Sztuczny człowiek

Sztuczny człowiek jest pomysłem, który nawet jeśli nie zostanie zrealizowany w całości, to w efekcie pozwoli modernizować nasze części ciała w taki sam sposób, jak wymieniamy komponenty wewnątrz naszych komputerów.

Już dziś profesor Sethu Vijayakumar oprócz dwojga swoich oryginalnych ma także trzecie ramię. Zostało ono zbudowane w ramach projektu i-Limb. Sztuczne ramię jest przywiązane do lewego przedramienia człowieka, na prawej ręce znajduje się opaska z zamontowanym zespołem czujników, które mają wykrywać biosygnały wysyłane w celu wywoływania ruchu mięśni. Ponieważ sygnały zawierają polecenia kurczenia i rozluźniania się mięśni, wykonujące je ręka otwiera się i zamyka. I-Limb, pierwsza napędzana protetycznie ręka z ruchomymi palcami, powstała w 2007 roku w Edynburgu w firmie Touch Bionics. Od tego czasu nauczyliśmy się budować odpowiednie układy sterujące, mocować czujniki w coraz lepszych miejscach. W ciągu pięciu lat nastąpił bardzo szybki rozwój w dwóch kierunkach. W pierwszym chodzi przede wszystkim o wzmocnienie funkcjonowania zdrowego organizmu, w tym poprawienie siły uchwytu, sprawności poruszania się itp. W drugim o zastąpienie utraconej funkcjonalności spowodowanego przez uraz lub chorobę, lub po prostu w celu zmniejszenia ludzkich niedoskonałości.

precyzyjny uchwyt możliwy jest dzięki impulsowaniu siły

precyzyjny uchwyt możliwy jest dzięki impulsowaniu siły

Podstawowe ruchy

Vijayakumar jest dyrektorem Instytutu Perception, Action and Behaviour (percepcji, działania i zachowań IPAB) na Uniwersytecie w Edynburgu, który pracuje razem z firmą Touch Bionocs nad projektem i-Limb.

Jego badania koncentrują się na poprawie sterowania obrotami i ruchem postępowym dłoni zarówno za pomocą poleceń wydawanych ręcznie, jak i za pomocą zmysłów. A także o udoskonalenie sprzężenia zwrotnego, koniecznego do wyczucia poziomu zastosowanej siły przynajmniej w kilku najbardziej użytecznych scenariuszach. Na przykład w wypadku uścisku dłoni czy uchwycenia szklanki wiadomo, że siła nie może być zbyt duża, bo w przeciwnym wypadku szkło zostanie stłuczone, a uścisk będzie nieprzyjemnie odczuwany przez drugą osobę. Może nawet dojść do złamania kości. "Zamiast jedynie używać sygnału otwierania i zamykania poszukujemy sterowania za pomocą bardziej skomplikowanych i rozbudowanych poleceń. Bardziej precyzyjne sterowanie można uzyskać za pomocą impulsowania sygnału" twierdzi Vijayakumar. "Najpierw nawiązuje się kontakt z obiektem, a następnie można przełączyć się do trybu impulsowego". Ta technika bywa na przykład stosowana do wykrywania obciążenia i optymalizacji siły uchwytu w celu zmniejszenia zmęczenia.

Impulsowanie uchwytu jest metodą na połaczenie siły i precyzji

Impulsowanie uchwytu jest metodą na połaczenie siły i precyzji

Najnowsze techniki przenoszą nas na nowe obszary, gdzie sztuczne kończyny zaczynają być bardziej funkcjonalne niż oryginalne części ciała, które mają zastępować". Jesteśmy teraz na etapie mocowania sztucznych czujników do koniuszków palców. Zbieramy informacje z tych miejsc, a następnie analizujemy je elektronicznie. Obecne badania koncentruje się na różnych sposobach wykorzystania takich informacji. Jednym ze pomysłów jest wykorzystanie całej serii silników wibracyjnych podłączonych do czułych części skóry. Po dłuższym treningu można się nauczyć kojarzenia określonej siły z konkretnym silnikiem wibrującym w dany sposób. Na przykład zwiększeniu siły uchwytu będzie towarzyszyło przeniesienie się wibracji w głąb ramienia".

Proteza 2.0

Korzystanie z technologii w celu zwiększenia sprawności ludzkiego ciała nie jest niczym nowym. Od wielu lat amputowane kończyny usiłuje się zastąpić protezami. Jednak najnowsze zdobycze techniki przenoszą ludzkość na nowe terytoria, gdzie sztuczne kończyny są bardziej funkcjonalne niż oryginalne części ciała, które zastąpiły. Udoskonalanie człowieka - w tym wypadku oparte na połączeniu robotyki, czujników i sztucznej inteligencji - w coraz większym stopniu pozwala ciału przekraczać jego zwykłe predyspozycje. Chociaż większość nowych technologii służy do naprawiania uszkodzeń ludzkiego ciała, naukowcy przewidują, że już w niedalekiej przyszłości powstanie coraz więcej wymyślnych urządzeń poprawiających funkcjonowanie zdrowych osób.

