Бионические люди. Бионические руки: история, будущее и реальность. Вы слышали о такой науке, как бионика

Он ходит, он говорит, у него бьётся сердце, но он не человек – он первое в мире полностью бионическое существо. Это существо было «оживлено» 20 октября в 18 часов вечера.

Подобно монстру Франкенштейна, собранному из частей множества тел, бионический человек представляет собой сплав самых продвинутых человеческих протезов – от роботизированных конечностей до искусственных органов и синтетической кровеносной системы.

Его созданием руководили английские робототехники Рич Уокер и Мэтью Годден из Shadow Robot Co, собирая бионического человека из протезов и искусственных органов, которые им предоставили множество лабораторий по всему миру.

Робот стоимостью почти 1 миллион долларов смоделирован во многих физических аспектах по образу Бертольта Майера, социального психолога из Университета Цюриха, который носит одну из самых продвинутых бионических рук в мире.

У нового бионического человека такой же протез, как и у Майера - i-LIMB, изготовленный Touch Bionics, с вращающимся запястьем и моторами в каждом пальце. На сегодняшний день его возможности просто потрясают.

Также у робота пара бионических коленей и ступней от компании BiOM из Бедфорда, Массачусетс, спроектированных биоинженером Хью Герром из Массачусетского технологического института, который потерял свои ноги после того, как оказался захваченным сильной вьюгой во времена своей молодости.

Для поддержки своих искусственных ног бионический человек носит роботизированный экзоскелет, названный «Rex», который изготовлен REX Bionics из Новой Зеландии.

Но на этом дело не кончается –помимо конечностей, он располагает почти полным комплектом искусственных органов, включая синтетическое сердце, кровь, лёгкие (и трахею), поджелудочную железу, селезёнку, почки и работающую кровеносную систему.

Вдобавок ко всему, искусственный «мозг» бионического человека может имитировать некоторые функции человеческого мозга. У него есть искусственные глаза, которые дают ограниченное зрение слепым людям. А также у него есть кохлеарный имплантат, система распознавания речи и собственно речевая система.

Инженеры оснастили бионического человека изощрённой программой чат-ботом, которая может эффективно поддерживать беседу. Единственной проблемой является то, что, по словам Уокера, в неё заложена личность «раздражающего 13-летнего мальчика из Украины».

Но, пожалуй, самой нервирующей частью бионического человека является его искусственное лицо. Оно является точной репликой лица Майера, однако когда сам Майер увидел его, то возненавидел с первого взгляда, заявив, что оно «странное».

В итоге, бионический человек успешно имитирует примерно две трети человеческого тела. Однако ему не достаёт нескольких крупных органов, включая печень, желудок и кишечник, которые до сих пор слишком сложны, чтобы воссоздать их в лаборатории.

Следует сказать, что создание этого бионического человека поднимает некоторые этические и философские вопросы: Является ли создание чего-то настолько человекоподобного угрозой нашему пониманию, что вообще означает быть человеком? Какое количество усовершенствований человеческого тела можно считать приемлемым? И насколько правильно, что лишь исключительно небольшое количество людей имеет доступ к таким продлевающим жизнь технологиям?

Вопрос о доступе к подобным технологиям является самым проблемным, говорит Уокер. «Это напоминает нам, что сохранение жизни и качество жизни в нашем мире превратились в технический и экономический вопрос».

Вы бы хотели одним прыжком перелетать через автомобили, замечать врагов на расстоянии нескольких километров и сгибать руками стальные балки? Надо полагать, что да, но, увы, это нереально. Пока нереально...

Бионика - прикладная наука, изучающая возможность объединения живых организмов и технических устройств, - сегодня развивается очень быстрыми темпами. Благодаря новейшим протезам и имплантатам, улучшенной интеграции с нервной системой, а также компактным, но мощным источникам энергии, человек сможет полностью преобразиться. Ведь потенциал бионики поистине безграничен…

Cтремление обладать способностями, превосходящими те, что подарила нам природа, сидит глубоко внутри каждого человека - это подтвердит любой тренер по фитнесу или пластический хирург. Наши тела обладают невероятной способностью к адаптации, но есть вещи, которые им не под силу. Например, мы не умеем разговаривать с теми, кто находится вне пределов слышимости, мы не способны летать, да и бутылку вина голыми руками не все из нас могут открыть. Поэтому нам нужны телефоны, самолеты и штопоры. Чтобы компенсировать свое несовершенство, люди издавна применяли различные "внешние" приспособления, однако с развитием науки инструменты постепенно уменьшались и становились все ближе к нам.

Кроме того, каждый знает, что если что-то случится с его телом, то доктора проведут "ремонт", используя наиболее современные медицинские технологии.

