Киборг ( / ˈ s aɪ b ɔːr ɡ / ) (также известный как кибернетический организм , киберорганизм , киберорганическое существо , кибернетически улучшенный организм , кибернетически дополненный организм , техноорганическое существо , техноорганическое существо или техноорганизм ) — портманто от cyb ernetic и organism — это существо с органическими и биомехатронными частями тела. Термин был придуман в 1960 году Манфредом Клайнсом и Натаном С. Клайном . [1] В отличие от биороботов и андроидов , термин киборг применяется к живому организму, который восстановил функцию или улучшил способности благодаря интеграции некоторого искусственного компонента или технологии, которая опирается на обратную связь. [2]
«Киборг» — это не то же самое, что бионика , биоробототехника или андроиды ; это относится к организму, который восстановил функцию или, в особенности, улучшил способности благодаря интеграции некоторого искусственного компонента или технологии, которая опирается на своего рода обратную связь , например: протезы , искусственные органы , имплантаты или, в некоторых случаях, носимые технологии . [3] Технологии киборгов могут обеспечивать или поддерживать коллективный разум . [4] Связанный, возможно, более широкий термин — « дополненный человек ». [3] [5] [6] Хотя киборги обычно считаются млекопитающими , включая людей, они, по идее, могут быть любым организмом .
В книге Д.С. Хэлси « Киборг: Эволюция Сверхчеловека » (1965) во введении говорилось о «новом рубеже», который был «не просто пространством, но, что более глубоко, взаимосвязью между «внутренним пространством» и «внешним пространством» – мостом... между разумом и материей». [7]
В « Манифесте киборга » Донна Харауэй отвергает идею жестких границ между человечеством и технологиями, утверждая, что, поскольку люди со временем все больше зависят от технологий, человечество и технологии стали слишком переплетены, чтобы проводить между ними границы. Она считает, что поскольку мы позволили и создали машины и технологии, которые были настолько продвинуты, не должно быть причин бояться того, что мы создали, и киборгов следует принять, поскольку они являются частью человеческой идентичности. [8] Однако Харауэй также выразила обеспокоенность по поводу противоречий научной объективности и этики технологической эволюции и утверждала, что «существуют политические последствия для научных описаний мира». [9]
Согласно некоторым определениям этого термина, физические привязанности людей даже к самым базовым технологиям уже сделали их киборгами. [10] В типичном примере человек с искусственным кардиостимулятором или имплантируемым кардиовертером-дефибриллятором будет считаться киборгом, поскольку эти устройства измеряют потенциалы напряжения в теле, выполняют обработку сигналов и могут подавать электрические стимулы , используя этот синтетический механизм обратной связи , чтобы поддерживать жизнь этого человека. Имплантаты, особенно кохлеарные имплантаты , которые сочетают механическую модификацию с любым видом обратной связи, также являются усовершенствованиями киборгов. Некоторые теоретики [ кто? ] приводят такие модификации, как контактные линзы , слуховые аппараты , смартфоны [11] или интраокулярные линзы в качестве примеров оснащения людей технологиями для улучшения их биологических возможностей.
Возникающая тенденция имплантации микрочипов внутрь тела (в основном в руки) для осуществления финансовых операций, таких как бесконтактная оплата, или базовых задач, таких как открытие двери, была ошибочно представлена как более поздние примеры кибернетического усовершенствования. Последнее пока не получило значительного распространения за пределами нишевых областей в Скандинавии и по фактической функции представляет собой не более чем предварительно запрограммированный микрочип RFID, заключенный в стекло, который не взаимодействует с человеческим телом (это та же технология, которая используется в микрочипах, вводимых животным для простоты идентификации ), таким образом, фактически не подпадая под определение кибернетического имплантата.
