бонни, солёность воды может многократно отличаться в зависимости от глубины, а солёность влияет на плотность. А значит, на кривую зависимости гидростатического давления от глубины погружения аппарата. Эту ошибку робот скомпенсирует, учитывая показания собственного датчика содержания хлоридов и уровня проводимости воды.

Перед тем, как аппарат опустят в прорубь, он пройдёт обеззараживание и стерилизацию. Оказавшись в воде, ENDURANCE начнёт очень медленно опускаться вниз, чтобы исключить смешивание разных слоёв воды в озере. Также робот будет выпускать из брюха собственный кабель с набором датчиков, чтобы аккуратно брать пробы с большой глубины, не тревожа воду винтами.

И всё это робот будет выполнять без привязи, руководствуясь встроенной программой и неким пилотажным "искусственным интеллектом". 24 же эхолокатора машины помогут ей обходить подводные препятствия.

Научные приборы ENDURANCE включат флуоресцентный спектрометр; раман-спектрометры; датчики растворённого кислорода, температуры и окружающего освещения; химический анализатор, датчик оптических изображений, датчики для обнаружения органических молекул и другие.

ENDURANCE должен составить трёхмерную карту геохимии и биологии Бонни, так же, как и выполнить видеосъёмку подлёдного мира. Его батареи рассчитаны на 8 часов работы. При этом робот может выполнять по одному погружению в день.

Первая экспедиция на Бонни, в рамках этого проекта, намечена на 2008 год, вторая, на 2009-й.

Более миниатюрную версию ENDURANCE, в случае успеха миссии на озере Бонни, возможно, отправят под лёд знаменитого антарктического озера Восток. Напомним, его отделяет от атмосферы многокилометровая толща льда, и гипотетическая жизнь в его водах может послужить хорошей моделью жизни подо льдами лун газовых гигантов.

До сих пор Восток не вскрывали, но, даже не доходя с пробуренной скважиной до нижнего конца ледового панциря, учёные уже нашли следы бактерий.

Дальнейшее развитие этой линейки роботов, по идее, должно привести к появлению той самой машины, которую США (или, как вариант, США совместно с Европой) отправят на Европу-спутник, которую недавно картографировали и на которой, потенциально, возможна жизнь. А когда-нибудь, вероятно, аналогичная техника может совершить посадку и на Энцеладе.

Первый же выход ENDURANCE в свет намечен на февраль следующего года – робота проверят на одном из покрытых льдом озёр в Висконсине, прежде чем отправят машину в Антарктиду, в ноябре того же 2008-го.

Источник: www.membrana.ru

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Виртуальная реальность помогает от ожогов

Автор Ленка Виноградова
Виртуальная реальность может не только помочь отвлечься от насущных забот, но и преодолеть боль. Как сообщил в понедельник новостной сервер ABC News, в ожоговом центре университета имени Вашингтона в Сиэтле применяется методика снятия с помощью виртуальной реальности болевого синдрома. Методика разработана научно-исследовательским учреждением Human Interface Technology Laboratory, которое является частью того же университета.

Виртуальная реальность отвлекает пациентов от болевых ощущений. Кстати, об этом свидетельствует мировой опыт компьютерных игроков, которые садятся за свои любимые игры, когда у них что-то болит. Этот опыт уже довольно широко используется врачами в лечении детей.

Как сообщает доктор Дэвид Пэттерсон с медицинского факультета университета имени Вашингтона, восприятие боли имеет сильный психологический компонент. Те же самые исходящие из мозга болевые сигналы могут и не вызвать реальную боль, если пациент интенсивно думает о чем-то постороннем. "Боль требует сознательного внимания," – заявил Пэттерсон.

Однако, отвлечься от боли, например, когда врач осматривает ожоги или медсестра меняет повязку, достаточно трудно. Не все пациенты могут ее переносить, даже если применяются болеутоляющие средства.

Для сосредоточения внимания не на руках врача и собственных ощущениях, а на чем-то постороннем и применяется виртуальная реальность. Те пациенты, на которых была испытана система, признали, что это средство действительно помогает. Некоторые врачи сообщают, что после окончания перевязки или осмотра пациенты спрашивают, когда начнется процедура, - они ничего не чувствуют.

Впервые тесты прошли в 1999 году на программе под названием "Мир пауков" (кухня, наполненная пауками, которых нужно ловить). Сейчас разработана вторая программа – "Мир снега", которая позволяет пациентам получить ощущения холода от снега и льда, якобы окружающего их.