Если сложить вместе эти две простые концепции, мы сможем получить представление о следующем шаге эволюции человека. В будущем врачи смогут не только восстанавливать "поврежденные" или "вышедшие из строя" организмы, они начнут активно улучшать людей, делать их сильнее и быстрее, чем это удалось природе. Именно в этом заключается суть бионики, и сегодня мы с вами стоим на пороге появления человека нового типа. Возможно, им станет кто-то из нас…

Одним из многих примеров, иллюстрирующих процесс трансформации "внешних" инструментов во "внутренние" и перехода от починки к замене, является глаз. Когда-то давно, если у человека портилось зрение, ему приходилось с этим мириться. Затем были изобретены очки, позволившие почти любому вернуть себе заветную "единицу". Дальше были контактные линзы, а еще чуть позже появилась технология лазерной коррекции, которая позволяет физически устранять дефекты органов зрения.

Однако все это, по сути, ремонт. Вместе с тем мы многие века совершенствовали наши оптические "инструменты": телескопы появились еще в XVII веке, поэтому сегодня бионика учится улучшать зрение, причем, что называется, "на месте" - непосредственно внутри глаза. Одни из самых удивительных разработок в этой области проводятся в Вашингтонском университете, где доцент кафедры электротехники Бабак Парвиз помещает различные сенсоры и электрические схемы прямо на контактные линзы. Цель этой работы - изготовить многофункциональные линзы, которые не только помогут видеть, но также создадут "улучшенную" реальность , пользователь которой сможет увеличивать масштаб изображения, получать доступ к GPS-данным и другим источникам информации. Когда же такие линзы попадут в один из обзоров нашего журнала?

"Скорее всего, не в следующие десять лет, но, несомненно, еще при нашей жизни", - утверждает Парвиз. Впрочем, если появления коммерческого образца этой системы еще придется подождать, то улучшить свои глаза вы можете уже сейчас. Знаменитый американский гольфист Тайгер Вудс прибег к помощи лазерной хирургии и теперь видит лучше большинства "обычных" людей.

Когда Вудс провел своим глазам апгрейд, многие другие гольфисты захотели последовать его примеру, тем самым подтвердив один из главных принципов бионики: "Если ты недостаточно хорош - исправь это!" Однако есть места, где превосходство над соперником гораздо важнее, чем на площадке для гольфа. Мы говорим о поле боя. Именно поэтому английских солдат регулярно отправляют для улучшения зрения в специальную глазную больницу Мурфилд. Шутят, что после процедур бойцы начинают видеть так хорошо, что им уже не нужны оптические прицелы, и хотя это звучит забавно, сама идея явно заслуживает внимания.

Глаза - не единственные органы солдата, которые можно усовершенствовать. Армия США является лидером в разработке бионических конечностей. Раньше бойцов, потерявших руку или ногу, эвакуировали и увольняли, но скоро их будут снабжать биопротезами и возвращать в строй. "Мы хотим, чтобы решение увольняться или оставаться в армии принимал сам солдат, а не его ранение", - говорит Джен Уокер из Агентства передовых оборонных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA).

Чаще всего военнослужащие теряют ноги. Сегодня ножные протезы стали невообразимо сложными. В модели C-Leg германской фирмы Otto Bock и в Rheo Knee исландской компании Ossur используются гидравлические приводы, моторы, микропроцессоры и интеллектуальное программное обеспечение, благодаря чему эти устройства позволяют владельцам с комфортом ходить по разным поверхностям.

Главный минус таких протезов - их "внешний" характер. То есть пользователю приходится носить их, как одежду, а через некоторое время они неизбежно изнашиваются и становятся очень неудобными. И тут бионика снова предлагает выход - остеоинтеграцию: сращивание искусственного модуля и кости. Гордон Бланн из Университетского колледжа Лондона является одним из ведущих исследователей в этой области. В своей лаборатории он делает пористые титановые имплантаты, которые эффективно срастаются с кожей, мышцами и костной тканью, становясь в результате неотъемлемой частью организма носителя.

