Настоящее и будущее наших тел.

Согласно статистическим данным, наиболее часто люди теряют ноги. В нынешнее время современные протезы ног стали достаточно сложными и на потребительском рынке давно присутствуют, хотя и не слишком доступны с финансовой точки зрения, модели со встроенными микропроцессорами, которые можно программировать для более естественной ходьбы и других движений. Если не касаться вопроса изготовления культеприемной гильзы (в этой области тоже есть свои достижения, вроде применения углеволокна и прочих композитных материалов, но собственно “высоких технологий” немного), то протез ноги состоит из двух ключевых элементов, на улучшение которых и направлены усилия разработчиков — коленного модуля и стопы.

Наиболее распространенными в реальной эксплуатации являются коленные модули C-Leg германской фирмы Otto Bock и Rheo Knee исландской компании Ossur. Эти протезы используют гидравлический привод с электромоторами, управляющие микропроцессоры, соответствующее программное обеспечение и батарею, питающую все компоненты протеза.

Коленный модуль C-Leg фирмы Otto Bock – самый известный широкой общественности продукт, чье название (сокращенное от «Computer Leg») иногда даже используется, как нарицательное, так как присутствует на рынке аж с 1997 года. Функционально он существенно отличается от традиционных механических протезов, обеспечивая значительную гибкость в эксплуатации. В частности, C-leg имеет три режима работы, переключение между которыми происходит с помощью пульта дистанционного управления. В моменты отдыха модуль может принимать вес с отклонением от 7 до 70 градусов. Управление алгоритмом гидравлической системы реализуется с помощью микропроцессора, 50 раз за минуту обрабатывающего входящую информацию от сенсора давления и изменяет параметры работы. По сообщениям на сайте производителя, пользователи C-Leg не только не задумываются о том, куда и как поставить искусственную ногу при ходьбе (и способны передвигаться со средней «прогулочной» скоростью здорового человека), но даже катаются на велосипедах. Впрочем, согласно другим отзывам, сам по себе C-leg, как и аналоги, способен помочь в первую очередь тем пользователям, которые уже хорошо освоили ходьбу на обычном протезе – то есть, использование C-leg не обязательно «творит чудеса».

Интеллектуальный электронный коленный шарнир Rheo Knee является совместной разработкой исландской компании Ossur и Массачусетского технологического института и появился в продаже в 2006 году. Сложная сеть датчиков, интегрированная в модуль, регистрирует изменения и позволяет искусственной ноге «на ходу» вносить коррективы в свою работу. Микропроцессор контролирует параметры ходьбы при каждом шаге, фиксирует нагрузку и положение со скоростью 1000 раз в секунду во время фазы стояния и затем в соответствии с этим регулирует сопротивление движения в коленном шарнире путём нагнетания или откачивания из искусственного коленного сустава намагниченной жидкости.

В повседневной жизни для людей создается масса вещей, чья практическая полезность не столь важна, как дизайн. Поскольку для инвалидов таких проектов изобретается не так уж много, то стоит более подробно отметить и наработки в этом ключе: продукты, создатели которых позаботились и об определенной эстетике протеза.

Например, фирма TAG Heuer отличилась демонстрацией протеза в стиле хай-тек, автором которого является корейский дизайнер Гу Хо Син. При его производстве использовались материалы высшего качества: коленный модуль выполнен из углеродного волокна с применением также стали и титана. Стопа имеет противоскользящее резиновое покрытие, это позволяет использовать протез вообще без обуви, что очень удобно.

Еще один пример того, что можно назвать «модным протезом ноги» — концепт Nike Air Jordan, выполненный в духе марки спортивной обуви Nike. К сожалению, при всей привлекательности, это всего лишь виртуальный продукт, идею которого предложил дизайнер Колин Матско.

Другой подобный концептуальный дизайн разработала Джоанна Хоули – как и в предыдущем случае, задача стояла создать эстетически привлекательный внешний вид искусственной конечности, с применением современных материалов, но без попытки замаскировать результат под настоящую ногу.