Программа предоставляет возможность получать не только зрительную и слуховую, но и тактильную информацию. По словам Пэттерсона, осязательная часть программы оказалась одной из самых важных при отвлечении пациента от послеожогового зуда и болей. Давно замечено, что если крепко что-нибудь сжать, то боль переносится легче.

После тестовых испытаний методика использования виртуальной реальности предлагается всем пациентам ожогового центра. Отказываются от нее лишь единицы.
Я благодарю сайт http://www.netoscope.ru/news/2001/08/21/3209.html за предоставленный материал

Виртуальная реальность облегчает фантомные боли

Британские ученые создали трехмерный стимулятор, способный облегчить страдания пациентов с ампутированными конечностями, испытывающих мучительные фантомные боли в отсутствующем органе.

Многие пережившие ампутации люди продолжают чувствовать, что ампутированный орган находится на прежнем месте. Эта иллюзия, часто сопровождающаяся неприятными и болезненными ощущениями, весьма угнетающе действует на пациентов.

Цифровое устройство, разработанное специалистами Университета Манчестера, состоит из дисплея, который помещается перед глазами больного, и пульта управления, для работы с которым достаточно одной руки. Больной видит на дисплее отсутствующий у него орган и имеет возможность управлять его движениями. При помощи виртуальных органов можно выполнить несколько несложных заданий: поймать мяч, или наступить на выделенный монитором участок пола.

Четверо из пяти участников эксперимента заявили, что занятия на новом устройстве существенно сократили интенсивность приступов фантомных болей, мучавших их на протяжении многих лет.

Координатор исследовательского проекта Стефан Петтифер полагает, что разработанная его группой техника позволяет вновь активизировать отделы мозга, которые были в прошлом связаны с ампутированной конечностью. После потери органа контролирующие его зоны мозга переходят в "спящее" состояние, а соседние области, которые продолжают функционировать, пытаются компенсировать их отсутствие собственными силами. Возможно, причиной фантомных болей является именно эта избыточная активность незатронутых травмой зон, предполагает Петтифер. Активизация собственных нервных путей ампутированной конечности снижает эту компенсаторную активность, в результате чего снижается и интенсивность фантомных болей.

По словам Петтифера, полученные результаты носят предварительный характер, однако они весьма существенны, поскольку фантомные боли у всех участников эксперимента носили крайне тяжелый характер, пишут mednovosti. В ближайшее время исследователи намерены привлечь к исследованию новых больных и установить, в каких случаях новый метод лечения действует наиболее эффективно.

Источник: MIGnews.com

Самая реалистичная виртуальная среда на планете окружает человека

Летом 2006 г в Айове была завершена модернизация самой мощной и совершенной из всех комнат виртуальной реальности в мире: 100 миллионов пикселей, окружающих посетителя буквально со всех сторон, даже на полу, подлинное трёхмерное изображение и многоканальный звук.

Эта необычная комната носит имя C6. Она установлена в "Центре приложений виртуальной реальности" (Virtual Reality Applications Center) университета Айовы (Iowa State University). 100 миллионов пикселей, которые комната будет показывать с осени нынешнего года — это вдвое больше, чем объём информации, выводимой в самой "крутой" виртуальной среде в мире на настоящий момент, и в 16 раз больше, чем разрешение картинки, показываемой данной комнатой сейчас.

Аппарат C6 был построен в 2000 году, и теперь пришла пора его кардинально модернизировать. Но даже в нынешнем виде эта комната производит сильное впечатление.

Это куб со сторонами в 3 метра (внутренний размер помещения), все грани которого — стены, пол и потолок — представляют собой экраны, на которые в высоком разрешении выводятся картинки с мощнейших компьютеров. Картинки эти трёхмерны. Так что посетитель комнаты должен надеть специальные очки.

Динамики, окружающие комнату со всех сторон, и система беспроводного "трекинга" человека внутри, положения его рук, ног, головы — ещё одна составляющая, позволяющая создавать для учёных невиданные миры.

Удобное средство изображения для многих видов исследований — это едва не половина успеха. А в каких-то случаях – это единственный способ разобраться в деталях процесса и получить нужную информацию.

Благодаря C6 учёные могут побродить среди гигантских белковых молекул, потрогать их руками, повернуть.

Также в этой комнате можно смоделировать внутренности сложных машин, причём – оживить их, сделав возможным выявление любых слабых мест.

