Ким управляються біологічні системи

Пентагон готує до бою щурів-кіборгів і роботів-жуків

Сергій Бобровський

На початку травня видання Los Angeles Times розповіло, як учені Нью-Йоркського університету створили щурів-кіборгів.

Тварини з імплантованими в мозок електродами, забезпечені мініатюрними відеокамерами, за дистанційної (з відстані до 500 м) команді оператора з ноутбука повертали під час руху в потрібні боку, залазили на дерева і цілеспрямовано пробиралися по норах і тунелях. Як правило, такого роду дослідження виконуються під виглядом турботи про служби порятунку і інвалідів. Треба відзначити, що звичайні роботи зі схожими можливостями з'являться ще нескоро. Але хто ж справжній замовник подібних досліджень і наскільки реальна віддача від них?

По-перше, невірно сприймати піддослідних щурів як досконалі біокібернетіческіе автомати, безмовно підкоряються чужої електронної волі. Насправді дана технологія заснована на давним-давно відомому Павлівському принципі "стимул - Реакція ", тобто на заздалегідь вироблений умовний рефлекс. Керувати діями щурів точно так само можна за допомогою світлових або звукових сигналів. Просто новий спосіб завдяки розвитку електроніки забезпечує дуже високу якість передачі стимулу, хоча все одно не гарантує стовідсоткового виконання відповідної реакції. Цілком можливо, що в деяких ситуаціях пацюки будуть неадекватно реагувати на команди, що стимулюють різні ділянки їх мозку. Адже загальновідомо, що сильне збудження певної зони мозку викликає більш слабке збудження суміжних зон.

По-друге, спроба перекладу цих досліджень на комерційну основу викличе конфлікт з активно обговорюваних у США законами про комп'ютерну безпеку - такими, як DMCA, за яким був засуджений російський програміст Дмитро Скляров. Закони вимагають від розробників всіх програмувальних пристроїв реалізації вбудованих схем захисту від злому. У даному проекті електронні сигнали посилаються в щурячий мозок у відкритому вигляді, "як є", і щоб забезпечити їх захист від суто теоретичного перехоплення або спотворення (відповідно до норм нерідко абсурдного американського права), необхідно, як мінімум, реалізувати механізм шифрування цих сигналів. Виходить, що для цього на приймаючій наприкінці - у мозку пацюки - треба встановити декодер, мікросхему. Хоча всі одно залишиться невеликий відкриту ділянку проводков від такої мікросхеми до відповідної ділянки мозку.

По-третє, практично всі подібні проекти - а їх у США десятки, і займаються ними майже всі провідні північноамериканські університети - давно виконуються в рамках програми "Керовані біологічні системи" військово-наукового агентства DARPA (раніше називалася "Розробка біоімітаціонних роботів на базі гібридних технологій мозок - машина "). Мета програми, як заявляють військові, виключно оборонна - мабуть, в такій же мірі, в якій спочатку були оборонними проекти зі створення безпілотних літаків Predator і Global Hawk, що використовувалися потім під час війни в Афганістані та Югославії.

Проведені дослідження можна поділити на три основні групи.

1. Створення автономних роботів, які імітують рух живих істот, і аналіз принципів їх взаємодії з навколишнім світом. Одна з найбільш важливих характеристик розвідувальних пристроїв - їх мініатюрність. Однак, наприклад, закони аеродинаміки, якими керуються творці звичайних літаків, які не застосовні, коли справа стосується автономних літачків розміром кілька сантиметрів, що рухаються зі швидкістю два-три метри за секунду. Тому принципи руху бабок і мух знаходяться під самим пильною увагою вчених. Залишається нелегким завданням навігація маленьких літаючих машин. GPS-приймач для них досить важкий, і фахівці розробляють механізми управління польотом, засновані на особливостях зору комах. Передбачається, що в майбутньому системи штучного зору, а також набори датчиків положення Сонця і рівня магнітного поля Землі виявляться значно дешевше, легше і енергетично економніше нині існуючих навігаційних приладів. Адже кожному мініатюрному роботу, що входить до складу групи з десятків і сотень йому подібних, необхідно ретельно і дуже швидко відстежувати траєкторію свого руху, щоб уникнути зіткнень.