Но если с бедрами и голенями все относительно просто, то со ступнями дела обстоят намного сложнее. Одно из существующих решений - PowerFoot One. Эта система, созданная при финансовом участии Научно-исследовательского центра телемедицины и передовых технологий США (TATRC), использует сложную гидравлику для имитации основных положений, которые принимает стопа, когда человек идет, останавливается, поворачивает или танцует. Конечно, PowerFoot One еще далеко до настоящей стопы, но работы не прекращаются…

"В будущем появится возможность создания искусственных частей тела, превосходящих естественные", - считает профессор Массачусетского технологического института Хью Херр, чья лаборатория изобрела PowerFoot One. Еще одна интересная разработка - спортивный протез Cheetah Flex-Foot, получивший широкую известность благодаря истории Оскара Писториуса, знаменитого спортсмена с ампутированными ногами. Международная федерация легкой атлетики отстранила Писториуса от соревнований с обычными соперниками, посчитав, что карбоновые J-образные "ноги" обеспечивают бегуну необоснованное преимущество, поскольку, работая как пружины, они накапливают энергию при сжатии и выдают 90% этой энергии при распрямлении. Это звучит убедительно, но спортивным чиновникам следовало бы знать, что нормальная человеческая нога возвращает более 200% энергии…

"Искусственные конечности могут качественно выполнять определенные задачи в течение коротких периодов времени, - рассказывает Пит Мур, автор исследования по бионике, названного "Улучшаю себя", - однако им не под силу имитировать все функции своих естественных аналогов, они недолговечны, а также не способны к регенерации".

Профессор Энди Мая, являющийся не только ученым, но и колумнистом газеты The Guardian, а также экспертом по технике и культуре, добавляет: "Бионические системы очень специфичны. Писториус может быстро бегать на своих протезах, но ему нелегко стоять на них без поддержки". А что если они сломаются? Согласитесь, мы редко осознаем, насколько универсальны наши естественные части тела, а также то, что наш организм умеет самостоятельно "чинить" их.

Впрочем, впадать в отчаяние не нужно - бионические органы пока еще находятся на начальной стадии развития. Первые мобильные телефоны тоже были предназначены исключительно для совершения звонков, а современные модели служат нам в качестве записных книжек, дневников, камер, навигаторов и многого другого. Если разработчики сумели сделать многофункциональными мобильники, то наверняка подобное удастся им и в случае с искусственными конечностями.

Основная задача - определить все функции настоящей ноги и воплотить их в искусственной. Множество бионических устройств, в том числе Flex-Foot и PowerFoot One, пока что не похожи на свои природные прототипы, однако скоро эта проблема будет решена благодаря искусственной коже. Например, протез руки i-LIMB Hand, созданный компанией Touch Bionics, покрыт удивительно естественной имитацией кожи. Изобретатель i-LIMB Дэвид Гау считает, что искусственные части тела однажды превзойдут настоящие по своим эстетическим качествам. И действительно, кто знает, что именно мы будем считать привлекательным в будущем…

Сегодня есть немало мужчин, которым нравится силиконовая грудь, а, возможно, через несколько лет они будут превозносить достоинства искусственных ног, рук, лимфатических желез и мозгов. Кстати, многие военные с бионическими протезами предпочитают не скрывать их и выглядеть подобно Терминатору. Для таких "эстетов" Touch Bionics предлагает i-LIMB в прозрачном корпусе. И в этом есть смысл: как вы думаете, кто больше напугает противника на поле боя - идущий на него человек или киборг?

Несмотря на существование i-LIMB, технологии создания искусственных рук до недавнего времени значительно отставали от разработок в области ножных протезов. Но так было до появления сверхсовременной бионической руки Luke Arm, созданной Майклом Голдфарбом из Университета Вандербильта и компанией Deka Research. Luke Arm названа в честь знаменитого ампутанта Люка Скайуокера из "Звездных войн". Несмотря на то, что Luke Arm не имеет встроенного светового меча, она в десять раз сильнее аналогичных моделей, поскольку вместо аккумуляторов и электромоторов оснащена миниатюрным ракетным двигателем, работающим на перекиси водорода. Управление построено на технологии мускульной реиннервации позволяющей пациенту отдавать протезу мысленные команды.

Искусственные конечности - это отличная новость для тех, кто потерял естественную часть тела, но почему бы не дать супервозможности здоровым людям? Для этого были придуманы экзоскелеты - устройства, увеличивающие силу и выносливость пользователя.

Японская корпорация Cyberdyne носит то же имя, что и компания, начавшая ядерный Армагеддон и натравившая на людей армию роботов-убийц в фильмах о Терминаторе (надеемся, что такое совпадение - не повод для беспокойства). Cyberdyne создала HAL - экзоскелет для пожилых японских фермеров, которые в силу возраста не могут самостоятельно возделывать свои поля. Но это в миролюбивой Японии, а в США компании Sarcos и Raytheon разработали экзоскелет, позволяющий владельцу поднимать предметы весом до 95 килограммов, причем делать это снова и снова до истощения заряда аккумулятора (а это пока что серьезная проблема для подобных систем).

Лидером же является фирма Berkeley Bionics, чье устройство HULC было запущено в производство в текущем году. HULC - полнофункциональный экзоскелет для нижних конечностей, дающий пользователю возможность переносить те же самые 95 килограммов груза.