И именно благодаря C6 биологи (точнее, компьютерщики) создали недавно новый способ удобного отображения информации сразу о 22 тысячах генов, позволяющий найти новые зависимости между ними.

Также благодаря C6 специалистам центра удалось создать трёхмерную "живую" клетку, позволяющую студентам изнутри неё и в объёме увидеть происходящие в клетке процессы.

Что уж говорить о более простых приложениях, типа составления трёхмерного архитектурного плана целого района. Кстати, специалисты из Айовы сейчас сотрудничают с китайцами для проектирования и анализа расположения зданий в новом деловом центре Пекина, над которым можно буквально летать.

Внутренний объём комнаты достаточен для работы сразу нескольких людей. Также здесь можно ставить макеты кабин автомобилей или самолётов. Благо, пол комнаты, выполненный из цельного куска плексигласа толщиной почти 7 сантиметров, выдерживает приличный вес.

Модернизация C6 обошлась университету в $4 миллиона. Чтобы разрешение компьютерного видео, выводимого на все грани комнаты, можно было увеличить без малейшей потери в скорости обработки информации, авторы проекта закупили 96 мощных графических процессоров Hewlett-Packard.

Кроме того, были куплены 24 цифровых проектора Sony, а также новая восьмиканальная звуковая система и новая система отслеживания перемещений человека внутри комнаты.

После модернизации C6 станет самой детальной виртуальной средой в мире, как по разрешению картинки, так и по её физическому размеру и по скорости обработки графики. Да ещё и средой интерактивной, ведь объекты, плавающие здесь вокруг человека, могут реагировать на его действия как перемещением, так и звуком.

Джеймс Оливер (James Oliver), директор "Центра приложений виртуальной реальности", сказал, что включение комнаты после переоборудования, в сравнении с прежним изображением, будет похоже на то, "как утром вы надеваете свои очки".

И, самое приятное, эти необычные "очки" наденут инженеры и учёные. У центра уже есть целый ряд идей, как сделать их работу более производительной.

Я благодарю сайт Membrana за предоставленные материалы.

КОГНИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Когнитивные технологии - информационные технологии, специально ориентированные на развитие интеллектуальных способностей человека. Когнитивные технологии развивают воображение и ассоциативное мышление человека.

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ

Компьютерные системы становятся банальностью; действительно, они почти повсеместны. Они являются самым важным компонентом в функционировании бизнеса, правительственной, военной, окружающей среды и учреждениях здравоохранения. Они - также часть многих образовательных программ обучения. Но эти компьютерные системы, все более и более воздействуя на нашу жизнь, являются жестко заданными и не способны к быстрому изменению. Помочь нам и нашим учреждениям справиться с непредсказуемыми возможностями мира, могут системы, которые могут быстро адаптироваться и изменятся. Они должны быть интеллектуальными. Наша национальная конкурентоспособность зависит все более зависит от возможностей доступа, обработки и анализа информации. Компьютерные системы, используемые для этих целей, должны быть также интеллектуальными. Средства доступа в системах здравоохранения требуют свободного подступа к информационным системам, так чтобы с их помощью можно было узнавать и использовать самые современные и эффективные средства лечения больных. Группы управления кризисными ситуациями должны иметь возможность квалифицированно исследовать состояния различных параметров и принимать обоснованные решения. Педагоги нуждаются в системах, которые адаптируются к индивидуальным потребностям и способностям студента. Предприниматели требуют гибких программных средств САПР для использования информационных технологий в производстве.

Анализ и передача данных с помощью компьютера предоставили нам большое количество информации. Однако, чтобы достигнуть полного сотрудничества, компьютерные системы должны уметь больше, чем обрабатывать; информацию, они должны иметь интеллект. Они должны квалифицированными хранить и использовать большие объемы информации и эффективно помогать людям найти новые пути решения проблем. Технология должна стать более чувствительной к человеческим потребностям и стилю работы, и должна использовать более естественные средства коммуникации.

Чтобы преодолеть ограничения сегодняшних систем, мы должны понять пути и способы взаимодействия людей друг с другом и с миром, и должны разработать методы для соединения интеллекта и компьютерных систем. Создавая компьютерные программы, которые усиливают человеческие познавательные способности и увеличивают человеческую производительность и эффективность, мы можем помочь удовлетворить национальные потребности в отраслях промышленности подобно здравоохранению, образованию.

