Вдохновленные природой: чудеса современной бионики

Что такое чудеса современной бионики — Микка Терхо знает лучше нас с вами. Ему 46 лет, почти половину из которых он работает финансовым консультантом в одной финской компании, расположенной в Хельсинки. Микка открывает глаза и смотрит перед собой. Настенные часы показывают половину пятого. Ничего примечательного, если бы не тот факт, что сегодня он впервые за 10 лет сумел взглянуть на часы и узнать, сколько времени. А в эту самую секунду крохотные датчики и микрочипы, размещенные на сетчатке его глаза, посылают электрические импульсы на зрительный нерв и передают сигнал в мозг. Нет, это не начало сюжета фантастического фильма про киборгов, а мгновение из личной истории человека, которому посчастливилось жить в эпоху развития бионических технологий – магического результата переплетения естественных и технических наук.


 

Людей, испытывающих те же проблемы, что и этот простой финский экономист, огромное множество. Одни теряют зрение и слух, другие рождаются с физическими дефектами или утрачивают части тела в результате несчастных случаев – так или иначе целостность и естество их организма нарушено. Однако не безвозвратно. И во многом благодаря бионике – одной из наиболее перспективных областей современной науки. Но обо всем по порядку.

Откуда растут корни бионики?

Вероятно, если бы наш финский знакомый открыл толковый словарь, завалявшийся у него на полке со времен студенчества, то напротив слова «бионический» он бы нашел такое определение: «характеристика фантастического персонажа, имеющего полностью или частично искусственное тело, ничем не отличающееся от живого человека». Действительно, бионические технологии – это новейшее явление, которое когда-то казалось лишь домыслами писателей-фантастов.

На самом деле понятие бионики появилось в 1958 году. Ввел его американский доктор, работавший в лаборатории аэрокосмических медицинских исследований при ВВС США и специализировавшийся на разработке киборгов. Собственно, сам термин «бионика» представляет собой слияние двух слов «биология» и «электроника», что как нельзя лучше отражает междисциплинарную природу этой области.

[mydoubleline]И в широком смысле бионика – это наука создания искусственных систем, обладающих характеристиками живых организмов и их частей.[/mydoubleline]

Важно понимать два принципиальных момента. Первый: бионика не связана с биоинженерией и генными технологиями. Второй аспект заключается в том, что эта научная область не ограничивается одними только разработками бионических протезов (хотя они и составляют ее основную часть), специалисты данной сферы в принципе занимаются разработками, основанными на имитации элементов живой природы. С точки зрения бионики, мышцы людей и животных можно представить, как постоянно работающие моторы, а передача нервных импульсов аналогична сигналам компьютера. Иными словами, на вооружение берется принцип «все самое продуманное и технологически совершенное уже создала природа», а человеку остается черпать из нее вдохновение и синтетически воссоздавать ее шедевры.

Человек-конструктор или бионические чудеса

Желание искусственно реализовывать гениальные биологические задумки, которые можно найти в окружающем мире, привело ученых к ряду важных достижений. Безусловно, на переднем плане таких разработок стоят суперсовременные протезы человеческих частей тела и органов.

Именно благодаря этому обстоятельству Микка Терхо после многолетней жизни в темноте смог увидеть, что показывают стрелки на часах, прочитать свое имя в больничной карте и различить столовые приборы и фрукты, лежащие перед ним. Финский экономист потерял зрение в результате дегенерации желтого пятна – заболевания центральной части сетчатки. Теперь имплантированный в его глаз чип выполняет функцию, утраченную в результате дистрофии глаза и всей зрительной системы. Кроме того, что датчики позволяют мозгу получать и обрабатывать визуальные образы, они также осуществляют интеллектуальную обработку изображения, автоматически улучшая его контрастность и снижая зернистость.

Можно ли при помощи бионики «собрать» полную техно-копию человеческого тела?

Помимо бионических глаз, современные ученые создают и другие искусственные органы. Например, утраченные конечности – руки и ноги, которые выполняют не только эстетическую функцию, но и соединяются со здоровыми двигательными нервами при помощи особых электродов и отвечают нервным импульсам, поступающим от здоровых и сохранившихся мышц. Так, недавно исследователи разработали прототип протеза кисти, который способен выполнять различные манипуляции с предметами и предварительно оценивать то, какие движения оптимальны при взаимодействии с теми или иными вещами. А некоторые подобные протезы могут обеспечивать даже передачу тактильных ощущений от соприкосновения с поверхностями различных предметов.

Другой популярный пример – бионические уши – уже существует на рынке медицинских технологий не первый год, и множество людей спасаются от глухоты кохлеарными имплантами. Также ведутся разработки по совершенствованию «портативных почек» — устройств, отвечающих за удаление токсинов из крови и поддержание баланса жидкости в организме человека с почечной недостаточностью.

Ряд исследовательских центров, в частности, Техасский университет и университет Сент-Эндрюса, ищут способы создать аналог человеческих мышц из синтетических полимерных гелей, которые способны сжиматься и расширяться (читай: сокращаться) под воздействием электротоков.

Вдохновленные природой: чудеса современной бионики
Схема дырчатого инплантанта. Показано внедрение полимерного имплантанта в сетчатку глаза. Миг / traditio.wiki (CC BY-SA 2.5)

Бионика = шанс на жизнь?