Все эти гаджеты великолепны, но среди задач, возникающих при попытках сымитировать функции человеческих органов, самая сложная - это создание эффективной системы управления. Для автомобилей придуман руль, для компьютерных игр - джойстик, а как быть с рукой или ногой? До последнего времени повсеместно использовались различные решения, в основе которых лежал джойстик, но сейчас появились два новых перспективных подхода. В первом случае пациент двигает различными мышцами и таким образом "сообщает" бионическим компонентам, что они должны делать. Во втором управление осуществляется напрямую - мысленно.

Первый метод применяется в i-LIMB. Вот как это работает: человек напрягает определенные мышцы; подключенные к ним датчики воспринимают электрические сигналы, заставляющие мышечную ткань сокращаться (миоэлектрические импульсы, если называть вещи своими именами); а датчики в свою очередь, передают команды протезам. Более совершенная версия этой системы разрабатывается в лаборатории Тодда Куикена в Чикагском институте реабилитации и называется "направленной мышечной реиннервацией".

Подход Куикена подразумевает использование собственной нервной системы человека: нервы, которые до травмы шли к ампутированным конечностям, "подключают" к мышцам груди. Поскольку ранее эти нервы контролировали руку, мозг продолжает думать, что они все еще делают то же самое. Ну а поскольку мышцы груди устроены так, что-бы много двигаться, датчикам проще принимать миоэлектрические импульсы именно от них. Итак, когда мозг активизирует определенный нерв, мышцы груди сокращаются и посылают протезам отчетливый электрический сигнал. "Я просто думаю о том, как двигаю своей рукой, и она меня слушается", - рассказывает один из пациентов Куикена, которому установили Luke Arm.

Однако главная цель подобных исследований - создание нейрокомпьютерного интерфейса (НКИ), первые прототипы которогоуже сейчас проходят тестирование на людях. Имплантаты BrainGate производства компании Cyberkinetics помогают нескольким пациентам управлять своими конечностями силой мысли. Кевин Уорвик наглядно доказал жизнеспособность этой концепции, взяв под контроль роботизированную руку с помощью имплантата BrainGate, подключенного к нервной системе. А раз мозг теперь способен давать команды бионическим органам, то было бы неплохо, чтобы данная связь имела двусторонний характер. Тогда мы бы не только могли приказывать конечностям двигаться быстрее или медленнее, поворачивать влево и вправо, но также принимали бы сигналы, идущие в обратном направлении. Это позволило бы "чувствовать" поверхность под ногами и знать, когда нужно прекратить сжимать руку в рукопожатии.

Передача импульсов в мозг - это фактически загрузка информации. При таком взгляде на вещи перед учеными открываются поистине безграничные перспективы. "Мы пока еще далеки от того, чтобы закачивать данные прямо в мозг и наполнять голову знаниями, как это делали герои "Матрицы", - говорит Десни Тан из Microsoft, - но я с нетерпением жду, когда мы начнем это делать. Вот почему наша компания инвестирует в нейроинженерные проекты уже сегодня". Энди Мая мечтает примерно о том же: он с уверенностью смотрит в будущее и видит тот день, когда "биочипы помогут нам стать универсальными информационными системами".

Научившись улучшать обычные человеческие функции (такие как бег, подъем и переноска предметов, способность видеть и слышать), ученые займутся апгрейдом органов чувств и созданием новых возможностей. На практике это воплотится в инфракрасном или ультразвуковом видении, подключении мозга к GPS, а также прямом мысленном доступе к так называемым облачным компьютерным системам.

Кстати, мы ведь даже не коснулись темы генной инженерии и нанотехнологий, которые позволят создавать невообразимо маленькие самокопирующиеся устройства, такие как робот на основе ДНК, разработанный в Нью-Йоркском университете.

А вы слышали про респироцита, которого изобрел Роберт Фрайтас из американского Института молекулярной технологии? Это бионический аналог красного кровяного тельца - эритроцита. Наноробот респироцит способен переносить в 236 раз больше кислорода, чем обычная кровяная клетка, поэтому с такой "кровью" вы больше никогда не почувствуете усталость. "Возможно, респироциты появятся уже во второй половине 20-х годов нынешнего столетия, - считает Фрайтас, - а нанороботы получат широкое применение в медицине в 2030-х".

В таком утопическом будущем мы превратимся в сложные информационные системы со сверхвозможностями, а сегодняшние «здоровые» люди будут казаться нам неполноценными. Однако это может привести и к неприятным последствиям. Возможно, понадобятся правовые механизмы воздействия на "улучшенцев", призванные не допустить их доминирования над запуганными воинствующими "нормалами". Хотя постойте… это же сценарий "Людей Икс". Стало быть, можно надеяться, что все обойдется…

Лозунг бионики: «Природа знает лучше». Что же это за наука такая? Уже само название и такой девиз дают нам понять, что бионика связана с природой. Многие из нас ежедневно сталкиваются с элементами и результатами деятельности науки бионики, даже не подозревая об этом.