Искусственный интеллект (ИИ) - область, которая изучает интеллектуальное поведение людей, используя инструментальные средства -теоретические и экспериментальные - информатики. Область одновременно связывает; одну из наиболее глубоких научных проблем такую как природа интеллекта, и участвует в прагматических разработках интеллектуальных систем.
Здесь описаны области исследования, в которых фундаментальные научные авансы могли бы дать возможность интеллектуальным системам удовлетворить национальные потребности. Обратимся к четырем типам систем, оказывающим высокое влияние на развитие прикладных программ.

Интеллектуальное Моделирование: Системы, которые генерируют реалистично имитируемые миры, способствовали бы развитию легко доступному в любой точке страны качественному обучению и образованию. Новое поколение интеллектуальных возможностей моделирования могло бы поддержать конструирование программ, которые моделируют сложные ситуации , включая как сложные устройства так и интеллектуальные возможности людей. Использовать эти возможности можно в диапазоне от управления кризисом до оценки изделия.

Интеллектуальные Информационные Ресурсы: информационные ресурсы специальных систем будут поддерживать эффективное использование обширных ресурсов национальной информационной инфраструктуры. Эти системы работали бы со своими потребителями так, чтобы определять информационные потребности пользователей, управлять информационным миром так, чтобы помочь соответствующим людям извлечь уместную информацию. Они должны адаптироваться к изменениям как в потребностях и способностях пользователей, так и к изменениям в информационных ресурсах.

Интеллектуальное Проектирование: Интеллектуальное программное обеспечение могло бы помочь проектировать и работать со сложными системами. Интеллектуальная проектная(строительная) система, может помочь в проектировании сложного устройства (типа самолета) или большой программной системы, помогая сохранять знания относительно задач, делать записи причин тех или иных решений, и восстанавливать(отыскивать) информацию, подходящую для решения новых проблем. Это может помочь в улучшении поиска ошибок, обнаружения и предотвращения неисправности и увеличить эффективность системы. Проектные(строительные) системы не должны быть непосредственными экспертами ; скорее, они могли бы значительно увеличить возможности и производительности человеческих экспертов.

Роботы: Интеллектуальные роботы могут выполнять задачи, которые являются опасными, например, такие как очистка окружающей среды, противопожарные и спасательные действия. Они могут также осуществлять те задачи, которые не привлекательны для рабочих, но являются важными для функционирования человеческого общества. Группы роботов не должны быть полностью независимыми, они могут работать вместе с людьми и под их управлением.

Основы и Потребности Исследований

Основой всех вышеперечисленных систем является то, что необходимо создать интеллектуальные системы. Они включают в себя способности рассуждения относительно задачи и знания, основанные на здравом смысле; рассуждения относительно совместного процесса и знания возможностей других систем и людей, участвующих во взаимодействии; связь с пользователями посредством понимания естественного языка, рисунков, изображений, и знаков; системы должны чувствовать мир; координировать восприятие, планирование, и действия; и обучение на предшествующем опыте и адаптацию к поведению.

Понимание этих возможностей в людях и воплощение их при разработке программ было центральным в исследованиях по ИСКУССТВЕННОМУ ИНТЕЛЛЕКТУ. Твердая основа была разработана в большом количестве предыдущих исследований. Эта работа выработала технологию, которая лежит в основе более тысячи интеллектуальных экспертных систем, использованных сегодня в промышленности, а также во многих прикладных программах для планирования, изучения, восприятия и обработки языка.

В следующем десятилетии необходимо расширить эту основу, чтобы делать возможным создание новых видов высокоспециализированных прикладных систем. Хотя разработка систем с наиболее сложными возможностями требует долговременных усилий, но интеллектуальные системы могут и будут разработаны.

Высоко - специализированные Прикладные системы

2.1 Интеллектуальные Системы Моделирования

Для многих задач обучение на рабочем месте чрезвычайно эффективно. Это снабжает стажера шансом выполнять реальные решения " на месте " и посмотреть их последствия. Однако обучение на рабочем месте невозможно, когда плохое решение может принести бедствия - например, в управлении сталелитейным заводом. Системы Моделирования, которые могут отображать реалистично имитируемые миры, и в особенности, которые имели бы возможность произвести реалистические моделирования людей, будут в этих случаях весьма полезны.

Многие образовательные, коммерческие, военные и научные прикладные программы требует возможности реалистично имитировать различные миры.