Но, пожалуй, самое непростое – воссоздать человеческое сердце и мозг. Однако с одной проблемой ученым уже удалось справиться, ведь первое бионическое сердце было пересажено человеку еще в 2011 году. C мозгом все обстоит намного сложнее. По сути, полностью бионический мозг — есть воплощение искусственного интеллекта, успеха в создании которого сегодня стремятся достичь исследователи по всему миру.

Понимая все трудности в исполнении этой задачи, специалисты в области нейрофизиологии и биоэлектроники работают над более приземленными проектами, а именно: конструируют специальные чипы, которые могут заменить собой отдельные участки головного мозга. Например, ученым в университете Южной Калифорнии удалось создать имплант, который моделирует сложную нервную активность и помогает сохранять воспоминания. В частности, такие микрочипы, имитирующие гиппокамп, уже вживляются пациентам, перенесшим инсульт и страдающим болезнью Альцгеймера.

Невольно возникает вопрос: а можно ли при помощи бионики «собрать» полную техно-копию человеческого тела? На данный момент он остается открытым. Тем более, что по оценкам одного из признанных специалистов в этой сфере, профессора университета Бата Джулиана Винсента (Julian Vincent), на сегодняшний день переплетение биологии и искусственных технологий, с точки зрения использования потенциала, составляет всего лишь 12%.

На что еще природа вдохновляет ученых?

На самом деле бионика охватывает огромное пространство для технологических и конструкторских решений. Подобно тому, как в свое время великий Леонардо да Винчи создавал свой летательный аппарат, вдохновленный физиологической архитектурой стрекозы, современные ученые черпают идеи из живой природы, не обязательно связанные с человеческим телом.

Например, военными, путешественниками и спортсменами широко используется так называемая «умная одежда», которая изготавливается из специальной мембранной ткани, способной адаптироваться под температуру тела и условия окружающей среды. Не секрет, что механизм открытия частиц ткани во время жары и их смыкание на холоде был заимствован инженерами у сосновых шишек, чешуйки которой ведут себя аналогичным образом.

А в 2004 году исследователи из Пенсильванского университета начали подробно изучать наноструктуры крыльев синих бабочек Морфо. В результате механизм люминесценции в крыльях этих насекомых был взят за основу при создании наносенсеров для обнаружения взрывчатых веществ. А в число же наиболее известных из последних бионических разработок входят такие любопытные проекты, как: бронежилеты из сверхпрочного материала, структура которого напоминает паутину; суперклейкая лента, вдохновленная удивительными способностями гекконов прочно закрепляться на любых плоскостях и при этом свободно перемещаться; а также практически христоматийный пример бионики – самоочищающиеся и водоотталкивающие материалы, сконструированные благодаря технологии, подсмотренной у цветков лотоса.

К слову, если вы слышали о фаворитах всех профессиональных пловцов — купальных костюмах Speedo Fastskin, то вот секрет их высокого качества: ткань для купальников была разработана после подробного изучения микроструктур на поверхности кожи акулы, и по сути представляет собой синтетический ее аналог.

О взаимном влиянии человека и природы можно вести нескончаемые философские дискуссии. Но одно можно сказать точно: использование живого мира в качестве источника вдохновения для науки и технологий – куда лучший сценарий отношения людей и окружающей среды, чем нещадная эксплуатация ее ресурсов.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

94 КОММЕНТАРИИ

  1. how much is a 100mg viagra best price generic tadalafil generic viagra india online buy cymbalta uk order tadalafil 20mg discount cialis no prescription cialis cheapest price canada prescription propecia cost how much is strattera in canada brand name lexapro cost

  2. over the counter atarax atarax 500mg sildenafil over the counter us ivermectin stromectol tadalafil 10mg online malegra 150 price of cialis pills cymbalta generic 30 mg stromectol online finasteride prescription online

  3. strattera generic south africa vardenafil generic from canada stromectol price stromectol for humans sildenafil 20 coupon zovirax online australia viagra generic india 6 mg dexamethasone stromectol tab ivermectin 2mg

  4. cheap viagra 100mg tablets abilify 2 mg generic cost in uk ivermectin 3mg tab cheap sildenafil 50mg uk anafranil for premature ejaculation viagra australia buy where to buy cheap generic viagra trazodone 40 mg buy celexa online cialis purchase online usa

  5. tadalafil tablet buy online generic malegra stromectol oral cialis prescription online canada retino 05 cream ivermectin india stromectol buy cialis professional buy viagra online cheap india order tadalafil canada

  6. budecort price viagra generic online cheapest cialis everyday atarax 10mg price order tadalafil canada cheapest price for sildenafil 20 mg average cost cialis 20mg lexapro prescription coupon atarax 20 mg generic furosemide 20 mg

  7. how to buy viagra in australia cialis online mastercard sildenafil tablets 50mg buy where to buy viagra online in canada tadalafil tablets 60mg where to buy sildenafil 50mg 200mg sildenafil paypal viagra 150 mg buy cialis from canada buy viagra

  8. order sildenafil from india sildenafil in singapore order sildenafil india sildenafil over counter tadalafil cost canada buy cialis 10mg online how much is tadalafil cost sildenafil lowest price where can i order viagra online in canada sildenafil purchase canada

  9. generic cialis online without prescription where can you buy cialis cheap generic viagra uk pharmacy generic viagra mastercard cheapest cialis prices sildenafil 20 mg online canada cheap viagra overnight generic viagra price cialis prescription online buy cialis 2.5 mg online

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Новые статьи