Вы слышали о такой науке, как бионика?

Биология - популярное знание, с которым нас знакомят ещё в школе. Почему-то многие считают, что бионика - один из подразделов биологии. На самом деле это утверждение не совсем точное. Действительно, в узком смысле слова бионика - это наука, изучающая живые организмы. Но чаще всего мы привыкли ассоциировать с этим учением нечто другое. Прикладная бионика - наука, которая сочетает в себе биологию и технику.

Предмет и объект бионических исследований

Что изучает бионика? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно рассмотреть структурное деление самого учения.

Биологическая бионика исследует природу такой, какая она есть, без попытки вмешательства. Объектом её изучения являются процессы, происходящие внутри

Теоретическая бионика занимается изучением тех принципов, которые были замечены в природе, и на их основе создаёт теоретическую модель, в дальнейшем применяемую в технологиях.

Практическая (техническая) бионика - это применение теоретических моделей на практике. Так сказать, практическое внедрение природы в технический мир.

Откуда всё начиналось?

Отцом бионики называют великого Леонардо да Винчи. В записях этого гения можно найти первые попытки технического воплощения природных механизмов. Чертежи да Винчи иллюстрируют его стремление создать летательный аппарат, способный двигать крыльями, как при полёте птицы. В своё время такие идеи были слишком дерзкими, чтобы стать востребованными. Они заставили обратить на себя внимание значительно позже.

Первым, кто стал применять принципы бионики в архитектуре, был Антони Гауди-и-Курнет. Его имя прочно впечатано в историю этой науки. Архитектурные сооружения по проектам великого Гауди впечатляли в момент их сооружения, и такой же восторг они вызывают через много лет у современных наблюдателей.

Следующим, кто поддержал идею симбиоза природы и технологий, стал Под его руководством началось широкое применение бионических принципов в проектировании зданий.

Утверждение бионики как самостоятельной науки произошло лишь в 1960 году на научном симпозиуме в Дайтоне.

Развитие компьютерной техники и математического моделирования позволяют современным архитекторам намного быстрее и с большей точностью воплощать в архитектуре и других отраслях подсказки природы.

Природные прототипы технических изобретений

Самым простым примером проявления науки бионики является изобретение шарниров. Всем знакомое крепление, основанное на принципе вращения одной части конструкции вокруг другой. Такой принцип используют морские ракушки, для того чтобы управлять двумя своими створками и по надобности открывать их или закрывать. Тихоокеанские сердцевидки-великаны достигают размеров 15-20 см. Шарнирный принцип в соединении их ракушек хорошо просматривается невооружённым взглядом. Мелкие представители этого вида применяют такой же способ фиксации створок.

В быту мы часто используем разнообразные пинцеты. Природным аналогом такого прибора становится острый и клещеобразный клюв веретенника. Эти птицы применяют тонкий клюв, втыкая его в мягкую почву и доставая оттуда мелких жуков, червяков и прочее.

Многие современные приборы и приспособления оснащены присосками. Например, их используют для усовершенствования конструкций ножек различных кухонных приспособлений, чтобы избежать их скольжения во время работы. Также присосками оснащают специальную обувь мойщиков окон высотных зданий для обеспечения их безопасной фиксации. Это нехитрое приспособление тоже позаимствовано у природы. Квакша, имея на ногах присоски, необычайно ловко держится на гладких и скользких листьях растений, а осьминогу они необходимы для тесного контакта со своими жертвами.

Можно найти множество таких примеров. Бионика - это как раз та наука, которая помогает человеку заимствовать у природы технические решения для своих изобретений.

Кто первый - природа или люди?

Иногда случается, что то или иное изобретение человечества уже давно «запатентовано» природой. То есть изобретатели, создавая нечто, не копируют, а придумывают сами технологию или принцип работы, а позже оказывается, что в естественной природе это уже давно существует, и можно было просто подсмотреть и перенять.

Так произошло с обычной липучей застёжкой, которая используется человеком для застегивания одежды. Было доказано, что в для сцепления тонких бородочек между собой тоже применяются крючочки, подобно тем, которые есть на застёжке-липучке.

В строении фабричных труб наблюдается аналогия с полыми стеблями злаков. Продольная арматура, используемая в трубах, сходна со склеренхимными тяжами в стебле. Стальные кольца жёсткости - междоузлия. Тонкая кожица с внешней стороны стебля - это аналог спиральной арматуры в строении труб. Несмотря на колоссальное сходство структуры, учёные самостоятельно изобрели именно такой метод постройки фабричных труб, а уже позже увидели тождество такого строения с природными элементами.