Как ни странно может показаться, но наиболее сложной частью ноги для воспроизведения по функциональности является ступня. В основе современного протезирования ступней лежит сложная гидравлика, имитирующая основные положения, которые принимает стопа при ходьбе, стоянии, поворотах и даже танцевальных движениях.

Группа ученых-иследователей из Массачусетского технологического института и университета Брауна представила на всеобщее обозрение самую первую роботизированную ступню. Данная модель способна двигаться, используя сухожилиеподобную пружину и электрический двигатель.

Не столь давно студентом Мичиганского Университета (сейчас является ассоциированным научным сотрудником Технологического Университета Делфта (Нидерланды) был разработан протез ступни, экономящий силу при ходьбе. Этот протез отличается от других традиционных конструкций тем, что он более легкий и комфортный в эксплуатации, а от современных биомеханических протезов — отсутствием внешнего источника питания и каких-либо силовых приводов.

А первым в мире интеллектуальным протезом ступни, поступившим в розничную продажу, стал Proprio Foot — протез который способен «думать и действовать сам». Официальными разработчиками данного протеза являются компания из Исландии Össur и канадская фирма Dynastream Innovations. Стоимость Proprio Foot составляет примерно $9000. Данный протез способен на промежутке 15 шагов вычислить особенности походки и нагрузку его владельца, максимально точно запомнить «стиль хозяина» и в дальнейшем подстраиваться под него. Основное отличие данного протеза от других в том, что его разработчики не делали ставку на датчики, которые считывают сигналы мозга, а сконструировали удачный компьютер, отслеживающий фактические движения тела и предсказывающий дальнейшее поведение.

Протезирование рук возможно с помощью двух принципиальных типов устройств: механических и биоэлектрических. Механические — протезы, как правило, максимально приближенные к внешнему виду руки, что позволяет человеку не выделяться из толпы. В некоторых случаях протез способен к захвату и удерживанию предметов с помощью бандажей, которые закрепляются к плечу, а при потребности кисть может заменяться на крюк (конечно, не такой, как в фильмах про пиратов, а более функциональный).

Несмотря на то, что механические протезы существуют уже не одно столетие, предел их функциональности, похоже, давно достигнут. Поэтому дальнейшее развитие связано с биоэлектрическими протезами. Такие механизмы имеют в своей конструкции электроды, считывающие ток, вырабатываемый мускулами при их сокращении. Затем эти данные передаются на микропроцессор, который посредством команд моторам приводит протез в действие. Протез выполняет функции вращения кистью, захвата и удержания предметов. При этом биоэлектрический протез позволяет пользоваться такими миниатюрными вещами, как шариковая ручка, ложка, вилка и т.д.

Протез руки i-LIMB Hand, созданный компанией Touch Bionics, является последним достижением в кибермедицине. Управление им осуществляется интуитивной системой, в основе которой лежит миоэлектрическая технология – сенсор в виде металлической пластинки, соприкасающейся с кожей, улавливает нервные импульсы от мышц. Благодаря встроенным миниатюрным электромоторам I-Limb способен имитировать множество функций, присущих человеческой руке.

В своих продуктах Touch Bionics не обделила и тех пользователей, которые не желают скрывать искусственную сущность конечности и выглядеть подобно Терминатору. Специально для таких желающих был разработан вариант протеза в «прозрачной упаковке», через которую видна вся начинка устройства. Спрос на такое исполнение обеспечивают, в основном, мужчины, причем в первую очередь – военные. В то же время и косметическое покрытие i-Limb впечатляет: попробуйте угадать по фото, какая из рук – искусственная.