Обучение: система обучения для групп по управлению кризисами могла бы подсказывать непосредственную технологию решения проблем.

Образование: интерактивная книга хронологий могла бы позволить студентам обсудить причины принятия решений Абрахамом Линкольном и Робертом Ли и их последствия в Американской Гражданской Войны; среда для изучения японского языка могла бы взять ученика в Токио, где он мог бы взаимодействовать со владельцами магазина, водителями такси и деловыми людьми; моделирование реальных рынков, могли бы позволить студентам исследовать последствия различных экономических теорий.

Промышленность и Торговля, Военные Системы: среда для оценки новых изделий, типа автомобилей или самолетов, могла бы использовать моделирование людей для проверки конструкции изделия.

2.2. Специализированные Системы с информационными ресурсами

Накопление информации, которой мы располагаем с помощью электронных, представляет собой большую дилемму. Хорошие новости - то, что все всемирные электронные библиотеки находятся теперь в вашем использовании; плохие новости - то, что вы не можете найти ничего нужного вам в столе справок. Чтобы быть полезный, люди должны иметь возможность квалифицированы найти информацию, подходящую для их проблем и задач за разумное количестве временя и с разумными усилиями.

В ближайшем будущем каждый дом и учреждение должно иметь некоторый информационный прибор, который объединяет возможности телефона, телевидения, газеты, компьютера, и услуг Internet типа электронной почты. Но активная помощь, этого информационного прибора, будет реализована только тогда, когда приборы будут интеллектуальными. Такие системы должны быть приспособлены к индивидуальным потребителям.

Интеллектуальный прибор может помочь прослеживать информацию за длительный период времени. Например, специалист по конъюнктуре рынка мог бы использовать его помощь в изучении находящихся на стадии становления промышленных трендов.

Чтобы реализовать свой огромный потенциал, прибор должен быть мощен, гибок, и удобен. Потребители должны иметь возможность квалифицированно связаться с ним любым способом, наиболее естественен для них. Он должен выполнять команды, общие (иногда и неопределенные) для многих проблем. Информация, требуемая пользователю, может храниться в нескольких местах; таким образом прибор должен уметь обращаться ко многим местам и находить общую информацию).

2.3. Интеллектуальные Проектные(строительные) Системы

Мир становится все более и более сложным. Еще недавно автомобильные двигатели имели карбюраторы с ручными настройками; теперь они имеют компоненты, управляемые микропроцессором, и локальные сети, использующие внутри машинного отделения. Автомобили могут быть более эффективными и меньше загрязнять среду, если они тщательно разработаны, но сложные проекты более трудны для создания их сложнее отлаживать и изменять. Проблемы сложности нигде не являются более очевидными, чем при проектировании, изменении и обслуживании аппаратных средств и программного обеспечения комплексных компьютерных систем.

Международные политические и финансовые события усилили потребность восстановления конкурентоспособности производственных отраслей промышленности. Компьютеризированные инструментальные средства выполняют разработку проекта, производственное планирование и планирование(календарное планирование), и управление производственным процессом. Однако многие из этих инструментальных средств широко не приняты промышленностью, потому что они трудны в использовании и не обладают гибкостью.

2.4. Кооперация Роботов

Внимание, уделяемое роботам, образующих группы, учитывает решения, в которых знания, экспертные оценки и моторные возможности может быть распределены во времени и пространстве. В то время как индивидуальные роботы, возможно, имели только ограниченные возможности, вместе в группах они могли бы квалифицированно решать сложные задачи. Группы совместных(кооперативных) роботов могли помогать обществу следующими способами.

Группы подвижных машин можно было бы научить сотрудничать в задачах контроля в фабриках или в военном деле. Они совместно использовали бы информацию и распределяли части задачи между собой и людьми.

Роботы - особенно подвижные, могли бы использоваться для работы в опасных средах, например, в очистке окружающей среды и планетарном исследовании.

Роботы, обладающие значительным интеллектом могли бы использоваться в домашней работе, взаимодействуя естественно и гибко с людьми.

Крупномасштабные лабораторные опыты, будут сделаны гораздо более успешными при автоматизации некоторых из сложных лабораторных процедур, которые требуют считывания, манипуляции, планирования, и транспортировки.

Изготовители используют роботы, которые могут быть легко адаптированы к новым задачам и, которые могут оперировать в динамической среде, с минимально оснащенной аппаратурой. Это дает экономию за счет роста производства без потребности в большом вкладе в специализированные фабрики.

