Глобальные Новости Высоких Технологий
Нанотехнологии
Проблема Серой Слизи
Автор: Роберт Фрейтас
Автор перевода:Алексей Турчин
В классическом сценарии «серой слизи» Эрика Дрекслера вышедшие из-под контроля нанотехнологические репликаторы истребляют всю жизнь на Земле. Данная статья Роберта Фрейтаса представляет собой первый количественный технический анализ этого катастрофического сценария, а также предлагает ряд возможных решений. Она была написана частично в ответ на опасения, недавно высказанные Биллом Джоем.
Изначально эта статья была опубликована в апреле 2000 года под названием «Некоторые пределы глобальной экофагии биоядными нанорепликаторами, с рекомендациями для государственной политики». "Some Limits to Global Ecophagy by Biovorous Nanoreplicators, with Public Policy Recommendations." Оригинальная версия вышла в апреле 2000г. Здесь приводится сокращённая версия с сайта KurzweilAI.net от 20 марта 2001г.
Краткое содержание.
Максимальная скорость глобальной экофагии биоядными саморазмножающимися нанороботами фундаментальным образом ограничена следующими факторами: применяемой стратегией репликации; максимальной скоростью распространения подвижных репликаторов; доступной энергией и требуемыми химическими элементами; гомеостатическим сопротивлением биологической экосообществ к экофагии; пределами теплового загрязнения, связанного с экофагией; и, что важнее всего, нашей решимостью и готовностью остановить их.
Предполагая, что нынешние и предвидимые в будущем рассеивающие энергию системы требуют ~ 100 Мдж/кг для химических реакций (наиболее вероятно для биоядных систем), мы получим, что довольно медленная экофагия даст примерно 4°C к глобальному потеплению (что находится примерно на уровне немедленного обнаружения современными климатологическими средствами) и потребует примерно 20 месяцев для завершения; более быстрые устройства-экофаги будут работать с большим выделением тепла, что позволит контролирующим властям быстрее их заметить. Все исследованные сценарии экофагии могут быть обнаружены средствами бдительного мониторинга, позволяя в силу этого быстро развернуть эффективные защитные инструменты.
Введение.
Недавние дискуссии [1] о возможных опасностях, связанных с будущими технологиями, такими как искусственный интеллект, генная инженерия и молекулярная нанотехнология, сделали очевидным то, что необходим интенсивный теоретический анализ основных рисков окружающей среде со стороны молекулярной нанотехнологии (MNT). Никаких систематических исследований рисков и ограничений MNT технологий пока не предпринималось. Эта статья представляет собой первую попытку начать этот аналитический процесс с применением количественных методов.
 Возможно, впервые обнаруженная и наиболее известная опасность молекулярной нанотехнологии – это опасность, что самореплицирующиеся нанороботы, способные автономно функционировать в естественной среде, могут быстро превратить естественную среду (то есть биомассу) в собственные копии (то есть наномассу) по всей планете. Этот сценарий обычно называется «проблемой серой слизи», но, пожалуй, более правильно мог бы быть назван «глобальной экофагией».
Как Дрекслер впервые предупредил в ‘Машинах Созидания' [2]:
"Растения" с "листьями", не более эффективными, чем сегодняшние солнечные элементы, могли бы выиграть в конкурентной борьбе с настоящими растениями, наводняя биосферу несъедобной листвой. Точно также всеядные "бактерии" могли бы победить в конкуренции настоящих бактерий: они могли бы распространиться, как летящая пыльца, стремительно размножаясь и сведя биосферу в пыль за считанные дни. Опасные репликаторы могли бы легко быть слишком жесткими, маленькими и быстро распространяющимися, чтобы их можно было остановить - по крайней мере, если мы не сделаем никаких приготовлений. А у нас и так достаточно проблем с контролем над вирусами и фруктовыми мушками.
Среди знатоков нанотехнологий эта угроза стала известна как «проблема серой слизи». Хотя массы неконтролируемых репликаторов не обязаны быть серыми и склизкими, термин серая слизь подчёркивает, что репликаторы, способные уничтожить жизнь, могут быть не более вдохновляющими, чем ползучий сорняк. Они могут быть превосходными в эволюционном смысле, но это не делает их ценными.
Угроза серой слизи делает одну вещь абсолютно ясной: Мы не можем себе позволить определённого рода аварии с реплицирующимися ассемблерами.
Серая слизь определённо была бы печальным концом человеческих приключений на Земле, значительно худшим, чем огонь или лёд, и при этом она могла бы произойти из одной-единственной аварии в лаборатории.
Ледерберг [3] отмечает, что мир микробов развивается в быстром темпе, и предполагает, что наше выживание зависит от принятия «более микробной точки зрения». Возникновение новых инфекций, таких как ВИЧ и вирус Эбола, демонстрирует, что у нас пока очень мало знаний о том, как естественные или технологические вмешательства в окружающую среду могут запускать мутации в известных организмах или неизвестных существующих организмах [81], создавая ограниченную форму «зелёной слизи» [92].
Однако будет нелегко построить биоядных нанороботов, способные к всепоглощающей экофагии, и их конструирование потребует исключительного внимания к множеству сложных требований и тактических задач. Такие биопожиратели могут появиться только после длительного периода целенаправленных сконцентрированных усилий, или как результат намеренных экспериментов, направленных на создание искусственной жизни общего назначения, возможно, с использованием генетических алгоритмов, и очень маловероятно, что они возникнут исключительно в результате аварии.
Угроза экофагии.
Классическая молекулярная нанотехнология [2], [4] предвидит создание наномашин в основном сконструированных из богатых углеродом алмазоподобных материалов – даймонидов. Другая полезная нанохимия может включать в себя богатый алюминием сапфир (Al2O3), богатые бором (BN) или титаном материалы (TiC) и подобные им. TiC имеет наивысшую возможную рабочую температуру среди обычных материалов (точка плавления ~ 3410°K [5]), и, хотя алмаз может поцарапать TiC, TiC может быть использован для плавления алмаза.
Однако атомы Al, Ti и B гораздо более распространены в земной коре, чем в биомассе (81,300 ppm, 4400 ppm и 3 ppm, соответственно [5]), то есть в человеческом теле (0.1 ppm, 0 ppm, and 0.03 ppm [6]), что уменьшает прямую угрозу экофагии от таких систем. С другой стороны, углерод в тысячу раз менее распространён в земной коре (320 ppm, в основном карбонаты), чем в биосфере (~230,000 ppm).
Более того, возможность превращения литосферы в наномеханизмы не является главным поводом для беспокойства, поскольку обычные скалы содержат относительно мало источников энергии. Например, содержание естественных радиоактивных изотопов в скальных породах земной коры имеет значительные разброс, как функция их геологического происхождения и истории региона, но в основном находится в пределах 0.15-1.40 милиГр/год mGy/yr [7], давая мощность порядка 0.28-2.6 ;10-7 Вт/m3, в предположении, что горные породы имеют плотность, приблизительно равную средней земной плотности (5522 кг/м3 [5]).
Этого крайне недостаточно для питания нанороботов, способных к значительной активности; современные конструкции наномашин в основном требуют энергетических мощностей порядка 10*5-10*/9 Вт/m3 для того, чтобы достичь эффективных результатов [6]. (Биологические системы обычно функционируют с мощностями 10*2-10*6 Вт/m3 [6].)Солнечная энергия не доступна под земной поверхностью, и средний поток геотермального тепла составляет только 0.05 Вт/m2 на земной поверхности [6], что составляет только малую часть от солнечной энергии.
Гипотетические абиотические запасы нефти в земной коре [16], вероятно, не могут дать достаточной энергии для роста наномассы репликаторов по причине отсутствия окислителей глубоко под землёй, хотя были описаны потенциально большие популяции геобактерий [10-16], и в принципе некоторые необычные, хотя весьма ограниченные бактериальные источники энергии тоже могут быть заняты нанороботами.
Например, некоторые анаэробные бактерии используют металлы (вместо кислорода) в качестве акцепторов электронов [13], превращая железо из минералов вроде пироксена или оливина в железо в более окисленной форме в магнитных минералах вроде магнетита и маггемита, и используют геохемически возникающий водород, чтобы превращать СО2 в метан [11]. Подземные бактерии в отложениях Атрим Шейл производят 1.2 ;10*7 м3/ день природного газа (метана), потребляя остатки водорослей возрастом 370 млн. лет [17].
Также проводились эксперименты по биорекультивации в фирме Envirogen и в других, в ходе которых питающиеся загрязнениями бактерии намеренно вводились в землю, чтобы метаболизировать органические яды; в ходе полевых исследований выяснилось, что трудно заставить бактерии двигаться сквозь подземные водоносные слои, поскольку негативно заряженные клетки склонны склеиваться с позитивно заряженными оксидами железа в почве [18].
Однако главная тревога относительно экофагии состоит в том, что неудержимое распространение нанороботов-репликаторов или «реплиботов» превратит всю биосферу на поверхности Земли (то есть экосистему всех живых организмов на поверхности Земли) в искусственные материалы некого рода – особенно, материалы вроде них самих, иначе говоря, в ещё большие количества самореплицирующихся наноробтов.