В области технологии создания искуственных рук трудно не отметить и сверхсовременный протез Luke Arm, созданный Майклом Голдфарбом из Университета Вандербильта и компанией Deka Research. О нем можно почти буквально сказать: «Не протез, а бомба», так как в качестве привода для него используется компактный однокомпонентный… ракетный двигатель, аналогичный по конструкции ранее использовавшимся на космических шаттлах. В качестве топлива применяется перекись водорода: под воздействием катализатора топливо нагревается и выделяющийся в процессе пар открывает и закрывает клапаны, которые соединены с суставами протеза. Вся эта конструкция заменяет аккумуляторы и электромоторы. Название же Luke Arm было дано в честь Люка Скайуокера из «Звездных войн» (как известно, по сюжету Люк теряет руку в одном из фильмов серии).

С точки зрения научно-технологического уровня бионической руке Luke Arm не уступает SmartHand, разработанный группой ученых из шести стран (Швеция, Дания, Италия, Исландия, Ирландия, Израиль). Как и в большинстве других конструкций, для управления SmartHand используются нервные окончаний в культе ампутированной руки. Однако, данный протез уникален тем, что способен имитировать не только движения руки человека, но и воспроизводить ощущения от прикосновения к объекту. Все это реализуется с помощью четырех электродвигателей и 40 датчиков, которые активируются при прикосновении искусственными пальцами к объекту. Первая операция, позволившая пациенту не только пользоваться данным протезом, но и чувствовать кончиками пальцев, была проведена в 2009 году в Тель-Авивском университете.

Судя по всему, британских ученых на создание конструкции протеза также натолкнул фильм «Звездные войны». Они разработали технологию прикрепления к человеческому скелету металлических протезов (пальцы, руки, ноги). При этом им удалось срастить металлические структуры с живой материей с помощью специально выращенных человеческих тканей. Годовые испытания на людях-добровольцах показали, что протез данного вида хорошо приживается, не отторгается организмом, а очевидным преимуществом является то, что его не нужно снимать и он не нуждается в гильзе, таким образом будучи гораздо лучше связан с телом.

Одной из последних разработок стал миоэлектрический протез руки BeBionic, который способен вращаться на 135 градусов и производить сгибание до 35 градусов. Как и у большинства современных протезов, возможности BeBionic максимально приближаются к естественным движением руки человека. Управление осуществляется микропроцессором, преобразующим в команды для электродвигателя сигналы от датчиков, распознающих движения сохранившихся мышц культи. Еще один плюс BeBionic — специальное программное обеспечение позволяет осуществлять различные виды захватов предметов и регулировать степень сжатия пальцев.

Создатели роботизированных протезов конечностей, иногда задумываются и о дизайне продукции, который радикально ломает стереотипы. Как и прочие, этот концептуальный протез “Immaculate” авторства дизайнера Ганса Александра Хусклеппа (Hans Alexander Huseklepp) непосредственно связан с нервной системой пользователя. Суставы построены так, чтобы обеспечить максимальную степень свободы — шарнирные элементы позволяют с легкостью осуществлять движения даже в более широких пределах, чем здоровая рука. Но в первую очередь “Immaculate” выделяется достаточно странным видом и позиционируется скорее, как аксессуар для людей, которые хотят выделиться и не скрывают факт потери конечности. Определенная логика в этом есть, ведь, например, очки, также выполняя реабилитационную функцию и будучи весьма заметными (и тем самым очевидно информируя окружающих, что у их хозяина плохое зрение), при этом стараются сделать внешне максимально эстетичными и подходящими к стилю владельца. В таком случае и протез конечности вполне может стать «аксессуаром», раз уж его наличие необходимо.

В качестве отдельного примера, пожалуй, наивысшего достижения на сегодняшний день — один из самых дорогих протезов мира. Это бионический протез руки, стоимость которого составляет порядка 6 миллионов долларов. Владелец данного протеза при его использовании может вращать им на 360 градусов, поворачивать кисть, а также ощущать прикосновения, кончиками пальцев различать структуру поверхности и даже температуру объекта. Все это достигается с помощью нейроинтерфейса — этот метод дает значительно большую полноту ощущений и возможностей управления в сравнении с использованием датчиков в более доступных миоэлектрических протезах. Авторы проекта – лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса, а финансирование поступает от небезывестного агенства DARPA, научного подразделения Пентагона.