HAL wzmocnienie szkieletu

HAL wzmocnienie szkieletu

Małżeństwo człowieka z maszyną

Połączenie człowieka i maszyny nie zawsze funkcjonuje harmonijne nauczenie się i przyzwyczajenie do sterowania w odmienny sposób nie jest proste. Od momentu transplantacji, kiedy implant jest już na swoim miejscu, zazwyczaj zaczyna się długi i bolesny proces nauki i oswajania się z nową technologią.

I-Limb pracuje nad problemem łączenia naturalnego ze sztucznym, ale nie na stałe, przy założeniu ich fizycznego rozdzielenia. Chodzi z jednej strony o wytrenowanie ludzkiego ciała, żeby nauczyło się komunikować się z urządzeniem i z drugiej takiego oprogramowania bionicznego ramienia, żeby zrozumiało ono wydawane polecenia. Jednak taki sposób działa tylko wtedy, gdy ciało może komunikować się i wydawać polecenia bezpośrednio. Niektóre schorzenia, takie jak parkinson i choroba neuronu ruchowego (motor neurone disease, MND) wpływają na połączenia nerwowe między ciałem a mózgiem w sposób, którego nieinwazyjne protezy, takie jak i-Limb, po prostu nie mogą przezwyciężyć. W takich warunkach konieczne staje się podejście bezpośrednie.

Wyprzedzanie uszkodzonych

Na Uniwersytecie w Newcastle dr Andrew Jackson pracuje nad implantami neuronowymi, które mają pomóc osobom z dysfunkcjami motorycznymi, w tym po udarach mózgu i urazach rdzenia kręgowego oraz chorób zwyrodnieniowych. Ich celem jest ponownie przyłączenie dotkniętych chorobą obszarów mózgu do zautomatyzowanych systemów sterowania lub oryginalnych mięśni i nerwów, którymi kiedyś sterowały.

"Jesteśmy szczególnie zainteresowani wykorzystaniem tych sygnałów do sterowania wszczepionymi stymulatorami, które dostarczają prąd elektryczny do rdzenia kręgowego i nerwów obwodowych i mięśni, aby reanimować sparaliżowane kończyny", mówi Jackson.

Podobne systemy zostały już wykorzystane do częściowego przywrócenia wzroku osobom cierpiących na ślepotę spowodowaną degeneracyjnych chorobom siatkówki. W tym wypadku pominięto uszkodzone fotoreceptory.

Jednak bezpośrednia integracja urządzenia z mózgiem otwiera możliwości wykroczenia poza same leczenie czy też w języku technicznym - naprawianie ludzkiego organizmu. Można pomyśleć także o poprawie jego funkcjonowania ponad to, co oferuje nam natura. Wyposażenie człowieka we "wzrok doskonały" czy umieszczenie materiałów zwiększających wytrzymałość organizmu to tylko dwie z wielu możliwości.

Poprawieni ludzie

Craig Lundberg jest byłym żołnierzem, który został oślepiony w czasie ataku pociskami rakietowymi podczas służby w Iraku. W 2010 roku stał się pierwszą osobą wybraną do przetestowania systemu BrainPort, urządzenia, które pozwala Lundbergowi "widzieć" za pośrednictwem jego języka.

Urządzenie działa w oparciu o małą kamerę wbudowaną w okulary i wkładkę z elektrodami, która opiera się na języku. Kiedy język jest pobudzany przez elektrody, mózg rozpoznaje, że te sygnały nie są związane ze smakiem, i zamiast tam, wysyła je do części kory odpowiedzialnej za widzenie. Za pomocą tego urządzenia Lundberg jest w stanie zobaczyć podstawową strukturę obiektów, co znacznie poprawia jego zdolność do samodzielnego poruszania się.

kamera i płytka kładziona na jezyku mają zastąpić uszkodzony wzrok

kamera i płytka kładziona na jezyku mają zastąpić uszkodzony wzrok

"Kiedy zaczynamy zajmować się implantami neurologicznymi, szybko zaczynamy widzieć w nich nie tylko protezy, ale i narzędzia. To naturalnie prowadzi do spekulacji na temat poprawy ludzkich możliwości", opowiada Jackson. "Od wieków używamy narzędzi do wzmocnienia naturalnych funkcji człowieka. Ostatnio za pomocą wirtualnych połączeń oferowanych przez komputery, smartfony i internet. Z tego punktu widzenia sterowanie narzędziami z mózgu nie jest aż taką rewelacją". Rzeczywiście, bionicznie poprawianie możliwości organizmu osiągnięto już w pewnym stopniu, chociaż środki na te badania są jeszcze niewystarczające.