Поскольку киборги в настоящее время на подъеме, некоторые теоретики [ кто? ] утверждают, что необходимо разработать новые определения старения . Например, было предложено био-техно-социальное определение старения . [12]
Термин также используется для абстрактного обозначения смесей человека и технологий. Сюда входят не только общеупотребительные элементы технологий, такие как телефоны , компьютеры, Интернет и т. д., но и артефакты, которые обычно не считаются технологиями; например, ручка и бумага, речь и язык . При дополнении этими технологиями и подключении к общению с людьми в других временах и местах человек становится способным на большее, чем он был раньше. Примером может служить компьютер, который получает мощность, используя интернет-протоколы для соединения с другими компьютерами. Другим примером является бот для социальных сетей — либо человек, управляемый ботом, либо бот с поддержкой человека — используемый для нацеливания социальных сетей с помощью лайков и репостов . [13] Кибернетические технологии включают в себя автомагистрали, трубы , электропроводку , здания, электростанции , библиотеки и другую инфраструктуру, которую люди едва замечают, но которая является важнейшими частями кибернетики, в которой работают люди.
Брюс Стерлинг в своей вселенной Shaper/Mechanist предложил идею альтернативного киборга под названием «Лобстер», который создан не с помощью внутренних имплантатов, а с помощью внешней оболочки (например, силового экзоскелета ). [14] В отличие от человеческих киборгов, которые внешне выглядят как люди, но внутренне являются синтетическими (например, тип Bishop во франшизе Alien ), Лобстер внешне выглядит нечеловеческим, но внутри содержит человека (например, в Elysium и RoboCop ). В компьютерной игре Deus Ex: Invisible War заметно представлены киборги по имени Омар, что по-русски означает «лобстер».
В 1994 году Ганс Хасс сформулировал научный взгляд на гибриды человека и машины, которые он назвал «гиперклетки». [15] Они могут расширять свое биологическое клеточное тело с помощью искусственных артефактов и таким образом расширять свое тело производительности. Теория гиперклеток или «Homo Proteus», как Хасс назвал гибрид человека и машины, чтобы отличить Homo sapiens , продолжает то, на чем остановилась теория эволюции Чарльза Дарвина, и рассматривает ход эволюции за пределами людей.
В своей книге Novacene 2019 года Джеймс Лавлок использовал термин «киборги» для обозначения следующего поколения существ, которые станут «понимателями будущего» и «приведут космос к самопознанию». Признавая органический компонент в определении Клайнса и Клайна, он предположил, что эти киборги «спроектируют и построят себя из систем искусственного интеллекта, которые мы уже построили», и использовал термин «киборг», «чтобы подчеркнуть, что новые разумные существа возникнут, как и мы, в результате дарвиновской эволюции». [16]
Концепция смеси человека и машины была широко распространена в научной фантастике до Второй мировой войны . Еще в 1843 году Эдгар Аллан По описал человека с обширными протезами в рассказе « Человек, который был использован ». В 1911 году Жан де Ла Гир представил Никталопа , героя научной фантастики, который был, возможно, первым литературным киборгом, в Le Mystère des XV (позже переведенном как «Никталоп на Марсе »). [17] [18] [19] Почти два десятилетия спустя Эдмонд Гамильтон представил исследователям космоса смесь органических и машинных частей в своем романе 1928 года «Гибель кометы» . Позже он представил говорящий, живой мозг старого ученого Саймона Райта, плавающий в прозрачном корпусе, и во всех приключениях своего знаменитого героя, капитана Фьючера . В 1944 году в рассказе « Женщина не родилась » Чарльз Мур описал Дейрдре, танцовщицу, тело которой было полностью сожжено, а мозг помещен в безликое, но прекрасное и гибкое механическое тело.
В 1960 году Манфред Э. Клайнс и Натан С. Клайн придумали термин «киборг» для обозначения своей концепции усовершенствованного человека , способного выживать во внеземных условиях: [1]
Для экзогенно расширенного организационного комплекса, функционирующего как интегрированная гомеостатическая система бессознательно, мы предлагаем термин «киборг».