Cлово “экзоскелет” не ново. Идея создания устройства, позволяющего в несколько раз увеличить мускульную силу человека, существует уже несколько десятков лет. За это время было представлено множество вариантов экзоскелетов, некоторые из которых были забракованы. Об американском и японском варианте мы уже писали.

Американская компания Raytheon разработала новый экзоскелет — особый силовой костюм для армии. Он способен в разы увеличить силу и скорость передвижения военнослужащего. Один солдат, надевший роботизированный костюм, сможет заменить двух-трёх обычных военнослужащих.

В случае необходимости человек в экзоскелете сможет без особого труда поднимать грузы весом 70 килограммов или, например, проламываться через четырёхслойные дощатые стены. Правда, пока у устройства есть один существенный недостаток — оно нуждается в питании от кабеля.

В дальнейшем экзоскелет собираются усовершенствовать, чтобы он мог работать автономно. Как ожидается, на вооружение армии США экзоскелеты поступят уже через пять лет.

Американская компания Raytheon — крупный поставщик военного ведомства США. На оборонные заказы приходится до 90% доходов компании. Компания создана в 1922 году, современное название она получила в 1959 году. Среди разработок Raytheon ракеты и радарные системы, в том числе зенитно-ракетный комплекс Patriot.

Итак, 28 сентября 2010 года Raytheon показала экзоскелет второго поколения, уже умеющий многое, но все равно еще не пригодный для массового использования. Однако если учесть скорость, с которой ведутся разработки, то до появления серийных силовых устройств остается не так уж и много времени.

Немного истории. Впервые требования к экзоскелету для Армии США были сформулированы в 1963 году. Он должен был обеспечивать защиту бойцов, одновременно увеличивая их мускульную силу и уменьшая утомляемость. Работы в рамках проекта тогда вела американская компания General Electric, которая представила первый готовый продукт в конце 1960-х годов. Экзоскелет получил название Hardiman. Благодаря ему, по расчетам инженеров, человек мог бы поднять предмет массой 110 килограммов, прилагая усилия, необходимые для перемещения груза массой 4,5 килограмма.

Hardiman весил 680 килограммов, был неудобен в использовании и отличался замедленной реакцией на действия оператора. Кроме того, одновременное использование частей экзоскелета для верхних и нижних конечностей по необъяснимой причине приводило к неконтролируемому движению конструкции, что могло представлять потенциальную опасность для человека. Из-за этого испытания костюма, надетого на человека, так и не были проведены. Проект получил лишь частичное продолжение — General Electric занялась разработкой механической руки.

Готовый вариант руки, которая могла быть интегрирована в экзоскелет, был представлен в начале 1970-х годов. При помощи нее человек получал возможность с минимальными усилиями поднимать грузы массой до 340 килограммов. Основным недостатком руки была ее масса — почти 750 килограммов. Учитывая, что для экзоскелета нужны два подобных приспособления, да еще и комплект ног в придачу, все устройство могло весить под три тонны, что совершенно не удовлетворяло военных. Проект был закрыт, а новые разработки с тех пор не появлялись почти четверть века.

Свое продолжение идея механизированного солдата получила в начале 2000-х годов, когда Управление перспективных разработок (DARPA) министерства обороны США обнародовало семилетнюю программу создания экзоскелетов. Общий объем финансирования программы составил 75 миллионов долларов, часть из которых получил консорциум Raytheon и Sarcos. Вскоре компании показали военным прототип относительно легкого устройства, использующего систему связи человека с электронно-механической частью экзоскелета, которая обеспечивала практически полную синхронизацию движений оператора и механического каркаса.