Возможности, необходимые для реализации таких систем выходят за рамки традиционных управляемых компьютером машин типа промышленных роботов, использованных, например, в автомобильной точечной сварке. Эти новые роботы должны безопасно и эффективно двигаться в естественных человеческих средах; определять препятствия, которые можно избежать и координаты для взаимодействия с другими средствами.

Заключение

Национальная конкурентоспособность зависит от возрастания мощностей для проведения информационного анализа, принятия решения и гибкого проектирования и производства. Усилия в этих областях были ограничены недостаточными данными, отсутствием вычислительной мощности или неадекватными контролирующими механизмами. Многие из этих ограничений могут быть преодолены только при добавлении интеллекта к системам.

Фундаментальные исследования в ИСКУССТВЕННОМ ИНТЕЛЛЕКТЕ будут, в конечном счете, способствовать не только нашему научному знанию но также расширению технологической основы и к широкому разнообразию прикладных программ.

(Я благодарю сайт Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script за предоставленные материалы)

Сегодня технологии искусственного интеллекта включают в себя множество различных подходов. Среди них:

- нейронные сети, работающие на принципах, схожих с работой мозга. Они используются для распознавания речи и рукописного текста, для постановки диагнозов, в финансовых программах и т. п.

MTran способен менять конфигурацию и генерировать программы движения с помощью эволюционных алгоритмов

- эволюционные алгоритмы — предполагают создание популяции программ, их мутации, скрещивание (обмен частями программ) и тестирование на выполнении целевой задачи. Программы, работающие лучше всего, выживают и после множества поколений получается наиболее эффективная программа.

- нечёткая логика — позволяет компьютеру работать с объектами из реального мира и их взаимоотношениями. С помощью нечёткой логики компьютер может понять такие термины как «близко», «теплее», «почти» и т. д. Поэтому нечёткая логика активно используется в бытовой технике, такой, как кондиционеры и стиральные машины.

Выведение программы полета с помощью эволюционных алгоритмов

C 90-х годов произошел отказ от монолитной архитектуры, теперь, в отличие от классической схемы последовательной обработки информации, решение принимается коллективно (нейронные сети, многоагентные системы, распределенные системы — distributed processing systems) агентами, которые сосуществуют параллельно и взаимодействуют между собой.

Значительная часть используемых сегодня роботов обладает зачатками искусственного интеллекта. Они могут немного ориентироваться в окружающей обстановке, распознавать нужные им объекты. В 2005 году четыре управляемых ИИ автомобиля успешно преодолели путь в 200 км по сложнейшей трассе в пустыне Мохаве со средней скоростью 30 км/ч. Самолёты уже могут выполнить весь рейс, от взлёта и до посадки, полностью на автопилоте. В Японии, Франции и других странах работают автоматические поезда, использующие ИИ, чтобы сделать поездку максимально комфортной для пассажиров. Искусственный интеллект используется в современных бионических протезах, таких, как протез ноги от Ossur. Технологии машинного зрения и распознавания образов применяются в камерах слежения и системах безопасности. Экспертные системы используются для поиска полезных ископаемых, диагностики заболеваний. Юридические программы выносят решения по мелким правонарушениям и дают консультации по сложным законам. Технологии искусственного интеллекта используются для перевода текстов, распознавания речи. Системы на основе ИИ управляют промышленными объектами — заводами, атомными станциями, транспортом. Крупнейшие финансовые организации используют ИИ для сверхбыстрого принятия эффективных решений на фондовых и валютных рынках.

Искусственный интеллект широко используется в компьютерных играх, чтобы населить виртуальные миры персонажами с реалистичным и разумным поведением. Компьютерные актёры с искусственным интеллектом используются для съёмок батальных сцен в таких фильмах, как «Властелин колец» или «Хроники Нарнии».

Не все компьютерные системы можно охарактеризовать как искусственный интеллект, более простые, скорее, напоминают искусственную нервную систему. Например, в современных автомобилях множество умных элементов, контролирующих разные аспекты работы машины. Более сложный ИИ напоминает отдельные элементы интеллекта животных. Сегодня по уровню сложности используемых систем мы находимся примерно на уровне насекомых, в чём-то (в том, что можно алгоритмизировать) — выше. По количеству элементов и скорости вычислений человеческий мозг ещё впереди, но если будет действовать закон Мура, то не долго осталось до того времени, когда способности ИИ сравняются с нашими.