Их концепция стала результатом размышлений о необходимости тесной связи между человеком и машиной, поскольку новые рубежи освоения космоса только начинали развиваться. Проектировщик физиологических приборов и электронных систем обработки данных, Клайнс был главным научным сотрудником в Лаборатории динамического моделирования в госпитале Рокленд-Стейт в Нью-Йорке.
Термин впервые появился в печати 5 месяцев назад, когда газета The New York Times сообщила о симпозиуме «Психофизиологические аспекты космических полетов », на котором Клайнс и Клайн впервые представили свою работу:
Киборг по сути является системой человек-машина, в которой механизмы управления человеческой частью изменяются извне с помощью лекарств или регулирующих устройств, так что существо может жить в среде, отличной от нормальной. [20]
После этого Гамильтон впервые использовал термин «киборг» в явном виде в рассказе 1962 года «После Судного дня», чтобы описать «механические аналоги», называемые «Чарли», объяснив, что «[ки]боргами их называли с самого начала, с 1960-х годов... кибернетические организмы».
В 2001 году издательство Doubleday опубликовало книгу под названием «Киборг: цифровая судьба и возможности человека в эпоху носимых компьютеров» . [21] Некоторые идеи из книги были включены в документальный фильм «Киберчеловек» в том же году.
Киборг-ткани, структурированные с использованием углеродных нанотрубок и растительных или грибковых клеток, используются в искусственной тканевой инженерии для производства новых материалов для механических и электрических целей.
Такая работа была представлена Раффаэле Ди Джакомо, Бруно Мареска и другими на весенней конференции Materials Research Society 3 апреля 2013 года. [22] Полученный киборг был недорогим, легким и обладал уникальными механическими свойствами. Его также можно было формировать в желаемых формах. Клетки , объединенные с многослойными углеродными нанотрубками (MWCNT), соосаждались в виде определенного агрегата клеток и нанотрубок, которые образовывали вязкий материал. Аналогично, высушенные клетки по-прежнему действовали как стабильная матрица для сети MWCNT. При наблюдении с помощью оптической микроскопии материал напоминал искусственную « ткань », состоящую из плотно упакованных клеток. Эффект высыхания клеток проявлялся в их внешнем виде « призрачных клеток ». Довольно специфическое физическое взаимодействие между MWCNT и клетками наблюдалось с помощью электронной микроскопии , что позволяет предположить, что клеточная стенка (самая внешняя часть клеток грибов и растений) может играть важную активную роль в создании сети углеродных нанотрубок и ее стабилизации. Этот новый материал может использоваться в широком спектре электронных приложений, от нагрева до зондирования. Например, с использованием клеток Candida albicans , вида дрожжей , которые часто живут внутри желудочно-кишечного тракта человека , сообщалось о тканевых материалах киборгов со свойствами температурного зондирования. [23]
В современных протезных приложениях система C-Leg , разработанная Otto Bock HealthCare , используется для замены человеческой ноги , ампутированной из -за травмы или болезни. Использование датчиков в искусственной C-Leg значительно помогает при ходьбе, пытаясь воспроизвести естественную походку пользователя , какой она была бы до ампутации. [24] Похожая система разрабатывается шведской ортопедической компанией Integrum, OPRA Implant System, которая хирургически закрепляется и интегрируется посредством остеоинтеграции в скелет оставшейся части ампутированной конечности. [25] Та же компания разработала e-OPRA, систему протезирования верхней конечности с волевым приводом, которая проходит оценку в клинических испытаниях, чтобы обеспечить сенсорный ввод в центральную нервную систему с помощью датчиков давления и температуры на кончиках пальцев протеза. [26] [27] Некоторые считают, что такие протезы, как C-Leg, система имплантации e-OPRA и iLimb, являются первыми реальными шагами на пути к следующему поколению реальных приложений киборгов. [ необходима цитата ] Кроме того, кохлеарные имплантаты и магнитные имплантаты , которые дают людям ощущение, которого они в противном случае не имели бы, можно также рассматривать как создание киборгов. [ необходима цитата ]
