Кем
управляются биологические системы
Пентагон
готовит к бою крыс-киборгов и роботов-жуков
Сергей
Бобровский
В начале мая
издание Los Angeles Times рассказало, как ученые Нью-Йоркского университета
создали крыс-киборгов.
Животные со
вживленными в мозг электродами, снабженные миниатюрными видеокамерами, по
дистанционной (с расстояния до 500 м) команде оператора с ноутбука поворачивали
во время движения в нужные стороны, залезали на деревья и целенаправленно
пробирались по норам и тоннелям. Как правило, такого рода исследования
выполняются под видом заботы о службах спасения и инвалидах. Надо отметить, что
обычные роботы со схожими возможностями появятся еще нескоро. Но кто же истинный
заказчик подобных исследований и насколько реальна отдача от них?
Во-первых,
неверно воспринимать подопытных крыс как совершенные биокибернетические
автоматы, безропотно подчиняющиеся чужой электронной воле. На самом деле данная
технология основана на давным-давно известном Павловском принципе "стимул
- реакция", т. е. на заранее выработанном условном рефлексе. Управлять
действиями крыс точно так же можно с помощью световых или звуковых сигналов.
Просто новый способ благодаря развитию электроники обеспечивает очень высокое
качество передачи стимула, хотя все равно не гарантирует стопроцентного
выполнения соответствующей реакции. Вполне возможно, что в некоторых ситуациях
крысы будут неадекватно реагировать на команды, стимулирующие различные участки
их мозга. Ведь общеизвестно, что сильное возбуждение определенной зоны мозга
вызывает более слабое возбуждение смежных зон.
Во-вторых,
попытка перевода этих исследований на коммерческую основу вызовет конфликт с
активно обсуждаемыми в США законами о компьютерной безопасности - такими, как
DMCA, по которому был осужден российский программист Дмитрий Скляров. Законы
требуют от разработчиков всех программируемых устройств реализации встроенных
схем защиты от взлома. В данном проекте электронные сигналы посылаются в крысиный
мозг в открытом виде, "как есть", и чтобы обеспечить их защиту от
чисто теоретического перехвата или искажения (в соответствии с нормами нередко
абсурдного американского права), необходимо, как минимум, реализовать механизм
шифрования этих сигналов. Получается, что для этого на принимающем конце - в
мозгу крысы - надо установить декодирующее устройство, микросхему. Хотя все
равно останется небольшой открытый участок проводков от такой микросхемы до
соответствующего участка мозга.
В-третьих,
практически все подобные проекты - а их в США десятки, и занимаются ими почти
все ведущие североамериканские университеты - давно выполняются в рамках
программы "Управляемые биологические системы" военно-научного
агентства DARPA (ранее называвшейся "Разработка биоимитационных роботов на
базе гибридных технологий мозг - машина"). Цель программы, как заявляют
военные, исключительно оборонная - видимо, в такой же степени, в какой
первоначально были оборонными проекты по созданию беспилотных самолетов
Predator и Global Hawk, использовавшихся затем во время войны в Афганистане и
Югославии.
Проводимые
исследования можно подразделить на три основные группы.
1. Создание
автономных роботов, имитирующих движение живых существ, и анализ принципов их
взаимодействия с окружающим миром. Одна из наиболее важных характеристик
разведывательных устройств - их миниатюрность. Однако, например, законы
аэродинамики, которыми руководствуются создатели обычных самолетов, не
применимы, когда дело касается автономных самолетиков размером несколько
сантиметров, двигающихся со скоростью два-три метра в секунду. Поэтому принципы
движения стрекоз и мух находятся под самым пристальным вниманием ученых.
Остается нелегкой задачей навигация маленьких летающих машин. GPS-приемник для
них довольно тяжел, и специалисты разрабатывают механизмы управления полетом,
основанные на особенностях зрения насекомых. Предполагается, что в будущем
системы искусственного зрения, а также наборы датчиков положения Солнца и
уровня магнитного поля Земли окажутся значительно дешевле, легче и
энергетически экономнее ныне существующих навигационных приборов. Ведь каждому
миниатюрному роботу, входящему в состав группы из десятков и сотен ему
подобных, необходимо тщательно и очень быстро отслеживать траекторию своего
движения, чтобы избежать столкновений.