Поскольку продвинутые нанороботы могут быть сконструированы в основном из богатых углеродом алмазоподобных материалов [4], и поскольку ~12% всех атомов в человеческом теле (что типично для биологии в целом) – это атомы углерода, или ~23% по весу, запас углерода во всей земной биомассе может оказаться достаточным для самопроизводства конечной массы реплицирующихся алмазоидных нанороботов порядка ~0.23 Mbio, где Mbio – полный вес земной биомассы.
В отличие от большинства естественных материалов, биомасса может служить как источника углерода, так и источника энергии для репликации наномашин. Нанороботы-экофаги могут считать живые организмы в качестве естественных накопителей углерода, а биомассу – в качестве ценной руды для добычи углерода и энергии. Разумеется, биосистемы, из которых выделен весь углерод, больше не могут быть живыми, но вместо этого будут безжизненной химической грязью.
Другие возможные сценарии.
Были обнаружены четыре других сценария, которые могут привести непрямым образом к глобальной экофагии. Мы их рассмотрим ниже. Во всех случаях раннее обнаружение кажется возможным при достаточном уровне подготовки, и адекватная защита легко представима при использовании молекулярных нанотехнологий сопоставимой сложности.
Серый Планктон.
Существование 1-2 ;10*16 кг [24] подводных запасов углерода на материковых окраинах в виде клатратов метана и подобного же количества (3.8 ;10*16 кг) растворённого в воде углерода в форме CO2 представляет собой запас углерода более чем на порядок больший глобальной биомассы.
Метан и CO2 в принципе могут реагировать, образуя чистый углерод и воду, плюс 0,5 МДж/кг энергии. (Некоторые исследователи изучают возможность уменьшить эффект парниковых газов, закачивая жидкий [44] или твёрдый [45] CO2 на дно океана, что потенциально может облегчить задачу морским реплиботам по метаболизму запасов метана.)
Кислород также может быть транспортирован с поверхности в микробаках под давлением посредством системы транспорта, основанной на плавучести, в которой превращение хлатрата метана в наномассу будет происходить на морском дне. Последующая колонизация богатой углеродом наземной экосистемы огромной и голодной массой выросших на морском дне репликаторов называется сценарием «серого планктона».
(Фитопланктон, имеющий размеры в 1-200 микрометров, состоит из частиц наиболее ответственных за изменение оптических свойств океанской воды по причине сильного поглощения этими клетками голубых и красных частей оптического спектра [37].)
Если конроль не будет вестись около морского дна во время основного цикла репликации нанороботов, то естественное отношение числа живых клеток к числу нанороботов окажется больше на много порядков величины, что требует более тщательных усилий по подсчёту. Осуществляющие подсчёт нанороботы могут быть использованы для обнаружения, отключения, опрыскивания или разрушения устройств серого планктона
Серая пыль (Поедатели воздуха - Aerovores)
Традиционные конструкции алмазоидной наномашинерии [4] используют 8 основных химических элементов, при этом все они присутствуют в атмосфере в значительных количествах [46]. (Кремний присутствует в воздухе в виде микроскопической пыли, которая содержит ~28% Si в случае скальных пород [5], при средней концентрации пыли в атмосфере ~0.0025 mg/m3.) Потребность в относительно редких в атмосфере элементах значительно ограничивает потенциальную наномассу и скорость роста летающих репликаторов.
Однако отметьте, что одна из классических конструкций наноробота имеет более 91% CHON по весу. И хотя это будет крайне трудно сделать, теоретически возможно, что репликаторы будут сделаны почти целиком из CHON, и в этом случае такие устройства могут реплицироваться относительно быстро с использованием только атмосферных ресурсов и солнечную энергию. Всемирное покрывало из летающих в воздухе репликаторов или «аэроворосов» (воздухоядных), которое блокирует весь солнечный свет, было названо сценарием «серой пыли» [47]. (Уже было несколько экспериментов с выпуском в воздух рекомбинантных бактерий [48].)
Наиболее эффективной стратегией борьбы с ними будет выброс в воздух несамореплицирующихся нанороботов, снабжённых клейками микро неводами.
В качестве альтернативного метода борьбы легко можно представить летающие или базирующиеся на земле системы атмосферной фильтрации, которые позволят осуществлять более быструю фильтрацию. Например, поскольку сила тяги изменяется пропорционально квадрату скорости при увеличении размеров ячейки сетки в 10 000 раз при снижении скорости в 100 раз, суммарная сила тяги остаётся неизменной, но полное прокачивание атмосферы происходит в 100 раз быстрее, например, за ~15 минут.
Серый лишайник.
Колонии грибов и водорослей в симбиозе, известные как лишайники (которых некоторые называют формой подвоздушной биоплёнки) находятся среди первых растений, которые начинают расти на голом камне, помогая формированию почвы путём разъедания скал [55]. Микробные сообщества литобионтов, такие как корковые скальные лишайники, проникают в минеральные поверхности на глубины до 1 см, используя комплексное растворение, селективный транспорт и процессы рекристаллизации, иногда называемые термином «биологическое выветривание» [56].
Колонии эпилитических (живущих на поверхности скал) микроскопических бактерий создают слой патины толщиной 10 микрон на скалах в пустынях (называемой «пустынная ржавчина» [57]) и содержат следовые количества оксидов Mn и Fe, которые помогают обеспечить защиту от тепла и УФ-радиации [57-59].
В теории, реплицирующиеся нанороботы могут быть почти полностью сделаны их неалмазоидных материалов, включая неуглеродные химические элементы, такие как кремний, алюминий, железо, титан и кислород. Последующая экофагия живущих на поверхности живых существ злонамеренно запрограммированной популяцией неуглеродных эпилитических репликаторов является сценарием «серого лишайника».
Непрерывный прямой учёт образцов с земной поверхности почти наверняка обеспечит ранее обнаружение, поскольку минералогические нанороботы будут легко отличимы от инертной скалы и от органических микробов в верхних 3-8 см почвы.
Злонамеренная экофагия.
Более опасные сценарии включают в себя экофагические атаки, которые предприняты не для превращения биомассы в наномассу, но, в первую очередь, для уничтожения биомассы. Оптимальная злонамеренная стратегия экофагической атаки, по-видимому, включает двухфазный процесс.
На первой фазе начальные семена реплиботов широко распространяются в окрестностях биомассы, на которую они нацелены, реплицируясь максимально скрытным образом до некоторого критического размера популяции и потребляя материал местной окружающей среды, чтобы набрать наномассу. На второй фазе уже большая популяция реплиботов прекращает размножение, и действует исключительно ради своей главной цели – разрушения. В общем, эта стратегия может быть описана как Строить/ Разрушать.
В фазе строительства опасных «злоботов» ("badbots"), предполагаемые их технологические эквиваленты, защитные «доброботы» ("goodbots") имеют, по крайней мере, три важных тактических преимущества перед своими соперниками:
1. Подготовка – защитные агентства могут заранее произвести и накопить подавляюще большие количества защитных инструментов (желательно, не самореплицирующихся), то есть доброботов, которые могут быть немедленно размещены по первому признаку угрозы, с минимальным дополнительным риском для среды.
2. Эффективность – в то время как злоботы должны одновременно реплицироваться и защищать себя от атак (активно или сохраняя невидимость), доброботы могут сконцентрироваться исключительно на атаке злоботов (например, по причине своего подавляющего численного превосходства при раннем размещении) и в силу этого иметь меньшие операционные расходы и более высокую эффективность в достижении своих целей, при прочих равных.
3. Эффект рычага – в отношении материалов, энергии, времени и сложности меньше ресурсов, вообще говоря, требуется, чтобы ограничить, ослабить или разрушить сложную машину, чем требуется, чтобы построить или реплицировать настолько же сложную с нуля (например, одна маленькая бомба может уничтожить большую фабрику по производству бомб; одна маленькая ракета может уничтожить большой корабль).
Наиболее выгодно бороться со злонамеренной угрозой экофагии, когда она всё ещё находится на своей стадии строительства. Это требует предвидения и преданности интенсивному контролю со стороны оборонных ведомств.
Заключение и рекомендации для государственной политики.
Наименьший возможный биоядный нанорепликатор имеет молекулярный вес ~1 гигадальтона (1 дальтон примерно равен массе атома водорода) и минимальное время репликации порядка 100 секунд, что в теории позволяет глобальной экофагии закончится всего на всего за примерно 10 000 секунд. Однако такое быстрое реплицирование создаёт немедленно обнаружимую температурную подпись, позволяющую быстро разместить эффективные оборонительные инструменты – до того, как будет нанесён значительный ущерб экосистеме.
Такие оборонительные инструменты будут генерировать своё собственное тепловое загрязнение во время оборонительных операций. Это не должно ограничить защитную стратегию значительным образом, поскольку опрыскивание, отключение и разрушение работающего нанорепликатора должно потреблять гораздо меньше энергии, чем потребляется нанорепликатором в течение одного цикла репликации, и, следовательно, такие оборонительные операции являются по сути эндотермическими.