В науке о зрении прямые мозговые имплантаты использовались для лечения не врожденной (приобретенной) слепоты. Одним из первых ученых, придумавших работающий мозговой интерфейс для восстановления зрения, был частный исследователь Уильям Добелль . Первый прототип Добелля был имплантирован в «Джерри», мужчину, ослепшего во взрослом возрасте, в 1978 году. Однорядный BCI, содержащий 68 электродов, был имплантирован в зрительную кору Джерри и успешно производил фосфены , ощущение видения света. Система включала камеры, установленные на очках, для отправки сигналов на имплантат. Первоначально имплантат позволял Джерри видеть оттенки серого в ограниченном поле зрения с низкой частотой кадров. Это также требовало его подключения к двухтонному мэйнфрейму , но уменьшающаяся электроника и более быстрые компьютеры сделали его искусственный глаз более портативным и теперь позволяют ему выполнять простые задачи без посторонней помощи. [28]
В 1997 году Филипп Кеннеди, ученый и врач, создал первого в мире человека-киборга из Джонни Рэя, ветерана войны во Вьетнаме , который перенес инсульт. Тело Рэя, как его называли врачи, было « заперто ». Рэй хотел вернуть свою старую жизнь, поэтому он согласился на эксперимент Кеннеди. Кеннеди внедрил разработанный им имплантат (и назвал его « нейротрофическим электродом ») рядом с поврежденной частью мозга Рэя, чтобы Рэй мог вернуть себе движение в своем теле. Операция прошла успешно, но в 2002 году Рэй умер. [29]
В 2002 году канадец Йенс Науманн, также ослепший во взрослом возрасте, стал первым из 16 платных пациентов, получивших имплантат второго поколения Добелля, что стало одним из самых ранних коммерческих применений BCI. Устройство второго поколения использовало более сложный имплантат, позволяющий лучше отображать фосфены в когерентное зрение. Фосфены распределяются по полю зрения в том, что исследователи называют эффектом звездной ночи. Сразу после имплантации Науманн смог использовать свое несовершенно восстановленное зрение, чтобы медленно ездить по парковке исследовательского института. [30]
В отличие от технологий замены, в 2002 году в рамках проекта «Киборг » британский ученый Кевин Уорвик внедрил в свою нервную систему массив из 100 электродов, чтобы связать свою нервную систему с интернетом для исследования возможностей улучшения. С этим Уорвик успешно провел серию экспериментов, включая расширение своей нервной системы через интернет для управления роботизированной рукой , также получая обратную связь от кончиков пальцев для управления хватом руки. Это была форма расширенного сенсорного ввода. Впоследствии он исследовал ультразвуковой ввод для удаленного определения расстояния до объектов . Наконец, с электродами, также имплантированными в нервную систему его жены, они провели первый эксперимент по прямой электронной связи между нервными системами двух людей. [31] [32]
С 2004 года британскому художнику Нилу Харбиссону в голову была имплантирована антенна киборга , которая позволяет ему расширять восприятие цветов за пределы человеческого визуального спектра посредством вибраций в черепе. [33] Его антенна была включена в его фотографию в паспорте 2004 года , которая, как говорят, подтверждает его статус киборга. [34] В 2012 году на TEDGlobal [35] Харбиссон объяснил, что начал чувствовать себя киборгом, когда заметил, что программное обеспечение и его мозг объединились и дали ему дополнительное чувство. [35] Харбиссон является соучредителем Cyborg Foundation (2004) [36] и соучредителем Transspecies Society в 2017 году, ассоциации, которая расширяет возможности людей с нечеловеческой идентичностью и поддерживает их в их решениях развивать уникальные чувства и новые органы. [37] Нил Харбиссон является всемирным защитником прав киборгов .