В разработке ИИ всё больше используются знания по психофизиологии, полученные с помощью наблюдения за поведением животных и человека. В соответствии с этими представлениями формирование поведенческого акта осуществляется параллельной работой функциональных систем, каждая из которых соответствует некоторому поведенческому акту, сформированному при научении и включенному в структуру индивидуального опыта.

Уже начаты первые проекты по моделированию на компьютере человеческого мозга. Так, проект IBM Blue Brain ставит цель научиться к 2007-2009 гг. точно симулировать работу колонн неокортекса, той части мозга, которая в человеке отвечает за восприятие, моторные функции, пространственное воображение, язык и сознание.

Мы находимся в самом начале революции в ИИ и когнитивной науке. Но мы уже примерно понимаем, как устроены человеческое сознание и интеллект. Сканирование мозга во множестве экспериментов показало, что у любых мыслей и чувств есть совершенно реальное физическое выражение. Нет оснований полагать, что человеческий мозг содержит что-то загадочное — души, квантовых эффектов или ещё чего-нибудь подобного там нет. Любая мысль — это процесс последовательной активации цепи нейронов в человеческом мозгу. Такой процесс можно изучать, им можно управлять и его можно воспроизводить в компьютерной симуляции. Уже существуют точные компьютерные модели нейронов животных и человека. Удалось описать работу нервной системы простых животных, таких как кальмары. Сегодня существуют первые примеры соединения нейронных систем и кремниевой электроники в единые системы. Некоторые протезы получают команды от мозга, кохлеарные имплантаты, наоборот, передают информацию в мозг. Подобная киборгизация будет развиваться.

Завтра

По мере распространения компьютерных технологий, работа с информацией и компьютерными агентами станет занимать всё большую часть человеческой жизни. ИИ-агенты будут помнить за человека, помогать ему в поиске и обработке информации. Подобное «усиление разума» (intelligence amplification) — один из путей к сверхразуму. Развитие носимых и вживляемых компьютеров приведёт к тому, что большинство людей станет окружено «экзокорой», сонмом компьютеров, по сути выполняющих часть мыслительной работы и хранящих часть памяти своего хозяина. Дополненная реальность будет стирать границы между внутренним миром (воображением, памятью) и миром реальным. Человек будет воспринимать реальность уже насыщенной дополнительной информацией — имена незнакомых людей, аргументы собеседника, сведённые в единую систему, справочная информация, любопытные идеи, подсказанные ИИ-агентами. Дальнейшая миниатюризация микрочипов сделает возможной прямой интерфейс между мозгом и компьютером, обеспечивая примитивное считывание и запись мыслей. Появление совершенных нанотехнологий и создание субклеточных нанороботов сделает возможным считывание и запись информации на уровне отдельного нейрона. Это даст человеку полный контроль над собственным мозгом.

Параллельно будет развиваться ИИ, используемый в роботах. К 2010-2015 году роботы получат достаточно эффективные программы машинного зрения, которые позволят им работать в естественной обстановке. К этому времени совершенного уровня достигнут и программы распознавания и синтеза речи, позволяя роботам общаться с человеком напрямую. К 2015-2020 годам искусственный интеллект возьмёт на себя производство на множестве полностью автоматизированных заводов, значительной будет и его роль в управлении предприятиями. В большинстве кораблей, самолётов и автомобилей управление будет частично или полностью передано ИИ.

К 2015 году многие люди будут постоянно общаться с ИИ на работе. Искусственный интеллект будет обладать способностями, достаточными для письменного или устного общения с человеком на обычном языке, будет понимать смысл информации из баз данных о клиентах, корпоративных правил и т. п. Многие профессии в сфере услуг, должности клерков, продавцов, специалистов из центров поддержки, будут автоматизированы с помощью искусственного интеллекта.

Примерно к 2030 году компьютеры достигнут вычислительной мощности, достаточной для полной симуляции мозга человека во всей его сложности. Это сделает практически возможной загрузку человеческого сознания (считанного нанороботами) в компьютер. Ещё более вероятно, что уже к 2020 году будут заложены теоретические основы создания чисто машинного разума. В любом случае, где-то между 2020-2035 компьютерный разум сравняется по силе с человеческим и вскоре превзойдёт его.