Экофагия, которая происходит на уровне порога современного климатического обнаружения, добавляя примерно ~4°C к глобальному потеплению, может потребовать ~20 месяцев на своё завершение, и этого времени достаточно для раннего предупреждения о необходимости изготовить эффективную защиту.
Экофагия, которая развивается достаточно медленно, чтобы избежать лёгкого обнаружения с помощью мониторинга температуры, потребует много лет для своего завершения, и всё же может быть замечена с помощью контроля на местах, и может быть, по крайней мере, частично преодолена благодаря более быстрому росту биомассы в силу естественных гомеостатических компенсаторных механизмов, присущих земным экосистемам.
Непрямая экофагия, выполняемая с помощью популяции реплиботов, заранее выращенных в небиологическом субстрате, может быть избегнута благодаря тщательному термическому мониторингу и прямому взятию образцов из соответствующих земных ниш с целью поиска растущих и возможно опасных популяций нанороботов на стадии пред-экофагии.
Конкретные рекомендации для государственной политики, исходящие из результатов проведённого анализа, включают:
1. Немедленный международный мораторий на все эксперименты в области искусственной жизни, выполняемые на небиологических носителях. В этом контексте «искусственная жизнь» определяется как автономно питающиеся репликаторы, за исключением чисто биологических реализаций (которые уже покрыты рекомендациями Национального института здоровья [65] и тактически применяются во всём мире), а также за исключением программных симуляций, которые носят исключительно подготовительный характер и должны продолжаться. Альтернативные «врождённо безопасные» стратегии репликации, такие как «широковещательная архитектура» [66], уже хорошо известны.
2. Непрерывной всеобъемлющее наблюдение земной поверхности в инфракрасных лучах с геостационарных спутников, как для того, чтобы контролировать имеющиеся запасы биомассы, так и для обнаружения (и последующего расследования) любых быстро растущих искусственных горячих точек. Это может быть расширением нынешних или предлагающихся систем мониторинга Земли (например, системы мониторинга Земли НАСА [67] и программ удалённого наблюдениями за болезнями [93]), изначально созданных для изучения и предсказания глобального потепления, изменений в землепользовании и так далее – изначально использующих не наномасштабные технологии. Другие методы обнаружения также возможны и требуются дальнейшие исследования, чтобы идентифицировать и правильно рассчитать полный список альтернатив.
3. Инициация долговременной исследовательской программы с целью обретения знаний и возможностей, необходимых для противодействия репликаторам-экофагам, включая построение сценариев и анализ угроз с численными симуляциями, анализ мер и контрмер, теорию и проектирование глобальных систем мониторинга, способных быстро детектировать и реагировать, протоколы определения свой-чужой, и, в конце концов, конструирование адекватных нанороботных системных оборонительных возможностей и инфраструктуры.
Связанная с этим долговременная рекомендация состоит в инициации создания глобальной всеобъемлющей системы экосферного контроля на местах, могущей включать в себя возможные сигнатуры активности нанороботов (например, изменения в концентрации парниковых газов), отбор образцов на предмет обнаружения нанороботов на земле, в море и в воздухе, что гарантировано темпом развития новых возможностей молекулярных нанотехнологий.
НОВОСТИ:
 Поведение углеродных нанотрубок в живых клетках
Британские исследователи проследили за поведением нанотрубок в клетках человека.
Фотолиз воды на гетероструктурах ядро/оболочка CdS/TiO2 – следующий шаг к водородной энергетике 
С тех пор, как было открыто явление фотоэлектрохимического разложения молекул воды на составляющие (водород и кислород) на электродах из n-TiO2, фотолиз, основанный на применении полупроводников, стал рассматриваться учёными как будущая основа водородной энергетики. Однако только 2-3 % солнечного света может быть использовано по прямому назначению вследствие довольно широкой запрещённой зоны TiO2 (3.0-3.2 эВ).
Группа исследователей из Китая приблизилась к решению этой практически важной проблемы, увеличив плотность фототока в несколько раз с помощью создания гетероструктуры типа ядро/оболочка CdS/TiO2.
 Солнечный синтез наноматериалов
Солнечный свет был использован для получения неорганических фуллеренов.
Новые нанопипетки - новые возможности 
Исследователи из США предложили довольно интересный способ изготовления углеродных нанопипеток.
Цитата
...В этом году нанотехнологиям была посвящена треть конференции — интерес к ним у ученых возрос пропорционально интересу властей, которые согласны выделять на них «большие деньги». По словам организаторов, «это не случайно». ...
 Наночастицы помогают изучать ДНК
Определение специфических последовательностей ДНК при помощи гибридизации с комплементарным меченым зондом весьма распространено в биодиагностике. Значение метода сложно переоценить, и поэтому его усовершенствование занимает умы многих исследователей. Ученые из Великобритании предложили использовать олигонуклеотидные зонды, сшитые с золотыми наночастицами.
Наномалинки с управляемой смачиваемостью 
Пекинские исследователи предложили простой способ синтеза покрытий из наномалинок диоксида титана, способных при освещении ультрафиолетом превращиться из супергидрофобных в супергидрофильные.
 Платиновые наносети
Группа исследователей из США разработала метод получения трехмерных сетей, образованных нанопроводами платины.
Обнаружение патогенов с помощью магнитных наночастиц 
Группа ученых из Толедо предложила способ, как при помощи одной процедуры и определить загрязненность среды бактериями, и избавиться от них. Ученые воспользовались свойством многих бактерий прикрепляться к углеводам на поверхности клеток млекопитающих, но вместо клетки предоставили им для связывания магнитные наночастицы, покрытые D-маннозой. С помощью предложенного метода можно не только определить присутствие бактерий в среде, но также и удалить их.
Все лекарства в одной частице
Американские ученые придумали способ контролируемого последовательного высвобождения различных лекарств из одних и тех же наночастиц. Для этого они воспользовались свойством суперпарамагнитных наночастиц разогреваться в переменном электромагнитном поле и способностью двуцепочечных молекул ДНК плавиться при нагревании.
 Низкотемпературный рост одностенных углеродных нанотрубок
До недавнего времени получение одностенных углеродных нанотрубок вызывало ряд проблем. Однако группе учёных из Кембриджа удалось осуществить рост нанотрубок на подложке с трёхслойным катализатором (Mo\Al\Fe). При этом температура подложки достаточно не высока, порядка 500-600˚С, а "прекурсором" является этилен, что даёт возможность сделать этот метод применимым для синтеза нанотрубок в промышленных масштабах.
Источник: www.nanometer.ru
Биотехнологии
Стволовые клетки в терапии инфаркта
Инъекции взрослых стволовых клеток в миокард после инфаркта приводят к восстановлению сердечной мышцы и, как следствие, к значительному улучшению сердечных функций. В перспективе использование подобных клеток может позволить избежать развития сердечной недостаточности после инфаркта.
 Стволовые клетки для терапии инсульта
Исследователи из ООО «Транс-Технологии» (Санкт-Петербург) и Института Экспериментальной Медицины (ИЭМ) в экспериментах на крысах определили возможности клеточной терапии в случае инсульта. Было показано, что внутривенная инъекция мезенхимных стромальных клеток костного мозга (ММСК) способствует восстановлению кровоснабжения мозга и предохраняет нервные клетки от гибели.
 Получение стволовых клеток из фибробластов кожи.
В ноябрьском номере журнала Science была опубликована работа исследователей из университета Висконсин-Мэдисон, которым удалось методом генетического репрограммирования получить из фибробластов кожи клетки, по своим характеристикам неотличимые от эмбриональных стволовых клеток (ЭСК).
 Разработан метод наблюдения за химическими реакциями в отдельно взятой клетке
В Калифорнийском Университете (г. Беркли, США) группой исследователей под руководством профессора Л. Ли был разработан метод, позволяющий при помощи абсорбционной спектроскопии в реальном времени наблюдать за химическими реакциями в отдельно взятой живой клетке, не разрушая ее.
Источник: журнал "Коммерческая биотехнология"
Имплантат узнаёт и отбирает клетки из кровотока
Представьте себе маленькое терапевтическое устройство, помещённое в кровоток, которое отбирает из него определённые клетки и накапливает их или просто передаёт им некий биохимический сигнал. Неужели опять нанобот? Нет. Перед нами продукт биоинженерии: виртуозная комбинация правильных веществ в правильном месте.
И это ещё не всё...
Источник: membrana
 КЛОНИРОВАНИЕ
Руководитель команды ученых, создавших клонированную овцу Долли, решил отказаться от дальнейших попыток клонирования человеческого эмбриона. Отныне профессор Ян Уилмут (Ian Wilmut) будет заниматься созданием стволовых клеток из фрагментов кожи взрослого человека.
Методика генетического модифицирования взрослых клеток с целью превращения их в исходный материал для других тканей и органов была разработана специалистами Киотского университета. По мнению Уилмута, с появлением новой методики необходимость в использовании человеческих эмбрионов отпадает.