Przez internet

Profesor Kevin Warwick z University Reading przeprowadził wiele eksperymentów dotyczących poprawienia możliwości własnego ciała przy użyciu komputerów i urządzeń z dodatkowymi czujnikami. W jednym z eksperymentów udało mu się sterować ramieniem robota przez internet. W jego ramię wszczepiono BrainGate, system składający się z całej macierzy elektrod. "Byłem w Nowym Jorku," wyjaśnia Warwick "a ręka robota była w Reading. Moje sygnały mózgowe były w stanie sterować dłonią. Wyczuwałem siłę ręki przez sensory zamontowane w koniuszkach palców. Mój system nerwowy został przedłużony".

Dzisiaj precyzyjne przepowiedzenie, która z technologii poprawy będzie ewoluować, jest niezwykle trudne. Na przykład Jackson uważa, że neuronowe implanty mogą użyć zdolności mózgu do samoprogramowania, celowo wykorzystując jego naturalną plastyczność, tak, że nowa część mózgu przejmuje utraconą funkcjonalność po urazach, takich jak udar.

Mózgi w mundurze

Armia amerykańska stworzyła cieplarniane warunki naukowcom zajmującym się przyszłością. Nic dziwnego, że także DARPA finansuje badania mające podłączyć komputery i mózg do sztucznych części ciała, z myślą o sterowaniu robotami kończyn. Początkowo skupiano się na leczeniu i naprawianiu. Pokazywano rannych żołnierzy sterujących sztuczną ręką. Wysyłali sygnały z mózgu do klatki piersiowej, gdzie impulsy były odbierane przez czujniki robota. Jest to ogromny przełom i jedna z dróg, które może doprowadzić systemów sterowania od mózgu do mięśni

W Japonii także trwały próby zbudowania w pełni autonomicznego robota, prowadzone na Uniwersytecie Tsukuba i w firmie Cyberdyne. Ich efektem jest robot HAL (Hybrid Assisted Limb). HAL jest pierwszym na świecie cyborgiem-robotem, zamontowanym na osobie fizycznej, przeznaczonym do zwiększenia siły i mobilności jego użytkownika. Jest to także jeden z najbardziej spektakularnych przykładów zastosowania technologii do optymalizacji ludzkich możliwości.

niesamowity udźwig

niesamowity udźwig

HAL reaguje na sygnały biologiczne wysyłane przez ludzkie mięśnie w czasie ich ruchu, odzwierciedlające intencję użytkownika. Tak więc ludzkie kończyny i szkielet robota poruszają się jakby były w jednym zespole.

Maszyna dostarcza dodatkowej siły i mocy egzoszkieletowi w jego stawach. Aktualnie dzięki motorom i przekształcaniu ich obrotów na inne formy ruchu użytkownik cyborga ma nośność i ogólnie zdolność do podnoszenia ciężarów blisko pięciokrotnie większą od możliwości zwykłych ludzkich mięśni.

Medyczno-opiekuńcze wersje HAL-a zostały już wynajęte przez Cyberdyne japońskim szpitalom i ośrodkom opieki społecznej. Podobnie jak większość innych bionicznych systemów, cyborgi mają służyć do celów rehabilitacyjnych, ale byłyby również przydatne pacjentom i ich opiekunom, umożliwiając i ułatwiając im opiekę nad osobami starszymi lub niepełnosprawnymi. Zainteresowanie robotem wykazuje też policja.

Jak strzelić bramkę

Naukowcy nie zadowalają się osiągnięciami i wciąż prowadzą badania w bardzo otwarty sposób, tworząc środowisko, w którym mogą uzyskiwać nieprzewidywalne i nieplanowane wcześniej wyniki. Wróćmy do Edynburga, gdzie zespół IPAB opracował ciekawy model i adaptacyjny system sterowania dla uniwersalnej protezy - piłkarskiego robota. Profesor Vijayakumar wyjaśnia, jak - tworząc cybernetyczną drużynę piłkarską, która może strzelać bramki, solidnie się bronić i ostatecznie wygrywać mecze - zespół ma nadzieję dowiedzieć się więcej o tworzeniu sztucznych systemów, które będą reagować na potencjalnie nieskończoną liczbę scenariuszy, nawet jeśli gracze pozostają miernotami jak amatorzy grający w niedzielę.