Роб Спенс, кинорежиссер из Торонто, называющий себя настоящим «Глазом-боргом», в детстве серьезно повредил правый глаз в результате несчастного случая со стрельбой на ферме своего деда. [38] Много лет спустя, в 2005 году, он решил хирургическим путем удалить свой постоянно ухудшающийся и теперь технически слепой глаз, [39] после чего он некоторое время носил повязку на глазу , прежде чем позже, поразмыслив некоторое время над идеей установки вместо нее камеры, связался с профессором Стивом Манном из Массачусетского технологического института , экспертом в области носимых компьютеров и кибертехнологий. [39]
Под руководством Манна Спенс в возрасте 36 лет создал прототип в виде миниатюрной камеры, которую можно было бы установить внутри его протезного глаза ; изобретение, которое журнал Time назвал одним из лучших изобретений 2009 года. Бионический глаз записывает все, что он видит, и содержит 1,5 мм2 видеокамеру с низким разрешением , небольшую круглую печатную плату , беспроводной видеопередатчик, который позволяет ему передавать то, что он видит, в режиме реального времени на компьютер, и 3- вольтовую перезаряжаемую микробатарею VARTA . Глаз не подключен к его мозгу и не восстановил его зрение. Кроме того, Спенс также установил лазероподобный светодиодный свет в одной из версий прототипа. [40]
Кроме того, известно, что существует множество киборгов с многофункциональными микрочипами радиочастотной идентификации (RFID), вживленными в руку. С помощью чипов они могут считывать карты , открывать или разблокировать двери , управлять такими устройствами, как принтеры , или, с использованием криптовалюты , покупать продукты, например напитки, взмахом руки. [41] [42] [43] [44] [45]
bodyNET — это приложение взаимодействия человека и электроники, которое в настоящее время [ когда? ] разрабатывается исследователями из Стэнфордского университета . [46] Технология основана на растягиваемых полупроводниковых материалах ( Elastronic ). Согласно их статье в Nature , технология состоит из интеллектуальных устройств , экранов и сети датчиков, которые можно имплантировать в тело, вплести в кожу или носить как одежду. Было высказано предположение, что эта платформа может потенциально заменить смартфон в будущем. [47]
Американская компания Backyard Brains выпустила то, что они называют «первым в мире коммерчески доступным киборгом», под названием RoboRoach. Проект начался как проект старшего дизайнера для студента биомедицинской инженерии Мичиганского университета в 2010 году [49] и был запущен как доступный бета- продукт 25 февраля 2011 года [50]. RoboRoach был официально запущен в производство через выступление на конференции TED Global ; [51] и через краудсорсинговый сайт Kickstarter в 2013 году [52], комплект позволяет студентам использовать микростимуляцию для мгновенного управления движениями шагающего таракана (влево и вправо) с помощью смартфона с поддержкой Bluetooth в качестве контроллера.
Другие группы разработали насекомых-киборгов, включая исследователей из Университета штата Северная Каролина , [53] [54] Калифорнийского университета в Беркли , [55] [56] и Наньянского технологического университета, Сингапур , [57] [58], но RoboRoach был первым набором, доступным для широкой публики, и был профинансирован Национальным институтом психического здоровья в качестве устройства, которое должно было служить учебным пособием для повышения интереса к нейронауке . [51] Несколько организаций по защите животных , включая RSPCA [59] и PETA [60], выразили обеспокоенность по поводу этики и благополучия животных в этом проекте. В 2022 году были представлены дистанционно управляемые тараканы-киборги, функционирующие при перемещении (или перемещении) к солнечному свету для подзарядки. Их можно было бы использовать, например, для осмотра опасных зон или быстрого поиска людей под труднодоступными завалами в местах стихийных бедствий . [61] [62] [48]
В конце 2010-х годов ученые создали киборг-медузу с помощью микроэлектронного протеза, который позволяет животному плавать почти в три раза быстрее, используя всего в два раза больше метаболической энергии, чем их немодифицированные собратья. Протезы можно снять, не причиняя вреда медузе. [63] [64]