Уилмут подчеркнул, что его решение основано не на этических, а на научных соображениях. Ученый и его коллеги из Эдинбургского университета пришли к выводу, что новая методика является значительно более перспективной, чем использование эмбриональных клеток. По его словам, они решили пойти по пути японских ученых, невзирая на то, что исследование проводилось исключительно на мышах.
Конечной целью исследования является выращивание тканей, которые могут быть использованы для трансплантации взамен "изношенных" органов, сообщил Уилмут. По его мнению, на доработку методики понадобится пять лет. После этого она станет приемлемой - как с научной, так и с этической точки зрения - альтернативой терапевтического клонирования эмбрионов, полагает ученый.
Источник: www.medportal.ru
Турецкие генетики объявили, что в стране родилась первая клонированная овца. Животное, которое назвали Оялы, появилось на свет в ветеринарной клинике Стамбульского университета в среду, сообщает РИА "Новости" со ссылкой на газету "Радикал".
Проект по клонированию овец стартовал в Турции в 2005 году, руководила работами профессор Стамбульского университета Сема Билькер. Как рассказывает Билькер, восьми овцам для вынашивания были пересажены 69 клонированных эмбрионов. В итоге забеременели только две овцы, и только от одной из них в результате кесарева сечения родилась первая клонированная овечка.
Первая в мире клонированная овца Долли появилась на свет в Шотландии в 1996 году. Прожила она недолго - 6,5 лет - и умерла от легочной недостаточности. После этого ученые во всем мире принялись активно экспериментировать с клонированием других животных. В частности, к настоящему моменту специалисты смогли клонировать собак, кошек и коров. В марте текущего года генетикам из Южной Кореи удалось клонировать волков, японские и китайские исследователи объявили об успешном клонировании свиней, американские ученые клонировали обезьян, а специалисты из Малайзии намереваются клонировать кожистых черепах.
http://science.compulenta.ru/340386/
 Один шаг до клонирования
Ученые из Корнельского университета, Нью-Йорк, создали технологию, позволяющую женщинам с нарушением репродуктивной функции зачать генетически родного ребенка. Прежде таким женщинам имплантировали оплодотворенную яйцеклетку донора, и ребенок получал именно донорскую ДНК.
Новый метод можно охарактеризовать как «клонирование наполовину». Из донорской яйцеклетки удаляется ядро, содержащее генетический материал, и вместо него имплантируется соматическая (неполовая) клетка матери. Этот этап - перенос ядра - является основой клонирования, и если полученной яйцеклетке дать развиться, на свет появится клон-копия матери. Если же нужно создать не клон, а готовую к оплодотворению сперматозоидом яйцеклетку (именно такую задачу ставили ученые), из нее нужно удалить половину генетического материала и оставить лишь единичный набор хромосом. Что и было достигнуто с помощью короткого электрического разряда, разделившего ядро имплантированной соматической клетки. Половину ядра затем удалили, а яйцеклетку оплодотворили.
Эффективность технологии невелика - лишь немногие из 150 яйцеклеток начали развиваться. По словам ученых, прежде чем метод хотя бы попытаются ввести в клиническую практику, его еще нужно будет протестировать на животных. Впрочем, низкая эффективность – не единственная проблема. Как нетрудно догадаться, похожесть технологии на клонирование не обещает ей скорого распространения.
Дмитрий Томилов (По материалам BBC News)
ЕЩЕ РАЗ О ПРОРЫВЕ…
Благодаря новейшему методу ученые впервые смогли создать десятки клонированных эмбрионов, "оригиналами" которых являются взрослые обезьяны. Благодаря этому в перспективе возможно использование той же методики для клонирования эмбрионов человека.
Усилия по клонированию эмбрионов человека в научных целях наталкиваются на такие препятствия, как технические проблемы, сомнения в подлинности исследований и споры об этичности подобной практики. Но новый метод сулит революционно-новый уровень эффективности превращения яйцеклеток человека в клонированные эмбрионы в научных лабораториях.
Ученым впервые удалось создать жизнеспособные клонированные эмбрионы из тканей взрослого примата – в данном случае 10-летнего самца макаки-резус. Ожидается, что в скороэта группа опубликует результаты своих исследований.
Ученые также продемонстрируют, что им удалось извлечь из тканей некоторых клонированных эмбрионов стволовые клетки и стимулировать развитие этих клеток эмбриона в лабораторных условиях, в результате которого они превратились во взрослые клетки сердца и нейроны мозга.
Эту новость радостно встретят далеко не во всех кругах. Противники клонирования будут утверждать, что новый метод манипуляций с яйцеклетками приматов для повышения эффективности клонирования повлечет за собой активизацию попыток создания – и уничтожения – клонированных эмбрионов человека в научных целях.
Хотя в Великобритании закон запрещает помещать подобные клонированные эмбрионы в матку женщины, многие также опасаются, что относительная легкость клонирования на материале клеток кожи взрослого человека увеличивает вероятность применения этого метода для создания клонированного ребенка. В 2004 году южнокорейские ученые сообщили, что впервые создали клонированный эмбрион человека, но в 2006 году результаты были аннулированы, когда выяснилось, что основной автор исследования Ву Сук Хонг их фальсифицировал.
Был всего один документированный случай существования клона человека в форме эмбриона, но через несколько дней он умер и стволовых клеток не продуцировал. Покамест результаты этого эксперимента не повторены.
По некоторым сведениям, ученые, осуществлявшие последние опыты на приматах, пытались имплантировать около 100 клонированных эмбрионов в матки около 50 суррогатных матерей – самок макаки-резуса, но добиться рождения клонированного потомства им пока не удалось.
Правда, один опытный ученый, участвующий в исследования, говорит, что это, возможно, просто невезение – например, для создания овечки Долли (первого клона взрослого млекопитающего) потребовалось 277 попыток.
Исследованиями руководит ученый Шухрат Миталипов, уроженец России, работающий в Орегонском национальном центре исследования приматов (Бивертон). Миталипов – один из основоположников новаторского метода обращения с яйцеклетками приматов во время процедуры клонирования, предполагающей, что каждая яйцеклетка "сплавляется" с ядром, взятым из клетки кожи взрослого примата.
Миталипов сказал, что ничего не может говорить об этом исследовании, пока его данные не будут опубликованы журналом Nature. Но на научной конференции в нынешнем году он говорил коллегам, что получил две партии стволовых клеток от 20 клонированных эмбрионов, и анализы показали, что речь идет об истинных клонах.
Профессор Алан Трунсон из Университета Монэш (Австралия) отметил, что достижения Миталипова являют собой давно ожидавшийся прорыв. Хотя попыток было много, никому не удавалось создать клонированные эмбрионы приматов из зрелых клеток, хотя для десятков других видов животных, не принадлежащих к приматам, это сделано. "Это "концептуальное доказательство" для приматов. Некоторые считали, что обезьяны – и люди – чересчур сложный материал, но те из нас, кто работает с такими животными, как овцы и коровы, полагали, что вероятность успеха станет примерно такой же, как и наши достижения при опытах над этими видами", – сказал профессор Трунсон.
"Данные Миталипова это подтверждают, – добавил он. – Необходимые технические навыки освоены, и теперь мы можем пойти дальше и задуматься, чего, возможно, удастся добиться на материале человека".
Профессор Дон Вулф, недавно ушедший на пенсию с поста главы лаборатории в Орегонском национальном центре исследования приматов, сказал, что новый метод не предполагает использования красок и ультрафиолетового излучения – все это, по-видимому, наносит вред яйцеклеткам приматов.
"Поначалу мы пытались применять этот метод к обезьянам и, сами того не подозревая, одновременно фактически наносили урон яйцеклеткам. Поэтому одним из ключевых моментов было изъятие этого этапа из процедуры", – сказал профессор Вулф.
"Теперь мы можем с вполне эффективной частотой получать клонированные бластоцисты обезьян – по крайней мере, эта частота достаточна, чтобы мы могли изучать клонированные бластоцисты", – добавил профессор Вулф.
Команда исследователей из Орегона в сотрудничестве с группой ученых из Китая на данный момент создала около 100 клонированных эмбрионов, которые были имплантированы примерно 50 самкам макаки, но донашивание плода в течение полного срока беременности не было достигнуто ни разу, сообщил Вулф.
"Возможно, нам пока просто не везет. Может быть, лишь одна на 20-30 клонированных бластоцист является "нормальной", так что мы просто не ввели их в организм животного-реципиента в подходящий момент для имплантации и беременности", – заметил Вулф.
"Теперь мы будем концентрировать усилия на терапевтическом клонировании и использовании видов приматов, кроме человека, как парадигмы терапевтического клонирования – выяснять, что, возможно, удастся сделать в клинических условиях", – сказал Вулф.
"Мы занялись этим первые, хотя у этого направления запятнана репутация – из-за фальсифицированных данных исследований, которые поступили из Южной Кореи. Тут не проверишь, но, возможно, работа южнокорейцев все-таки имела определенную ценность. Но наше исследование станет первым документированным случаем терапевтического клонирования на материале приматов", – добавил он.