"Działania te są oczywiste dla nas, ale trudno zaprogramować według nich robota. Na boisku te rzeczy są trudne dla robota, jeśli ma działać autonomicznie, bez globalnego, scentralizowanego sterowania. Jeśli upadnie i ma wstać, to zaczyna mieć trudności z orientowaniem się tylko za pomocą swoich czujników, np. czy jest obrócony twarzą do właściwej bramki".

Jest jeszcze dodatkowy poziom, gdzie sztuczna inteligencja może wchodzić w grę. To sposób, w jaki tworzy się strategie zespołu. To są problemy, które musimy rozwiązać we wszystkich aspektach, począwszy od protetyki do życiowego wspomagania.

Etyka na plan

Dzisiaj już wzmocnienie ciała przestało być tematem tylko dla fantastyki naukowej. Jest możliwe tu i teraz. Ale jak daleko działania technologiczne zmierzające początkowo do leczenia mogą się posunąć? Jak daleko możemy wzmocnić nasze własne ciało, zanim stanie się niebezpieczne? Skąd możemy przepowiedzieć, jakie technologie będą korzystne, a które ostatecznie mogą się okazać szkodliwe dla ludzkości?

Na te pytania próbuje odpowiedzieć Międzynarodowe Stowarzyszenie Bioetyki profesor Matti Häyry, jeden z jego dyrektorów i założycieli, uważa, że niektóre z konsekwencji rozróżnienia między godną poparcia medycyną i podejrzana poprawą funkcjonowania organizmu są przesadzone. Twierdzi, że w ludzkiej naturze leży nacisk na wykorzystanie możliwości technicznych tak daleko, jak to możliwe.

"Ponieważ naturalne jest, że zwykle tracimy część naszego wzroku wraz z wiekiem, okulary (lub zabiegi laserowe) przewidziane dla osób starszych będą, zgodnie z tą definicją, próbą poprawy", a nie zabiegiem medycznym, tłumaczy profesor. "Jednak nie mamy z tym żadnego etycznego problemu. To pokazuje, że nie jest łatwo wytyczyć ścisłą granicę między tym, co jest i co nie jest etyczne".

Z punktu widzenia przyczyny i skutku trudne i może nie całkiem rozsądne jest sformułowanie wszechogarniającej etycznej definicji jak, gdzie i w jakim stopniu technologii poprawy możliwości ludzkich należy pozwolić się rozwijać. Byłoby to sprzeczne z intuicją, łatwo byłoby zatrzymać rozwój technologii pod pretekstem możliwości jego nieetycznego zastosowania. A i tak zasady, jak prawie wszystko inne, mogą się stać przedmiotem nadużyć.

Zamiast kończyn

Ray Edwards stracił wszystkie cztery kończyny z powodu posocznicy w 1987 roku i poświęcił większość swojego życia na poprawę jego jakości po amputacji. Powołał do życia wiele firm do pomocy amputowanym, a także w czerwcu 2010 roku założył Limbcare, organizację charytatywną, która udziela porad i wspiera osoby dotknięte amputacją, Piszemy o nim, gdyż Edwards został pierwszą osobą, która została wyposażona w i-Limb ze środków brytyjskiej ubezpieczalni.

Skomputeryzowana natura

Bioetycy często pytają, czy te ulepszenia nie wpływają negatywnie na "naturę ludzką"? Czy oddala się ona od swoich korzeni? Ale nawet gdyby, to sama ludzkość stale oddala się od natury od wieków.

"Ludzkość jest na rozdrożu. Mamy dylemat, czy staniemy się ponownie osadzeni w świecie przyrody (i zaczniemy traktować poważnie fakt, że różnimy się od innych zwierząt tylko marginalnymi cechami genetycznymi), czy może powinniśmy rozszerzać najbardziej charakterystyczne cechy naszego istnienia przez różne bio- i cybernetyczne formy poprawy naszego życia, które czynią je coraz bardziej sztucznym", pyta Steve Fuller, społeczny epistemolog na Uniwersytecie w Warwick i autor 2,0 Humanity.

"Myślę, że coraz lepsze urządzenia osobiste staną się codziennością", mówi Vijayakumar. "Będziemy wykorzystywać ludzką percepcję kontekstowej wiedzy i wysoki poziom sterowania, ale tylko do obsługiwania urządzeń dostarczających większej dokładności, większej siły czy wyższej wytrzymałości". To jest cechą wspólną urządzeń bionicznych w świecie generowanym przez mieszaninę świata rzeczywistego z tym drugim, generowanym komputerowo. Bierzesz to, co najlepsze z obu światów, maszyn i rzeczywistego, i żenisz ze sobą.


Zobacz również