Бионика и медицина

Применение бионики в медицине даёт возможность спасти жизнь многим пациентам. Не прекращаясь, ведутся работы по созданию искусственных органов, способных функционировать в симбиозе с организмом человека.

Первым посчастливилось испытать датчанину Деннису Аабо. Он потерял половину руки, но сейчас имеет возможность воспринимать предметы на ощупь с помощью изобретения медиков. Его протез подключён к нервным окончаниям пострадавшей конечности. Сенсоры искусственных пальцев способны собирать информацию о прикосновении к предметам и передавать её в мозг. Конструкция на данный момент ещё не доработана, она очень громоздкая, что затрудняет её использование в быту, но уже сейчас можно назвать такую технологию настоящим открытием.

Все исследования в данном направлении полностью основываются на копировании природных процессов и механизмов и их техническом исполнении. Это и есть медицинская бионика. Отзывы учёных гласят, что в скором времени их труды дадут возможность менять износившиеся живые органы человека и вместо них использовать механические прототипы. Это действительно станет величайшим прорывом в медицине.

Бионика в архитектуре

Архитектурно-строительная бионика - особая отрасль бионической науки, задачей которой становится органическое воссоединение архитектуры и природы. В последнее время всё чаще при проектировании современных конструкций обращаются к бионическим принципам, позаимствованным у живых организмов.

Сегодня архитектурная бионика стала отдельным архитектурным стилем. Рождалась она с простого копирования форм, а сейчас задачей этой науки стало перенять принципы, организационные особенности и технически их воплотить.

Иногда такой архитектурный стиль называют экостилем. Всё потому, что основные правила бионики - это:

• поиск оптимальных решений;
• принцип экономии материалов;
• принцип максимальной экологичности;
• принцип экономии энергии.

Как видите, бионика в архитектуре - это не только впечатляющие формы, но и прогрессивные технологии, позволяющие создавать сооружение, отвечающие современным требованиям.

Характеристики архитектурных бионических строений

Опираясь на былой опыт в архитектуре и строительстве, можно сказать, что все сооружения человека непрочны и недолговечны, если они не используют законы природы. Бионические здания, помимо удивительных форм и смелых архитектурных решений, обладают стойкостью, способностью выдерживать неблагоприятные природные явления и катаклизмы.

В экстерьере зданий, построенных в этом стиле, могут просматриваться элементы рельефов, форм, контуров, умело скопированные инженерами-проектировщиками с живых, природных объектов и виртуозно воплощенные архитекторами-строителями.

Если вдруг при созерцании архитектурного объекта покажется, что вы смотрите на произведение искусства, с большой вероятностью перед вами строение в стиле бионика. Примеры таких конструкций можно увидеть практически во всех столицах стран и больших технологически развитых городах мира.

Конструкция нового тысячелетия

Ещё в 90-х годах испанской командой архитекторов был создан проект здания, основывающийся на совершенно новой концепции. Это 300-этажное строение, высота которого будет превышать 1200 м. Задумано, что передвижение по этой башне будет происходить с помощью четырёх сотен вертикальных и горизонтальных лифтов, скорость которых - 15 м/с. Страной, согласившейся спонсировать данный проект, оказался Китай. Для строительства был выбран самый густонаселённый город - Шанхай. Воплощение проекта позволит решить демографическую проблему региона.

Башня будет иметь полностью бионическую структуру. Архитекторы считают, что только это сможет обеспечить прочность и долговечность конструкции. Прототипом строения является дерево кипарис. Архитектурная композиция будет иметь не только цилиндрическую форму, похожую на ствол дерева, но и «корни» — новый вид бионического фундамента.

Наружное покрытие здания - это пластичный и воздухопроницаемый материал, имитирующий кору дерева. Система кондиционирования этого вертикального города будет аналогом теплорегулирующей функции кожи.

По прогнозам учёных и архитекторов, такое здание не останется единственным в своём роде. После успешного воплощения количество бионических строений в архитектуре планеты будет только увеличиваться.

Бионические здания вокруг нас

В каких известных творениях была использована наука бионика? Примеры таких сооружений несложно отыскать. Взять хотя бы процесс создания Эйфелевой башни. Долгое время ходили слухи, что этот 300-метровый символ Франции построен по чертежам неизвестного арабского инженера. Позже была выявлена полная её аналогия со строением большой берцовой кости человека.