Краткая история клонирования
Метод клонирования обезьян – в сущности, тот же, благодаря которому была создана овечка Долли. Ядро здоровой неоплодотворенной яйцеклетки вынимается и на его место внутрь яйцеклетки помещается другое ядро зрелой клетки кожи взрослого животного. Благодаря четко рассчитанному времени воздействия и применению импульсов электрического тока можно создать эмбрион, который будет генетическим клоном донора кожи. Эмбрионы, созданные таким способом, возможно импланитировать в матки суррогатных матерей для рождения клонированных животных. В Великобритании и многих других государствах так называемое "репродуктивное клонирование" человека запрещено законом. Однако оно применялось к целому ряду видов животных, в том числе:
- Крупный рогатый скот: Успешно клонированы многие виды домашнего скота. В результате первой попытки клонирования вымирающего вида на свет появился Ной, представитель редкого вида буйволов-гауров, клонированный в США в 2001 году. Он умер спустя двое суток после рождения.
- Мышь: Кумулина – мышь обыкновенная бурая домовая – была клонирована из клеток взрослой особи в Гавайском университете в 1997 году. Она дожила до взрослого возраста и дважды приносила потомство. Умерла в мае 2000 года.
- Лошадь: Первая клонированная лошадь родилась в Италии в мае 2003 года. Ее назвали Прометея.
- Кошка: Клонированная кошка по имени Копикэт родилась в 2002 году в Техасе. В 2006 году она забеременела естественным путем и в сентябре того же года родила троих котят.
- Собака: Снуппи, рожденная в Южной Корее. Анализы ДНК развеяли сомнения в подлинности этого клона. Та же группа исследователей, используя тот же метод, клонировала двух волчат, которых назвали Снувулф и Снувулффи. Там же родились клонированные афганские борзые, которых назвали Бона, Пис ("Мир") и Хоуп ("Надежда").
Источник: Inopressa.Ru
Крионика
Автор: Валерия Прайд.
Сегодня фактически осуществляется уже седьмое крионирование в России.
Если считать и необычный случай хранения человека в контейнере с формалином. Для этого просто пока нет иного названия. Точнее, название-то есть: химическая фиксация. Но смысл и крионики, и химической фиксации один: сохранить человека, информацию о его личности хоть в каком-то виде для последующего оживления. Ввиду развития нанотехнологий, шанс есть и у химически зафиксированных людей.
Мы в Криорусе и этот случай считаем крионированием - для простоты.
И вот - седьмой. Предыдущий был 2 месяца назад. Учащается. И в этом случае - своя специфика: люди не относятся серьезно к крионике. Обративштйся к нам человек просто хочет без изменений сохранить тело своего отца. Смешно видеть такую ограниченность. Наверное, он никогда просто об этом серьезно не думал... Разберется.
Кстати, уже подряд второй раз заказчиком является человек с медицинским образованием. Тенденция или случайность?
Источник: http://www.kriorus.ru.
Чипизация и Киборгизация
 Пентагон имплантирует микрочипы солдатам в мозги
Министерство обороны США профинансировало контракт на разработку специальных микрочипов, которые можно будет имплантировать в мозги солдатам и постоянно отслеживать состояние их здоровья. На своём ноутбуке офицер будет видеть, сколько процентов здоровья осталось у каждого бойца, так что сможет эффективнее распоряжаться имеющимися силами. Контракт на разработку имплантантов в размере $1,6 млн отдан Центру микроэлектроники, биосенсоров и биочипов.
Биочипы InVivo будут работать 24 часа в сутки, постоянно передавая в центр информацию об уровне глюкозы и холестерола в крови, а также другие параметры. Сами солдаты не очень благоприятно восприняли эту информацию — они боятся, что состояние их здоровья будут отслеживать даже в свободное время, то есть ни напиться, ни покурить травку они не смогут незаметно от начальства.
Первая задача биочипов — спасение жизней. В бою очень важно вовремя оказать первую помощь раненому солдату, чтобы он не умер от потери крови. Чип-имплантант точно и быстро показывает текущее состояние человека.
Впрочем, всеобщая «киборгизация» американской армии случится нескоро. Первые испытания чипа на людях начнутся только через пять лет, а опыты на солдатах — примерно через шесть лет.
Читать оригинал на www.habrahabr.ru
Японцы увеличат скорость работы чипов в 10 раз
В ближайшие годы японские ученые, совместно со своими коллегами из других стран, планируют выпустить новый тип транзистора – с окружающим затвором. По данным специалистов, чипы на базе нового транзистора будут работать в 10 раз быстрее современных решений кремниевой промышленности, выделять меньше тепла и дешевле стоить.
Основанная в 2004 г. японская исследовательская компания Unisantis Electronics в ближайшее время собирается разработать новый транзистор — базовый элемент любой интегральной схемы, — использование которого позволит увеличить скорость работы современных чипов в 10 раз.
Новая разработка получила название «транзистор с окружающим затвором» (Surrounding Gate Transistor, SGT) и — как утверждают ученые — является первым в мире транзистором, расположенным в трехмерном пространстве. Транзистор состоит из вертикального кремниевого стержня, окруженного ячейками памяти, электрическими контактами и другими элементами. Коллектор, эмиттер и база транзистора находятся в 3D-пространстве, а не в двумерной плоскости, как сейчас. По словам инженеров, такая конструкция значительно сокращает дистанцию, которую в процессе функционирования чипа должны преодолевать электроны. Использование таких транзисторов в будущем позволит десятикратно увеличить скорость работы чипов, а также понизить их тепловыделение. Тактовая частота процессоров на базе SGT сможет достигать 20 и даже 50 ГГц. Кроме того, по словам ученых, новые чипы на базе транзисторов с окружающим затвором будут дешевле по сравнению с нынешними продуктами.
Для создания нового транзистора компания Unisantis объявила о начале сотрудничества с сингапурским Институтом микроэлектроники (Institute of Microelectronics). В ближайшее время будет сформирована рабочая группа, которая включит более 30 специалистов из Сингапура, Китая, Кореи, Малайзии и Тайваня. Ее возглавит главный технический директор Unisantis, профессор Фуджио Масуока (Fujio Masuoka), который известен, прежде всего, как изобретатель энергонезависимой флэш-памяти, используемой ныне в тысяче устройств по всему миру. Институт микроэлектроники обеспечит команду необходимыми знаниями в области изготовления полупроводников по технологии CMOS, а также предоставит современное техническое оснащение. Совместная работа будет длиться на протяжении следующих двух лет и, в случае необходимости, продолжится дальше.
Тактовая частота процессоров на базе транзистора SGT сможет достигать 50 ГГц
«В плане размера и скорости работы потенциала SGT будет достаточно на протяжении следующих 30 лет, пока не будет достигнуты его теоретические границы», — заявляет Масуока. По его словам, разработка такого транзистора велась им на протяжении 20 лет.
Источник: www.CNews.ru
 Разрабатывается технология производства чипов нового поколения
Компания IBM совместно с партнерами по разработке - AMD, Chartered Semiconductor Manufacturing, Freescale, Infineon и Samsung - объявили о крупном достижении в создании технологии производства микросхем по 32-нм технологическому процессу.
Впервые о подходе, использующем в качестве подзатворного изолирующего слоя веществ с высокой диэлектрической проницаемостью, IBM и ее партнеры сообщили в январе текущего года. Сообщение было воспринято как одно из крупнейших достижений в полупроводниковой технологии за последние полвека.
До сих пор при производстве микросхем используют в качестве диэлектрика диоксид кремния, толщина которого в 65-нм технологическом процессе сократилась до 1,2 нм (примерно размер 5 атомов). Однако дальнейшая миниатюризация и сокращение изолирующего слоя ведет к росту тока утечки и, соответственно, диссипации энергии.
Разработчикам из IBM удалось тогда снизить ток утечки на два порядка за счет использования диэлектрика на основе гафния. Изготовленные в настоящее время экспериментальные образцы микросхем оказались на 50% меньше предыдущих, они потребляют энергии на 45% меньше. Эти параметры позволят существенно сократить размеры мобильных устройств и время их эксплуатации до перезарядки. Было продемонстрировано также, что использование новых чипов в качестве микропроцессоров увеличило их производительность на 30%.
IBM совместно с ее партнерами по разработке сообщили также о создании опытного модуля памяти SRAM, выполненного по новой 32-нм технологии. Модуль памяти работает при меньшем напряжении, что позволит значительно увеличить продолжительность работы мобильных устройств - сотовых телефонов, пейджеров, КПК. Разработка готового модуля SRAM - важный показатель готовности новой технологии в целом, сообщает IBM.
Источник: www.CNews.ru
Робототехника
Новый андроид почти не отличим от человека
Японские ученые представили свое новое изобретение - андроида-"женщину", который почти не отличим от человека, сообщает телерадиокомпания Би-би-си.
У андроида по имени Repliee Q1Expo вместо кожи гибкое силиконовое покрытие, а несколько сенсоров и моторов позволяют ему двигаться и реагировать, как человек. Кроме того, он может моргать, и дышать.
В механизме робота - 42 привода, питающихся от воздушного мотора-компрессора, что позволяет ему двигаться подобно человеку.