Також не вдається поки ефективно застосовувати невеликі колісні та гусеничні автономні машини. Вони мало придатні для пересування по кам'янистій місцевості, міським руїн, вузьких звивистих тунелях, сходові прольоти. А ось крокуючі роботи, створені з урахуванням способів пересування комах, опиняються в таких умовах напрочуд проворними. Подібні пристрої, здатні синхронно управляти безліччю механічних ніг, до того ж зможуть самостійно виконувати поставлене завдання, тривалий час діючи без зв'язку з оператор, будувати карту динамічно змінюється середовища і правильно визначати свої координати.

Корисні й дослідження внутрішньої будови живих істот і їх окремих органів. Так, вивчення деяких видів жуків дозволить, як вважають в DARPA, створювати інфрачервоні датчики, здатні виявляти з великих відстаней просторове положення джерел тепла. А аналіз шкірного покриву морських їжаків відкриває можливості для виробництва матеріалів, здатних швидко відновлювати свій стан і форму і динамічно змінювати рівень пружності. У даних дослідженнях велика увага приділяється розробці штучних м'язів. Вони вимагають дуже мало енергії, характеризуються тривалим терміном служби і сьогодні є прекрасними двигуни для роботів розміром близько сантиметра.

2. Управління рухом живих істот (таких, як гризуни та комахи) і контроль за ним. У додаток до досліджень, що стосується використання щурів в ролі розвідників, роботи по даному напрямку дозволяють ефективно виявляти малі концентрації хімічних речовин або спір бактерій у навколишньому середовищі, що часом не під силу сучасним штучним датчикам. Наприклад, у деяких видів комах при появу в атмосфері мікроскопічних доз отруйних речовин істотно змінюється траєкторія руху. Для контролю за становищем окремих особин створюються мініатюрні засоби зв'язку, що живляться від сонячної енергії, а також ультразвукові випромінювачі масою близько 10 мг, що дозволяють відслідковувати місцезнаходження комах на відстані до 2 км.

Живі організми як "пристрою" для збору в масштабі реального часу оперативної інформації спокушають аморальних експериментаторів перш за все своєю дешевизни, а також високою чутливістю і коротким часом реакції зовнішні подразники. Передбачається не тільки "вдосконалювати" тварин шляхом імплантації штучних елементів, а й направлено підвищувати можливості їх сприйняття і здатність до навчання та виконання команд з застосуванням технологій генної інженерії. Тривають багаторічні дослідження дельфінів. Вже випускаються оригінальні сонари, засновані на принципах функціонування органів цих ссавців, що уловлюють ультразвук, за допомогою яких вони спілкуються один з одним. Більш того, військовим удалося пізнати способи, якими користуються дельфіни при пошуку різних цілей і при класифікації штучних та природних об'єктів.

3. Управління автономними пристроями за допомогою сигналів, одержуваних безпосередньо від мозку та нервової системи людини. Якщо судити за офіційною інформацією, дозволили зібрати достатній обсяг даних для визначення шаблонів електромагнітної активності нервової діяльності та створення на їх основі системи дистанційного управління кібернетичної рукою. Така рука виконує подумки віддають команди і забезпечує при цьому через зворотний зв'язок контроль за докладає зусиль. Ці проекти важливі насамперед тим, що дозволяють реалізовувати максимально швидкі людино-машинні інтерфейси.

Сьогодні подібні військово-наукові програми націлені переважно на забезпечення збору розвідувальної інформації. Однак не виключено, що завтра стануть реальністю армії керованих бойових щурів-мутантів, полчища мініатюрних роботів-тарганів, збройних електрошокера і отруйними голками, команди дельфінів-диверсантів, навчених знищення підводних човнів, і кібер-стерв'ятники, здатні атакувати винищувачі по уявної команді оператора, розташованого за тисячі кілометрів від конфлікту. А може бути, з'являться і люди-зомбі, керовані з мобільних комп'ютерів з браузера - теоретичні передумови для реалізації такого проекту існують вже сьогодні.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.computer-museum.ru/