Кроме башни Эйфеля во всём мире можно найти множество примеров бионических сооружений:

• возводилась по аналогии с цветком лотоса.
• Пекинский национальный оперный театр - имитация водяной капли.
• Плавательный комплекс в Пекине. Внешне повторяет кристаллическую структуру решётки воды. Удивительное дизайнерское решение совмещает и полезную возможность конструкции аккумулировать энергию солнца и в дальнейшем использовать её для питания всех электроприборов, работающих в здании.
• Небоскрёб "Аква" внешне похож на поток падающей воды. Находится в Чикаго.
• Дом основателя архитектурной бионики Антонио Гауди - это одно из первых бионических сооружений. До сегодняшнего дня он сохранил свою эстетическую ценность и остаётся одним из самых популярных туристических объектов в Барселоне.

Знания, необходимые каждому

Подводя итоги, можно смело заявить: всё, что изучает бионика, актуально и нужно для развития современного общества. Каждый должен ознакомиться с научными принципами бионики. Без этой науки невозможно представить технический прогресс во многих сферах деятельности человека. Бионика - это наше будущее в полной гармонии с природой.

Он ходит, он говорит, и его сердце бьется, но это не живой, а первый в мире полностью . Подобно монстру Франкенштейну, собранному из различных частей тела, бионический человек является сочетанием самых прогрессивных технологий протезирования для человека – от до искусственных органов и системы для накачивания и циркуляции крови.

Человек стоимостью миллион долларов
Робототехники Рич Уокер и Мэтью Годден из английской компании «Shadow Robot» возглавили исследование по сборке бионического человека из протезных частей и искусственных органов, пожертвованных лабораториями со всего мира.
«Нашей задачей было получить обширную коллекцию частей тела – органов, конечностей, глаз, голов – и в течение шести сумасшедших месяцев превратить это все в бионического человека, – рассказывает Рич Уокер. – Но это не так просто, ведь это не детский конструктор. Человеку устанавливают протез на то место, где отсутствует собственный орган. А вот у нас не было человека – мы создали основу, на которую и устанавливали искусственные части».
Робот стоимостью почти 1 миллион долларов США был в некоторых аспектах смоделирован по образу Бертольда Мейера, социального психолога из Университета Цюриха, Швейцария, который носит одну из самых совершенных в мире.
У бионического человека такой же ручной протез, как у Мейера – устройство i-LIMB, изготовленное компанией «Touch Bionics», с запястьем, которое может полностью вращаться и приводить в движение каждый палец. Хватательные способности руки поразительные, но бионический человек все же иногда роняет напитки. «Это не лучший бармен в мире», - отмечает Рич Уокер.
Бионический человек оснащен парой роботизированных коленей и ног от компании «BiOM» из штата Массачусетс, США, которые разработал и носил биоинженер Хаг Херр, потерявший ноги еще в подростковом возрасте после переохлаждения в метель.
Чтобы дать опору для протезных ног, устройство носит роботизированный экзоскелет под названием «Rex», изготовленный компанией «REX Bionics» из Новой Зеландии. Из-за неуклюжей походки робот необычайно напоминает Франкенштейна.
Органы с фабрики
Но это еще не все. У бионического человека есть еще и почти полный набор искусственных органов, включая , кровь, легкие (и ), поджелудочную железу, селезенку, почки, а также функциональную систему кровообращения.
Искусственное сердце, изготовленное американской компанией «Syn Cardia Systems», имплантировалось более 100 людям, заменяя им собственное, изношенное сердце на срок от 6 до 12 месяцев до появления трансплантата, рассказывает Уокер. Кровеносная система, изготовленная медицинским исследователем Алексом Сейфалианом из Университетского колледжа Лондона, состоит из вен и артерий, сделанных из полимера, используемого для создания искусственных органов любой формы.
Пусть искусственный мозг бионического человека и не удовлетворил бы героя сказки «Волшебник Изумрудного города», но он все же способен имитировать некоторые функции . Он оснащен , изготовленной калифорнийской компанией «Second Sight», которая может ограниченно восстанавливать зрение у слепых людей. Кроме того, этот мозг имеет встроенный кохлеарный имплантат, а также системы распознавания и воспроизведения речи.
Инженеры оснастили бионического человека крайне сложной программой для общения, способной поддерживать беседу. Как отмечает Уокер, в программу заложена личность 13-летнего избалованного мальчика из Украины.
Однако самый обескураживающий аспект бионического человека – его искусственное лицо. Это жутковатая копия обличия Мейера. А вот сам Мейер возненавидел это творение с первого взгляда, назвав его нелепым.
Человекоподобный робот с успехом воспроизводит около двух третей человеческого тела, но у него нет ряда важных органов, таких как печень, желудок и кишечник, которые все еще слишком сложны для производства в лаборатории.
Бионический человек поднимает ряд этических и философских вопросов. Угрожает ли создание таких человекоподобных машин пониманию того, что значит быть человеком? До какой грани совершенствование тела остается приемлемым? Неправильно ли то, что лишь несколько людей имеют доступ к таким технологиям для продления жизни?
Особенную тревогу вызывает вопрос доступности. «Сохранение жизни и ее качества стало в своей основе техническим и экономическим вопросом», - уверен Уокер.
Бионический человек дебютировал в США в октябре этого года, и на него можно взглянуть в Смитсоновском Национальной музее авиации и космонавтики.