Чтобы запрограммировать действия робота, специальный компьютер анализировал движения человека, которые стали "шаблоном" движений Repliee Q1Expo.
Разработчик андроида профессор Хироши Ишигуро (Hiroshi Ishiguro) убежден, что когда-нибудь люди будут обманываться, принимая роботов за себе подобных.
"Repliee Q1Expo может взаимодействовать с людьми, она отвечает на прикосновения. Это очень радостно, однако перед нами несомненно еще большой путь, который необходимо пройти", - сказал Ишигуро.
http://www.rian.ru/technology/20071217/92714969.html
Honda выпустила новую версию робота Asimo
Японская компания Honda сегодня представила новую версию своего популярного робота-гуманоида Asimo. Разработчики отмечают, что новая версия машины заметно поумнела и стала пригодной для различных работ по дому или офису.
Напомним, что первая версия Asimo была представлена в 2000 году. С весны 2006 года роботы Asimo начали работать на приеме гостей во всех офисах фирмы. 
Toyota создала робота-скрипача
Японская компания Toyota объявила о создании робота, способного играть на скрипке. Модель оборудована 17 сочленениями, управляемыми с помощью электроники. Гибкие руки и пальцы позволяют ему бережно держать инструмент и водить по нему смычком, сообщает Pink Tentacle.
 Роботы-цветы: новая концепция в создании андроидов
Японский дизайнер Тацуя Мацуи считает, что роботы не обязательно должны быть угловатыми и малопривлекательными. Он полагает, что роботы похожи на цветы. Несколько своих необычных экспонатов, в которых главный акцент сделан на дизайне, он намерен показать публике на выставке Flower Robotics, сообщает The Japan Times.
Simroid: робот-гуманоид для начинающих стоматологов
Некоторое время тому назад Zhelezyaka.com писала о создании ‘подопытного’ робота, имитирующего беременность. Теперь речь пойдет о модели предназначенной для начинающих стоматологов. Устройство, разработанное в японской компании Kokoro, называется незатейливо – Simroid (сокращенно от simulator humanoid).
Это вполне реалистичный гуманои...
В Японии создали идеального робота-сиделку
Специалисты из японского университета Васеда разработали робота, который способен поднимать человека с постели, разговаривать с ним и даже может помочь приготовить ему завтрак, сообщает The Sun.
Гуманоид под названием Twendy one обладает достаточной силой, чтобы поддержать человека, когда тот сидит или стоит. Между тем...
 Hitachi разработала робота-секретаря
Японская компания Hitachi представила робота EMIEW 2 с трансформирующимися ногами. Эта возможность позволяет модели ходить как гуманоид или ездить на четырех колесах.
Робот, который имеет высоту 80 см и массу 13 кг, может использоваться для доставки напитков или для сопровождения гостей в офисе.
Источник: сайт Zhelezyaka.com
Гуманоидным роботам ASIMO нарастили интеллект
Если робот видит, что разминуться на ходу не удастся — он отступает в сторону и пропускает человека первым (фото Honda).
Ходячий робот ASIMO от компании Honda получил новые способности, увеличив свой уровень интеллекта и автономности.
ASIMO считается одной из самых совершенных машин такого рода, не раз демонстрировавших свои способности на публике. При этом, почти не меняясь внешне, робот постоянно совершенствуется — инженеры регулярно добавляют в него новые технологии и, соответственно, навыки и умения.
В последний раз мы рассказывали о том, как этот андроид успешно носил поднос с кофе. Позже, правда, ASIMO оплошал — пару раз упал с лестниц. Но теперь японские специалисты взяли реванш. Как сказано в пресс-релизе компании, робот получил более совершенную технологию "разведки".
Теперь андроид не только получает информацию об окружающей обстановке и обходит неподвижные препятствия, но и предсказывает движение встречных пешеходов (роботов или людей), обнаруженных глазами-камерами (машина вычисляет направление и скорость перемещения визави), и обоснованно выбирает между разными стратегиями, позволяющими разминуться: продолжением движения с обходом встречного индивида и, другой вариант, краткой остановкой с отступлением в сторону, чтобы освободить путь идущему.
Пара ASIMO подаёт напитки на столы в офисе компании. Внизу: ASIMO знает, где расположены его зарядные станции, и не забывает регулярно наведываться к ним, самостоятельно подключаясь к специальному выдвижному разъёму (фото Honda).
Также робота научили управляться с тележкой (столиком) на колёсах, перемещать его в нужном направлении, разворачивать и толкать. Ещё ASIMO отныне самостоятельно подходит к ближайшему зарядному устройству и подключается к сети, как только запас энергии в аккумуляторе падает ниже заданного уровня.
Но едва ли не главное нововведение в том, что теперь несколько роботов ASIMO способны выполнять совместные задачи, координируя свои действия. При этом все андроиды обучены соотносить поставленные перед ними цели с координатами каждого ASIMO в здании и текущим уровнем заряда его батарей, чтобы распределять между собой задачи наиболее оптимальным образом.
В доказательство этих навыков Honda выпустила серию роликов. В них, к примеру, можно увидеть как пара ASIMO согласованно действует, обслуживая посетителей кафе в офисе, как ASIMO обходит своего собрата, когда они идут навстречу друг другу по сравнительно узкому коридору, как робот вежливо пропускает человека, и, наконец, как ASIMO самостоятельно подключается к зарядной станции.
Испытания нескольких поумневших ASIMO начались (и ещё будут продолжены) в реальной обстановке — в штаб-квартире компании, где роботы служат гидами для посетителей, а ещё — официантами.
Источник: Engadget
Информационные технологии
Виртуальная реальность
Реальные деньги виртуальной реальности
В начале 70-х словосочетание "искусственный интеллект" произносили с благоговением: люди надеялись, что "умные машины" полностью заменят их на производстве. Но устройства с использованием искусственного интеллекта все еще остаются довольно экзотическими и по сей день. В 90-е годы появилась концепция виртуальной реальности, которая не менее революционна. Найдут ли себе применение системы виртуальной реальности или их постигнет участь систем искусственного интеллекта? Сможет ли виртуальная реальность приносить доход? В общем, в этой статье мы попытаемся разобраться с реальным будущим виртуальной реальности.
В середине 90-х технологии виртуальной реальности перестали быть объектом научных исследований - соответствующие технологии стали использоваться в промышленности, архитектуре, обучении и других областях человеческой жизни.
В настоящее время в мире существует более 100 крупномасштабных установок виртуальной реальности, которые используются в самых различных областях науки и техники, решая задачи как фундаментальных научных дисциплин, так и в узко специализированных прикладных направлениях. Такие системы имеют большинство ведущих >компаний мира – Boeing, Ford, General Motors, BP и многие другие.
Вычислительные мощности стремительно дешевеют, элементная база тоже, и если 5 лет назад системы виртуальной реальности могли себе позволить только крупные корпорации и стоили они миллионы долларов, то сейчас их можно реализовать на обыкновенных PC и стоят они гораздо дешевле. Также постоянно создаются различные специфические устройства для систем виртуальной реальности, например шлемы виртуальной реальности, кубические(трехмерные) мыши, перчатки, виброполы и т. д. (для большинства классов устройств еще даже нет устоявшихся терминов). При условии их массового выпуска, их стоимость будет невысока и можно будет говорить о использовании систем виртуальной реальности в быту.
Согласно прогнозу британской исследовательской фирмы Frost & Sullivan, к 2005 году виртуальные тренажеры и индустрия развлечений внесут наибольший вклад в оборот систем виртуальной реальности, который достигнет без малого 20 млрд. долларов.
В начале марта 2003 года, ряд ведущих IT компаний создали 3D Consortium. Целью организации "3D Consortium", станет создание технических и программных стандартов 3D устройств, т.е. определение отраслевых стандартов. Главными основателями стали: Samsung, Motorola, Microsoft, Sharp, Itochu Corp., NTT Data Corp., Sanyo Electric Co. Ltd. и Sony Corp. На данный момент в списках консорциума уже значатся 65 почуявших запах прибыли компаний. Любопытный факт, что эти компании имеют отношение не только к компьютерным технологиям, но и к бизнесу как таковому - банки, газеты, рекламные компании и.т.д.
Организаторы 3D Consortium заявляют, что в ближайшие 5 лет рынок 3D устройств увеличится до 25млрд. долларов в год. И если в дело включились такие монстры IT индустрии, то, возможно, так оно и будет.
Виртуальная реальность в промышленности.
Одной из первых на эксперимент по применению виртуальной реальности в производстве решилась американская корпорация General Motors. Риск оказался оправданным: созданный в 1994 году в Детройте центр виртуальной реальности обошелся концерну в 5 млн долларов, а полученная экономия при разработке новых моделей - около 80 млн.
Дело в том, что применение системы виртуальной реальности позволяет убрать из процесса разработки новой модели такие операции, как создание пластилинового макета, продувка модели в натуральную величину в аэродинамической трубе и крэш-тесты. Все эти манипуляции инженеры и дизайнеры производят в виртуальном пространстве, где изменениям подвергается не физический, а электронный прототип нового автомобиля.