Разумный робот (будущее)

На данный момент еще не выработан удовлетворительный критерий «разумности». Критерий Теста Тьюринга говорит, что «система может считаться разумной, если наблюдатель, общаясь с ней достаточное время, не отличает ее от человека». По мере того как разумный ИИ воплощается в реальности, мы будем вырабатывать более убедительные критерии, которые не столь антропоцентричны. В какой-то момент мы просто придём к консенсусу о том, что созданный нами машинный разум уже разумен, хотя мы и не сможем точно указать, в какой момент это произошло. Ханс Моравек как-то заметил, что «вопрос о том, может ли машина мыслить, имеет не больше смысла, чем вопрос о том, может ли подводная лодка плавать». Спор о тонких деталях не имеет практического смысла — когда мы увидим сильный ИИ, он сам сможет убедить нас в своей разумности. :-)

Послезавтра и после-послезавтра

По мере развития нейротехнологий и когнитивных технологий будут все больше использоваться прямые интерфейсы мозг-компьютер, чипы и внешние программы (экзокора), дополняющие мозг человека. В то же время, в искусственном интеллекте будут использоваться системы, созданные по аналогии с биологическими нейронными системами. Элементы человеческого интеллекта будут встраиваться в ИИ. Загруженные в компьютер личности будут свободно заменять существующие блоки своего сознания на искусственно созданные или эволюционировавшие с помощью генетических алгоритмов (т. е. перепрограммировать себя). Люди и ИИ будут объединяться в единые системы. Всё это приведёт к стиранию грани между человеческим разумом и искусственным интеллектом. В какой-то момент останутся просто «разумные существа».

Существующие в 2005 году компьютеры достаточно примитивны. В рамках наших современных технологий мы используем лишь малую часть вычислительного потенциала материи. Оценки максимальной мощности компьютеров (в расчёте на грамм материи) показывают, что их скорость может быть увеличена на 10-30 порядков по сравнению с сегодняшним состоянием дел.

Рождение планетарного сверхразума
может занять всего несколько лет

Вот уже 40 лет учёные и инженеры удваивают скорость компьютеров каждые 1,5-2 года — закономерность известная как Закон Мура. Скорость работы людей остаётся постоянной. Но если поручить разработку новых вычислительных технологий ИИ, то в результате своей работы сам ИИ станет работать ещё быстрее. И чем дальше он продвинется в создании новых компьютеров, тем быстрее он будет работать над следующим этапом. Кроме разработки новых компьютеров, ИИ может заняться собственным программированием, создавая более умные и эффективные алгоритмы. Подобное саморазвитие может привести к тому, что в течение всего нескольких лет мощность ИИ увеличится на много порядков, коренным образом изменив жизнь человека. Этот переломный момент в развитии человечества принято называть технологической сингулярностью.

Элемент механического нанокомпьютера

Искусственный интеллект не долго будет «заперт» в компьютерах и роботах. По мере увеличения вычислительной мощности, искусственным интеллектом будут наделены практически все устройства, создаваемые человеком (и ИИ). А с развитием нанотехнологий станет возможно использование ИИ в нанокомпьютерных комплексах. Это будет означать, что каждая частичка материи, превращенная в сложную наносистему, будет разумна. Различие между материей и сознанием будет практически стёрто.

Суперинтеллект будет развиваться предельными темпами. Даже ресурсы Земли (материя для нанокомпьютеров, водород для термоядерного синтеза) достаточны для создания сверхразума с возможностями, превосходящими человеческие на десятки порядков. Представить себе действия подобной Силы (пусть даже эта Сила и вырастет из нас самих) практически невозможно.

Структура Мозгов-Матрёшек

Эта умная планета (ноосфера Вернадского, «планетарный супермозг» Яна Корчмарюка) даст одновременно и расширенные связи между разумами, и возможность их объединения, и огромные возможности для индивидуализации. В мозгу человека каждый нейрон сохраняет свою индивидуальность, но вместе они порождают сознание. Примерно так же каждый отдельный разум сможет развиваться самостоятельно, в то же время добровольно участвуя в планетарном сознании. Это нельзя будет назвать обществом, поскольку связи между разумами будут намного более тесными, чем привычное общение.

Можно предположить, что в дальнейшем планетарный сверхразум использует для своего роста ресурсы Солнечной системы, путём строительства Юпитерианских Мозгов, Сферы Дайсона или Мозгов-Матрёшек, а затем перейдёт к галактической экспансии (или даже экспансии в новые Вселенные), но представить себе качественные (а не количественные) изменения, происходящие в подобном сверхразуме, мы сейчас не можем.

Источник: сайт РТДИ