По материалам lenta.ru, полноценный прототип экзоскелета, получившего название XOS, компании Sarcos и Raytheon представили в 2008 году. Он представлял собой металлическую конструкцию с множеством компактных приводов движения, датчиков мускульной активности и гидравлических клапанов. Конструкция обеспечивала силовую поддержку верхних и нижних конечностей оператора, позволяя без усилий поднимать значительный вес. На спине оператора располагался компьютер, который координировал движения экзоскелета в соответствии с движениями человека. При этом уже все движения осуществлялись синхронно.

Существенными недостатками устройства были высокое энергопотребление и, как следствие, отсутствие автономности, а также ограниченность оператора в движениях. Впрочем, спустя всего два года часть этих ограничений была снята. В конце сентября 2010 года Raytheon показала прототип экзоскелета XOS 2 второго поколения. Это устройство, по другому называемое носимым роботизированным костюмом, стало легче, быстрее и защищеннее от факторов окружающей среды. Кроме того, экзоскелет стал потреблять вдвое меньше энергии. Тем не менее, отказаться от силового кабеля, обеспечивающего аппарат электричеством, инженерам пока не удалось.

XOS 2 весит около 70 килограммов и позволяет оператору поднимать грузы массой до 91 килограмма без приложения каких-либо усилий. Экзоскелеты серии XOS пока разрабатываются с прицелом на военных, занятых транспортировкой различных грузов, а также техников ВВС, оснащающих самолеты вооружением перед вылетом. В полевых условиях использование экзоскелета позволит отказаться от различных погрузочных и транспортировочных машин или домкратов — все тяжести будет переносить оператор костюма. В перспективе планируется создать и боевой экзоскелет, обеспечивающий высокую защиту бойцов и снижающий их утомляемость. Правда, до этого еще далеко. Ведь инженерам придется подумать над значительным уменьшением габаритов устройства, а также его эргономичностью, от которой в боевых действиях будет зависеть жизнь бойца.

Пока же Raytheon и Sarcos занимаются созданием третьего поколения экзоскелетов XOS 3, в которых уже будет реализована автономность, а энергопотребление будет составлять всего 20 процентов от аналогичного показателя XOS 1. Кроме того, новый экзоскелет станет более маневренным и подвижным. Тем не менее, вместе с автономностью инженерам придется решать другую задачу — емкости источника энергии для экзоскелета. Ведь, согласитесь, будет неприятно, если у такого аппарата батарейка “сядет” в момент оснащения самолета перед срочным боевым вылетом.

Пока одни компании создают полноценный вариант экзоскелета, другие решили сосредоточиться на создании отдельных его частей. В частности, с 2004 года Калифорнийский университет ведет создание “роботизированных ног”, или “экзоскелета нижних конечностей” HULC. Финансирование ведет DARPA. Существующий сегодня прототип устройства весит около 45 килограммов и оснащен примерно 40 гидравлическими механизмами и сенсорами. Механические ноги соединены жесткими креплениями с ботинками и фиксируются в коленях и бедрах специальными ремнями.

Предполагается, что HULC позволит солдатам переносить значительные по весу грузы. В ходе первых испытаний доброволец носил рюкзак массой около 30 килограммов, не ощущая практически никакой тяжести. При этом конструкция HULC позволяет оператору бегать, прыгать, ходить пригнувшись или даже ползти. Работу аппарата на протяжении 72 часов обеспечивают четыре литий-ионных аккумуляторных батареи. Последний прототип устройства оснащен системой быстрого сброса, которая позволяет в случае необходимости скинуть “робоноги” за 30 секунд.

В октябре 2009 года Министерство обороны России объявило, что финансирует разработку новой боевой экипировки для сухопутных войск, ВДВ и морской пехоты. Экипировка, которая получила название “Боец-21″, будет использовать элементы экзоскелета, облегчающего передвижение вооруженного бойца. Ожидается, что разработка экипировки завершится к 2015 году. Предположительно, новый комплект экипировки будет весить 22 килограмма.