Сходным образом решаются и проблемы эргономики салона, компоновки моторного отсека и ремонтопригодности узлов и агрегатов будущей машины. Например, если какой-либо узел оказывается труднодоступным, модель от инженеров вновь поступает к дизайнерам, которые "на лету" корректируют элемент кузова, мешающий подобраться к нужному месту. Затем электронная модель вновь передается инженерам.
Вслед за GM центры виртуальной реальности появились у Volkswagen и Ford. Так компания Ford признает, что внедрение системы виртуальной реальности в своих дизайнерских центрах, в Меркенихе, Германия, и в Дантоне, Великобритания, позволило сократить время разработки новой модели автомобиля с 42 до 24 месяцев. Самым впечатляющим результатом внедрения этой технологии стал автомобиль Audi А3 (Audi входит в состав группы Volkswagen), разработка которого почти полностью велась без использования реальных моделей.
Несколько упрощенно можно сказать, что виртуальная реальность - искусственный мир, существующий внутри компьютера. Модели объектов, функционирующие внутри этого мира (к их числу относится, например, электронный прототип будущего автомобиля и электронная модель аэродинамической трубы, в которой этот прототип "дуют"), могут взаимодействовать не только между собой, но и с человеком или даже группой людей.
Нынешние системы виртуальной реальности, используемые в производстве, - новый этап развития хорошо известных систем автоматизированного проектирования и моделирования. А все новомодные и дорогостоящие приспособления типа проекционных систем виртуальной реальности, виртуального шлема, перчаток, костюмов, которые передают не только изображение, но и звук, и тактильные ощущения, и, кроме того, позволяют смотреть на виртуальную модель со всех сторон, не более чем обычные устройства ввода/вывода информации. Однако системы виртуальной реальности имеют одно принципиальное отличие: ни одна установка автоматизированного проектирования и моделирования не позволяет человеку управлять поведением модели в реальном времени.
Самые дешевые персональные системы виртуальной реальности могут стоить от тысяч до десятков тысяч долларов. Они обычно не допускают возможности коллективной работы, то есть их эффективность невелика. Нет коллегиальности при принятии решений - теряется основное преимущество, возможность организации непрерывного производственного цикла, когда вся подготовительная работа идет в виртуальном мире, а в реальный мир новое изделие попадает уже в виде мелкосерийных образцов.
Полнофункциональная система виртуальной реальности, точнее, центр виртуальной реальности (оборудование и программное обеспечение), стоит от нескольких десятков тысяч долларов до нескольких миллионов долларов. Разработка виртуального мира в зависимости от его сложности и специфичности обойдется от 2-3 до 100 тыс. долларов. Что производство получит взамен? Прежде всего сокращается время разработки. Скажем, применение систем виртуальной реальности в автомобилестроении позволяет сократить время подготовки новой модели к серийному производству с 18 месяцев (в США и Западной Европе) до полугода. При этом значительно сокращается и время на доводку автомобиля: все вопросы по эргономике салона и ремонтопригодности узлов и агрегатов оказываются разрешенными на этапе электронного прототипирования (доводка серийной машины при использовании стандартных технологий занимает от нескольких месяцев до года).
Уменьшение времени разработки приводит к созданию конкурентного преимущества: средний срок жизни модели на конвейере - 2-3 года, и время, затрачиваемое на разработку нового автомобиля или на рестайлинг старого, становится фактором выживания производства в условиях жесткой конкуренции.
Виртуальная реальность применяется и при работе с геоинформационными данными. Так компания Reality AS, купленная недавно Schlumberger Information Solutions (SIS) и Фраунгоферовский Институт Медиакоммуникаций разработали системы виртуальной реальности, которые позволяют создавать уникальную и мощную среду для интерактивного проектирования скважин, оперативного управления геологией и геофизического анализа.
Инструментарий Inside Reality от Reality AS обеспечивает необычный, увлекательный и интуитивный способ работы в геоинформационными данными, где пользователи взаимодействуют с моделью месторождения, используя естественные движения руки и тела, и имитируя ходьбу, указание и выбор объекта. Инструментарий Фраунгоферовского Института Медиакоммуникаций – VR-Geo, использует специальное устройство для управления геоинформационными данными – кубическая мышь, которое имеет 12 степеней свободы и позволяет легко и быстро перемещаться внутри земной коры.
Впечатляющие результаты показал продукт Inside Reality при использования в компании Norsk Hydro. Сокращение до 90 % общего времени проектирования горизонтальных скважин и, как следствие более аккуратного планирования, существенное увеличение нефтедобычи в сравнении со скважинами, спроектированными с применением обычного программного обеспечения.
В общем системы виртуальной реальности применяются в промышленности там, где необходимо работать с трехмерными данными, а это – практически везде, примеров уже достаточно, и они коммерчески оправданы.
Виртуальные развлечения.
Конечно, наиболее наглядным представляется применение систем виртуальной реальности в индустрии развлечений.
Дело в том, что виртуальные миры допускают наличие электронных двойников людей. Управляемые человеком, эти фантомы (для них есть специальный термин – “аватар”) могут жить в виртуальном мире, общаться со своими "коллегами", выполнять разные действия, совместно строить и развивать свой виртуальный мир.
Именно на идее электронных двойников базируются развлекательные комплексы, называемые центрами интерактивной виртуальной реальности. Построены они по принципу кинотеатров, где зрители при помощи систем виртуальной реальности могут стать участниками фильма или игры. Продолжительность сеанса строго ограничена - не более 20 минут. Управление электронным персонажем требует от человека совершенно иной моторики, чем реальные движения. Полное погружение в виртуальный мир происходит уже через 2-3 минуты после начала игры, а 20 минут - тот эмпирически установленный временной рубеж, после которого нарушение нормальных двигательных рефлексов приобретает затяжной характер.
В настоящее время в мире эксплуатируется более десяти центров интерактивной виртуальной реальности, которые несут в себе еще и функции образовательные. Например, можно посетить Древний Египет или погулять по организму человека. Наиболее известны "Центр античной истории" в Греции, "Тематический парк по встрече третьего тысячелетия" в США, лондонский "Виртуальный планетарий" и сеть центров DisneyQuest в США и Западной Европе.
Вложения в центры групповой виртуальной реальности довольно выгодны. Первоначальные затраты на оборудование, программное обеспечение и обучение персонала составляют от нескольких десятков тысяч до одного-двух млн долларов, эксплуатационные расходы - 40-100 тыс. долларов в год (в зависимости от количества виртуальных миров). По статистике центр полностью окупает себя в среднем за один год.
В последнее время во всем мире набирает обороты процессы создания и обмена электронным виртуальным культурным наследием для воссоздания исторических мест и событий, воссоздания и моделирования утерянных культурных памятников. Так например уже существует Виртуальный Стоунхендж, идет большая работа по созданию виртуальных музеев и воссозданию по данным археологических раскопок Древнего Рима, Карфагена и др. исторических памятников . Возможно, в ближайшем будущем можно будет посетить большинство музеев мира и побывать в древних городах, попав в один из Центров виртуального культурного наследия.
В России виртуальных кинотеатров и центров виртуальной реальности пока нет. Хотя общие тенденции развития рынка систем виртуальной реальности говорят о том, что в течение по крайней мере ближайших шести лет именно индустрия развлечений будет приносить самую большую прибыль владельцам виртуальных миров.
Виртуальное обучение, тренажеры и симуляторы.
Разнообразные тренажеры с использованием элементов виртуальной реальности реализованы для танковых частей, военно-морского флота и ВВС.
В гражданской сфере тренажеры и симуляторы существуют практически для всех устройств, требующих человеческого управления.
Системы виртуальной реальности устанавливаются на предприятиях для обучения персонала, занятого на опасных участках производства, например в кузнечных цехах. Компания Motorola умудрилась сэкономить за счет виртуального обучения и создания виртуальных руководств по ремонту своего оборудования несколько миллионов долларов. Компания Boeing смело вкладывает несколько десятков млн. долларов в создание виртуальных инструкций по ремонту своих лайнеров.
Тренажеры и симуляторы, как правило, недешевы, но их использование повышает качество подготовки обучающихся и коммерчески оправдано.
Системы виртуальной реальности и бесконтактная война.
Концепция виртуальной реальности очень любима американскими военными футоролагами, которые разрабатывают будущие модели военный действий. При этом американские военные уже давно вкладывают деньги в разработку и использование систем виртуальной реальности для своих целей, и, надо сказать, не без успеха. Уже сейчас отдельные элементы бесконтактной войны продемонстрированы в ходе боевых действий в Ираке, когда армия США, используя высокоточное оружие и дистанционно управляемые аппараты, наносила удары по иракским войскам, не вступая с ними в непосредственный контакт.
Например, система управления беспилотным самолетом-разведчиком Predator, компании Boeing производится из Дистанционного Центра Управления Боем, являющимся фактически системой виртуальной реальности, который позволяет оператору вести военные действия находясь за сотни километров.