Также не
удается пока эффективно применять небольшие колесные и гусеничные автономные
машины. Они мало пригодны для передвижения по каменистой местности, городским
развалинам, узким извилистым тоннелям, лестничным пролетам. А вот шагающие
роботы, созданные с учетом способов передвижения насекомых, оказываются в таких
условиях на удивление проворными. Подобные устройства, способные синхронно
управлять множеством механических ног, смогут вдобавок самостоятельно выполнять
поставленную задачу, длительное время действуя без связи с оператором, строить
карту динамически меняющейся среды и правильно определять свои координаты.
Полезны и
исследования внутреннего строения живых существ и их отдельных органов. Так,
изучение некоторых видов жуков позволит, как полагают в DARPA, создавать
инфракрасные датчики, способные обнаруживать с больших расстояний
пространственное положение источников тепла. А анализ кожного покрова морских
ежей открывает возможности для производства материалов, способных быстро
восстанавливать свое состояние и форму и динамически изменять уровень
упругости. В данных исследованиях большое внимание уделяется разработке
искусственных мускулов. Они требуют очень мало энергии, характеризуются
длительным сроком службы и сегодня представляют собой прекрасные двигатели для
роботов размером около сантиметра.
2. Управление
движением живых существ (таких, как грызуны и насекомые) и контроль за ним. В
дополнение к исследованиям, касающимся использования крыс в роли разведчиков,
работы по данному направлению позволяют эффективно выявлять малые концентрации
химических веществ или спор бактерий в окружающей среде, что подчас не под силу
современным искусственным датчикам. Например, у некоторых видов насекомых при
появлении в атмосфере микроскопических доз отравляющих веществ существенно
меняется траектория движения. Для контроля за положением отдельных особей
создаются миниатюрные средства связи, питающиеся от солнечной энергии, а также
ультразвуковые излучатели массой около 10 мг, позволяющие отслеживать
местонахождение насекомых на расстояниях до 2 км.
Живые организмы
как "устройства" для сбора в масштабе реального времени оперативной
информации соблазняют безнравственных экспериментаторов прежде всего своей
дешевизной, а также высокой чувствительностью и коротким временем реакции на
внешние раздражители. Предполагается не только "совершенствовать"
животных путем имплантации искусственных элементов, но и направленно повышать
возможности их восприятия и способность к обучению и выполнению команд с
применением технологий генной инженерии. Продолжаются многолетние исследования
дельфинов. Уже выпускаются оригинальные сонары, основанные на принципах
функционирования органов этих млекопитающих, улавливающих ультразвук, с помощью
которых они общаются друг с другом. Более того, военным удалось познать
способы, которыми пользуются дельфины при поиске различных целей и при
классификации искусственных и естественных объектов.
3. Управление
автономными устройствами с помощью сигналов, получаемых непосредственно от
мозга и нервной системы человека. Если судить по официальной информации,
эксперименты на людях и обезьянах, ведущиеся с 60-х годов прошлого века,
позволили собрать достаточный объем данных для определения шаблонов
электромагнитной активности нервной деятельности и создания на их основе
системы дистанционного управления кибернетической рукой. Такая рука выполняет
мысленно отдаваемые команды и обеспечивает при этом через обратную связь
контроль за прикладываемыми усилиями. Эти проекты важны прежде всего тем, что
позволяют реализовывать максимально быстрые человеко-машинные интерфейсы.
Сегодня
подобные военно-научные программы нацелены преимущественно на обеспечение сбора
разведывательной информации. Однако не исключено, что завтра станут реальностью
армии управляемых боевых крыс-мутантов, полчища миниатюрных роботов-тараканов,
вооруженных электрошокерами и ядовитыми иглами, команды дельфинов-диверсантов,
обученных уничтожению подводных лодок, и кибер-стервятники, способные атаковать
истребители по мысленной команде оператора, расположенного за тысячи километров
от конфликта. А может быть, появятся и люди-зомби, управляемые с мобильных
компьютеров из браузера - теоретические предпосылки для реализации такого
проекта существуют уже сегодня.
Список литературы
Для подготовки
данной работы были использованы материалы с сайта http://www.computer-museum.ru/