Потеря любой конечности или любого органа для человека - это большая проблема. В некоторых случаях с ней приходится мириться, но иногда современные средства протезирования способны сделать из человека «с ограниченными возможностями» человека с «дополненными возможностями», как выражаются представители некоторых компаний этой отрасли.

В этой статье мы поговорим о протезировании рук. Здесь мы не затронем тему зубов, глаз, ушей, лица, внутренних органов человека и даже ног. И начнём со Средневековья, когда одним из самых эффективных способов борьбы с инфекциями была ампутация. Тему продолжат устройства викторианской эпохи и современные бионические протезы, а в конце мы обсудим будущее этого направления.

Стальные руки рыцарей

Этот протез руки, выполненный из стали, датируется XVI веком. В нём есть сдвоенные пальцы и большой палец, которые могут принимать определённые позиции. Управление происходило с помощью кнопки на тыльной части ладони. Это устройство - один из трёх протезов шевалье Götz von Berlichingen . Приспособление позволяло брать в руки предметы и, возможно, даже писать пером.

В 2014 году Dennis Aabo Sørensen, потерявший руку из-за неосторожного обращения с пиротехническими «игрушками», вызывался добровольцем для испытаний протеза с обратной связью. Электроды протеза . Сила сигнала просчитывается компьютером, и Деннис стал ощущать размер, форму и текстуру объекта.

Бионические протезы в России

На российском рынке фактически нет игроков, которые ввели в коммерческое использование бионические протезы рук. Разработку ведёт стартап «Моторика», известный внедрением в федеральную программу обеспечения инвалидов техническими средствами реабилитации тяговых протезов для детей - благодаря этой компании дети получают за счёт государства. В этом видео - испытания четвёртого прототипа искусственной кисти Stradivary, которую команда планирует начать производить и устанавливать в России в октябре-ноябре 2016 года.

Протез Stradivary - миоэлектрический. Для его установки не требуется хирургическое вмешательство. Поверхностные миодатчики встраиваются в приёмную гильзу, касаются определённых мест на коже в районе мышц, улавливают потенциал при сокращении мышцы и передают сигнал на раскрытие или закрытие кисти.

Основная проблема, с которой встречаются при установке этого вида протезов, это слабо развитые мышцы предплечья. Чтобы избежать этой проблемы, «Моторика» и тяговые механические протезы детям - такие протезы не только помогают выполнять различные функции руки, но и служат тренажёром.

По мнению Ильи Чеха, основателя «Моторики», сейчас есть два направления развития бионических протезов.

Первое - это очувствление, то есть обратная связь, позволяющая владельцу протеза получать информацию о качествах объекта, к которому он прикасается устройством.

Второе - вживление всех элементов, включая каркас и датчик. Одна из проблем с протезом Джеймса Янг, получившего руку, похожую на руку из Metal Gear Solid, это необходимость снимать такой протез для сна или принятия душа. В будущем протезы будут скорее напоминать руку главного героя фильма «Я, робот», сыгранного Уиллом Смитом. Не в плане соответствия собственной конечности, а в плане отсутствия необходимости дополнительного ухода.

Сейчас в мире очень популярно недорогое печатное направление в протезировании. К этому привели доступность и распространение 3D-принтеров. Существуют различные проекты, помогающие бесплатно получить тяговые протезы, и схемы, с помощью которых можно доработать и распечатать миоэлектрический протез руки. Илья Чех считает это направление временным: оно будет популярно предстоящие 10-12 лет, пока будут развиваться и масштабироваться вживляемые технологии. 3D-печать сейчас предлагает более низкую стоимость, но существенно проигрывает в качестве. И лучшее качество по сравнению с традиционными технологиями оно скорее всего не даст никогда. Всегда будет дешевле и качественнее отрезать на лазере из листового металла, чем печатать полимерами с помощью принтера. По крайней мере так будет, если мыслить в существующей парадигме развития печати, и не фантазировать на предмет молекулярного построения объектов. Печать создана для максимального сокращения сроков и стоимости прототипирования и R&D.

Каким вы видите будущее протезирования руки человека? Какие способы установки и управления кажутся вам наиболее востребованными через 20-30 лет?