Еще одно очень наглядное и понятное применение виртуальной реальности в военной сфере - тренажеры и симуляторы. Скажем, виртуальные тренажеры использовались ВВС США при отработке боевых вылетов во время войны в Косово. Спутниковая информация о расположении средств ПВО передавалась на компьютер, и пилот совершал "вылет" в условиях, максимально близких к реальным, отрабатывая и запоминая самый безопасный маршрут.
Разнообразные тренажеры с использованием элементов виртуальной реальности реализованы для танковых частей, военно-морского флота и ВВС.
Системы виртуальной реальности применяются специальными силами для борьбы с терроризмом, отработки и моделирования специальных операций.
Например, система “"What if" Scenario Visualization” (система визуализации сценарного моделирования операций) компании EON Reality 
позволяет в реальном времени проводить моделирование, планирование и координацию выполнения операций группой специалистов, по принципу –“ а что, если попробовать другой вариант”. Эта система дает возможность моделировать и планировать нестандартные действия, отрабатывать взаимодействие и координацию специальных групп.
Аналогичные комплексы существуют и для более узких задач, например, безопасность ядерных объектов и противодействие химическим и биологическим атакам.
Виртуальные решения.
В отличие от систем компьютерного моделирования системы виртуальной реальности многофункциональны и позволяют работать в реальном времени. Причем на одном и том же аппаратном и программном обеспечении можно построить виртуальные миры, предназначенные для совершенно разных целей. Внутри виртуального мира можно моделировать не только реальные объекты и взаимосвязи между ними, но объединять реальной связью объекты, не существующие в материальном мире. Или строить мнимые связи для несуществующих объектов. Этим свойством виртуальной реальности активно пользуются бизнесмены при управленческой и маркетинговой деятельности.
Устройство мозга человека таково, что практически каждое понятие связано с неким зрительным образом. При поиске концептуального решения любой задачи мыслительный процесс осуществляется именно на уровне образов, а не на уровне точных вычислений. Если разгрузить память, предоставив человеку возможность манипулировать "реальными" изображениями образов, поиск решений пойдет значительно быстрее, а сами эти решения наверняка окажутся менее стандартными.
Так, например, на одной из фондовых бирж США была внедрена система виртуальной реальности, где рынок ценных бумаг был представлен в виде океана. Высота волны обозначала изменение котировок, погода - внешние условия (политические и экономические). Чистота воды символизировала чистоту сделок. Дополнительные удобства системы заключались в том, что можно было одним взглядом оценить ситуацию на фондовых рынках практически по всему миру.
Применение системы, основанной на знакомых с детства ассоциациях, снизило число ошибок брокеров в несколько раз.
Оценить экономическую эффективность правильно принятого решения в отрыве от конкретного приложения невозможно. Зато хорошо известно, что цена ошибки может равняться рухнувшему бизнесу. Причины многих просчетов высшего руководящего состава предприятий - стереотипность принимаемых решений и попытки прогнозировать развитие событий на так называемом продукционном уровне ("если, то"). Но ведь даже при наличии мощнейших систем управления производством руководитель владеет лишь "дайджестом" полной информации. Представить себе всю картину на основании сводных таблиц и графиков невозможно.
Хотя технологии, существующие на сегодняшний день, еще едва справляются с тем, чтобы создавать виртуальные миры, необходимые для погружения в виртуальную реальность, ситуация меняется не по дням, а по часам. Продвижение 3D-технологий уже сейчас позволяет создать более-менее реалистичное изображение, проблема с реалистичным звуком практически решена. Гораздо больше проблем возникает с другими органами чувств - хотя тактильные ощущения уже возможно передавать, эти технологии находятся только в зачаточном развитии, в виде прототипов и тестовых образцов. Проблемы с передачей запаха и вкуса практически не решены.
Тем не менее перспективы у технологий виртуальной реальности огромные, и потихоньку они воплощаются в реальность.
Источник: МИР NVIDIA
Когнитивные технологии нейросети
Автор: Василий Артюхов
Учёные из Университета Лестера обнаружили, что наблюдение за активностью нейронов, отвечающих за распознавание образов, может позволить определить, что именно человек видит в данный момент.
Ещё в 2005 году авторы работы – Dr. R. Quian Quiroga и коллеги – опубликовали в журнале Nature статью, в которой сообщалось об обнаружении нейронов, активность которых была связана с конкретными понятиями. Например, один нейрон проявлял активность в ответ на изображение Дженнифер Энистон, другой реагировал на Хэлле Берри, третий – на Сиднейскую Оперу и так далее. При этом один и тот же нейрон реагировал на различные изображения Хэлле Берри и даже на буквы её имени, но не на другие изображения или имена.
Это исследование проводилось на пациентах, страдающих эпилепсией. При лечении в мозг имплантируются электроды для того, чтобы максимально точно определить ту область мозга, в которой зарождаются припадки. Помимо непосредственно лечения болезни, такие операции позволяют также делать важные выводы об устройстве и работе мозга.
В новом исследовании, опубликованном в The Journal of Neurophysiology, учёные применили математические методы для решения «обратной» задачи - декодирования данных об активности различных нейронов, соответствие которых различным образам было выявлено заранее. При этом одновременно наблюдалось состояние до сотни отдельных клеток. Пациентам показывали различные изображения, и по активности тех или иных нейронов статистически достоверно удавалось определить, что именно пациент видит в данный момент.
Говоря грубо, этот метод позволяет «читать мысли» по активности нейронов: если нейрон, отвечающий образу Дженнифер Энистон, начинает проявлять активность, значит, на показанном пациенту изображении присутствует Дженнифер Энистон.
Научившись таким образом получать информацию из активности нейронов, учёные решили пойти дальше и исследовать подробности механизма кодирования информации в мозгу. Например, они обнаружили, что основная часть важной информации передаётся в течение очень ограниченного интервала времени. В течение этого интервала нейроны в среднем производили только 4 спайка (резкие всплески электрохимического потенциала, сопровождающие активность нейронов) – уже столько «срабатываний» нейрона достаточно для определения того, что видит пациент.
Демонстрация возможности столь эффективного считывания информации напрямую из мозга является важным шагом на пути к созданию нейропротезов для помощи парализованным пациентам или людям, перенесшим ампутацию. Мозг таких пациентов способен отдавать команды мышцам, однако эти команды не доходят до места назначения. Устройства с принципом работы, подобным вышеописанному, могли бы считывать эти команды и передавать их, например, на бионические протезы, возвращая таким образом двигательные функции пациенту.
PhysOrg
http://physorg.com/news116155837.html
Источник: EternalMind.ru
 Американские ученые создали новый магнитно-резонансный сканер
Автор: Василий Артюхов
Американские ученые создали магнитно-резонансный сканер, который использует очень слабое магнитное поле. Несмотря на то, что изображения головного мозга человека, сделанные с помощью этого аппарата, получаются не очень четкими, на них можно различить не только активные участки, но и структуру мозга.
MRI-сканеры отображают внутренние органы человека, распознавая, как атомы водорода отвечают на пульсирующие магнитные поля. Как правило, современные магнитно-резонансные сканеры используют поля в несколько тесла, что в 10000-100000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли. Такие мощные магниты делают сканеры очень дорогими и опасными для людей с металлическими имплантатами.
Новое устройство было разработано командой специалистов из Национальной лаборатории Лос-Аламоса в штате Нью-Мексико. Аппарат позволяет делать снимки с использованием магнитного поля в 30 миллитесла, что в сто раз слабее магнитного поля, примеянемого в обычных MRI-сканерах. Первым испытателем новинки стал руководитель команды исследователей Вадим Зотев - с помощью аппарата было проведено сканирование его головного мозга.
По словам Зотева, себестоимость магнитно-резонансного сканера можно значительно сократить. Новый аппарат использует несколько сверхчувствительных сенсоров SQUID - сверхпроводящих квантовых интерференционных датчиков, а наиболее дорогой частью нового прибора является жидкий гелиевый криостат, который стоит около 20000 долларов США.
Впервые сканеры, использующие очень слабые магнитные поля, были созданы в 2004 году группой ученых под руководством Джона Кларка из Университета Калифорнии в Беркли. Однако эти аппараты могли делать снимки только тех объектов, размер которых не превышал яблока. Новые же устройства позволяют получать изображения и более крупных объектов.
Обычные MRI-сканеры представляют собой длинную цилиндрическую трубу, внутрь которой помещается пациент. А новый аппарат более открытый, более удобен для использования и позволяет размещать внутри него дополнительное медицинское оборудование, в том числе хирургических роботов.
Эксперимент показал, что MRI-сканеры с датчиками SQUID позволяют получать снимки объектов, даже когда рядом с магнитами лежит металл. Впрочем, аппарат не был протестирован на животных или людях с металлическими имплантатами, поэтому пока нельзя с уверенностью заявлять, что новинки абсолютно безопасны. Разработчики утверждают, что благодаря новому магнитно-резонансному сканеру хирурги смогут легко идентифицировать области мозга с аномальной активностью, например, при эпилепсии.
Компьюлента, http://science.compulenta.ru/339667/
Источник: New Scientist
|
Карта Сайта
Подробнее