Между тем, идея экзоскелета получила широкое распространение и за пределами “оборонки”. Например, японская компания Cyberdyne занимается созданием экзоскелета HAL, разные версии которого предназначены для спасательных служб и инвалидов. Этот аппарат позволяет человеку поднимать груз, масса которого в пять раз больше обычного, что важно для спасателей, работающих на завалах. Людям же с ограниченной подвижностью HAL 5 позволит преодолеть двигательные ограничения. Созданием “робоног” для инвалидов занимается и японская Honda.

Новозеландская Rex Bionics разрабатывает более совершенные “робоноги” для людей с парализованными нижними конечностями. Ожидается, что такой экзоскелет позволит инвалидам стоять, ходить по горизонтальным и наклонным, гладким и неровным поверхностям, а также разворачиваться на месте и подниматься и спускаться по лестнице. Первый прототип устройства весит всего 38 килограммов.

Еще несколько лет и экзоскелеты прочно будут внедрены в гражданскую жизнь. Существующие устройства уже способны обеспечить высокую подвижность и защиту людям, чьими профессиональными обязанностями не является война. Если же говорить о боевом применении роботизированных костюмов, то здесь не все так радужно. Военные грузчики уже скоро смогут оценить все преимущества экзоскелетов, но солдатам придется еще подождать, пока электронно-механические каркасы не станут портативнее, удобнее, быстрее и автономнее.

Очевидно, скоро нас уже не будут удивлять механические и столь послушные конструкции экзоскелета, укрепляющие реальный скелет человека.

Статья копипастная, в основном, но мне, как всегда, важно, чтоб её прочитали.

Бог оставил послание человеку внутри его генома

Исследователи из Гарвардского университета, сообщили, что они нашли то, что, кажется, является посланием Бога, записанным внутри человеческого генома.

В малоисследованном разделе не кодирующих ДНК, команда ведущих генетиков обнаружила 22-словесный фрагмент с древнего арамейского языка, в котором Бог подтверждает свое существование и роль в создании жизни на Земле.

Потрясающий вывод представляет почти неопровержимые доказательства существования Бога и его роли в создании процесса эволюции путем естественного отбора.

Послание было обнаружено, когда исследователи заметили странные математические модели, которые появляются в определенной части генома.

«Мы знали, что модели в природе не встречаются», — объясняет Чарльз Уотсон, ведущий ученый по проекту ", но мы не смогли придумать любое убедительное объяснение для них.

«Мы решили провести перекрестный анализ ссылок на паттерны с базой данных для языков», — объясняет он, «и мы были потрясены, обнаружив, что модели, найденные в ДНК, соответствуют древнему арамейскому языку».

Ошеломленная своим открытием, команда связалась с экспертами, знакомыми с арамейским языком, на котором Иисус Христос говорил в повседневной жизни.

Полностью декодированное сообщение гласит: «Здравствуйте, дети мои. Это Яхве, единый истинный Бог. Вы нашли тайну творения. Теперь поделитесь ею спокойно с миром. „

Яхве — библейское название иудео-христианского бога.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале « Nature » в ближайшее время, и, как ожидается, могут спровоцировать крупнейшие научные споры, поскольку Чарльз Дарвин опубликовал свою теорию естественного отбора в 1859 году.

«Это не означает, что теория эволюции не верна“, — говорит Уотсон. „Она просто не полна. Кажется, что иудео-христианский Бог действительно стоял у истоков процесса».

“И вместо того, чтобы просто говорить нам о естественном отборе, он оставил скрытую запись, которую мы смогли найти 200 000 лет спустя, когда мы изобрели нужную технологию. Это действительно имеет большой смысл.

»До этого открытия я был убежденным атеистом. Теперь я набожный христианин. Это именно тот вид доказательства, который мне был нужен, чтобы развеять мои сомнения".

В дополнение к глубокому влиянию на науку, новость произведет революцию в мире сравнительного религиоведения.
www.segodnya.ua/science/Bog-ostavil-poslanie-cheloveku-vnutri-ego-genoma-456573.html