Физика будущего

Механические усилители позволяют также копировать «изобретения» научной фантастики, включая роботизированную руку из «Звездных войн» и рентгеновское зрение Супермена. В фильме «Империя наносит ответный удар» Люк Скайуокер теряет кисть руки в результате удара светового меча, находящегося в руке злодея Дарта Вейдера, его отца. Никаких проблем. Ученые той далекой галактики быстро создают для него новую механическую руку с пальцами, способными чувствовать прикосновение.

Конечно, это кажется фантастикой — это и есть фантастика, — но на самом деле подобные вещи уже рядом с нами. Ученые Италии и Швеции добились значительного прогресса в этом вопросе и разработали роботизированную искусственную руку, способную «чувствовать». Первый пациент, Робин Экенстам (Robin Ekenstam), — 22-летний молодой человек, потерявший правую руку в результате рака, может теперь управлять движениями механических пальцев и ощущать реакцию предмета. Врачи подсоединили нервы руки Экенстама к чипам, установленным в его механической руке, так чтобы он мог при помощи сознания контролировать движения пальцев. В искусственной «умной руке» имеется четыре моторчика и 40 чувствительных элементов — сенсоров. Движения механических пальцев передаются в мозг пациента, так что он их чувствует и получает, соответственно, сигнал обратной связи. Таким образом, он может не только управлять движениями руки, но и «чувствовать» их. А поскольку обратная связь — одно из существенных условий корректных движений тела, новые протезы, возможно, произведут переворот в нашем отношении к инвалидам с искусственными конечностями.

Экенстам говорит: «Это очень здорово. Я испытываю чувства, которых не испытывал долгое время. Ко мне возвращается чувство руки. Стоит мне что-нибудь крепко сжать — и я ощущаю это кончиками пальцев, что странно, ведь их у меня больше нет».

Один из исследователей, Кристиан Чиприани (Christian Cipriani) из итальянского университета «Высшая школа Св. Анны», говорит: «Сначала мозг управляет движениями механической руки без всяких мышечных сокращений. Затем рука сможет послать мозгу сигнал обратной связи, так что пациент сможет это Движение почувствовать. В точности как у настоящей руки».

Это достижение очень важно, поскольку оно означает, что когда-нибудь люди смогут без труда управлять механическими конечностями, как если бы они состояли из плоти и костей. Вместо того чтобы долго осваивать управление металлическими руками и ногами, люди научатся обращаться с механическими протезами как с настоящими и чувствовать все нюансы движений через механизмы электронной обратной связи.

Имеются также данные в пользу теории о том, что человеческий мозг чрезвычайно пластичен и не имеет постоянной структуры, а непрерывно обновляет и заново устанавливает внутренние связи в соответствии с новыми заданиями и приспосабливается к новым обстоятельствам. Из этого следует, что мозг достаточно адаптабелен, чтобы принять на себя управление любым новым приспособлением или органом чувств. Их можно подключать к мозгу в разных местах, и мозг просто «научится» их контролировать. Если так, то мозг можно рассматривать как модульное устройство, способное коммутироваться в разных конфигурациях и брать на себя управление различными сенсорами и исполняющими устройствами. Такой тип поведения можно ожидать, если наш мозг представляет собой некую нейронную сеть, которая собирается по-новому, устанавливает новые связи и прокладывает новые нейронные пути всякий раз, когда сталкивается с новой задачей или необычными обстоятельствами, какими бы они ни были.

Родни Брукс пишет: «В следующие десять-двадцать лет произойдет культурный сдвиг, при котором мы примем роботизированные технологии, полупроводники и сталь в наши тела, попытаемся улучшить то, что имеем, и понять окружающий нас мир». Анализируя успехи по подключению мозга непосредственно к компьютеру или к механической руке, достигнутые в университетах Брауна и Дьюка, Брукс делает вывод: «Не исключено, что все мы сможем установить у себя прямо в мозгу беспроводное соединение с Интернетом».

На следующем этапе, считает он, целью слияния кремниевых чипов с живыми клетками будет уже не просто исправление физических недостатков, но постепенное увеличение наших способностей. К примеру, если сегодня импланты-улитки и искусственная сетчатка могут в какой-то степени восстановить слух и зрение, то завтра подобные приборы, возможно, дадут нам сверхчеловеческие способности. Мы научимся слышать звуки, доступные сегодня только собакам, и видеть ультрафиолетовые, инфракрасные и рентгеновские лучи.