Сочетание синтетической биологии , нанотехнологий и материаловедения было использовано для создания нескольких различных итераций бактериальных киборг-клеток. [65] [ 66] [67] Эти различные типы механически улучшенных бактерий созданы с использованием так называемых бионических производственных принципов, которые объединяют природные клетки с абиотическими материалами. В 2005 году исследователи с кафедры химической инженерии в Университете Небраски в Линкольне создали сверхчувствительный датчик влажности, покрыв бактерии Bacillus cereus наночастицами золота, став первыми, кто использовал микроорганизм для создания электронного устройства и, предположительно, первыми киборг-бактериями или цепями клеточного борга. [68] Исследователи с кафедры химии Калифорнийского университета в Беркли опубликовали серию статей в 2016 году, описывающих разработку киборг-бактерий, способных собирать солнечный свет более эффективно, чем растения. [69] В первом исследовании исследователи вызвали самофотосенсибилизацию нефотосинтезирующей бактерии Moorella thermoacetica с помощью наночастиц сульфида кадмия , что позволило осуществить фотосинтез уксусной кислоты из углекислого газа . [70] В последующей статье описывалось выяснение механизма переноса электронов от полупроводника к бактерии, который позволяет преобразовывать углекислый газ и солнечный свет в уксусную кислоту. [71] Ученые кафедры биомедицинской инженерии Калифорнийского университета в Дэвисе и Академии Синика на Тайване разработали другой подход к созданию клеток-киборгов путем сборки синтетического гидрогеля внутри бактериальной цитоплазмы клеток Escherichia. coli , что делает их неспособными к делению и делает их устойчивыми к факторам окружающей среды , антибиотикам и высокому окислительному стрессу . [72] Внутриклеточное введение синтетического гидрогеля обеспечивает эти клетки-киборги искусственным цитоскелетом , а приобретенная ими толерантность делает их подходящими кандидатами для того, чтобы стать новым классом систем доставки лекарств , расположенных между классическими синтетическими материалами и системами на основе клеток.
В медицине существует два важных и разных типа киборгов: восстановительные и улучшенные. Восстановительные технологии «восстанавливают утраченные функции, органы и конечности». [73] Ключевым аспектом восстановительной киборгизации является восстановление нарушенных или отсутствующих процессов для возвращения к здоровому или среднему уровню функций. Не происходит никакого улучшения исходных способностей и процессов, которые были утрачены.
Напротив, усовершенствованный киборг «следует принципу, и это принцип оптимальной производительности: максимизация выхода (полученной информации или модификаций) и минимизация входа (энергии, затраченной в процессе)». [74] Таким образом, усовершенствованный киборг намеревается превзойти обычные процессы или даже получить новые функции, которые изначально не присутствовали.
Хотя протезы в целом дополняют утраченные или поврежденные части тела с помощью интеграции механического приспособления, бионические имплантаты в медицине позволяют модельным органам или частям тела имитировать исходную функцию более точно. Майкл Чорост написал мемуары о своем опыте с кохлеарными имплантатами, или бионическими ушами, под названием «Перестроено: как становление частью компьютера сделало меня более человечным» . [75] Джесси Салливан стал одним из первых людей, управлявших полностью роботизированной конечностью с помощью нервно - мышечного трансплантата, что позволило ему выполнять сложный диапазон движений, выходящий за рамки предыдущих протезов. [76] К 2004 году было разработано полностью функционирующее искусственное сердце . [77] Продолжающееся технологическое развитие бионических и ( био- ) нанотехнологий начинает поднимать вопрос об улучшении и о будущих возможностях для киборгов, которые превосходят изначальную функциональность биологической модели. Этика и желательность «улучшающего протезирования» были предметом споров; Их сторонники включают в себя трансгуманистическое движение , с его верой в то, что новые технологии могут помочь человеческой расе в развитии за пределами ее нынешних нормативных ограничений, таких как старение и болезни, а также других, более общих неспособностей, таких как ограничения скорости, силы , выносливости и интеллекта . Противники концепции описывают то, что они считают предубеждениями, которые продвигают разработку и принятие таких технологий; а именно, предубеждение в сторону функциональности и эффективности, которое может заставить согласиться с представлением о человеческих людях, которое преуменьшает значение фактических проявлений человечности и индивидуальности как определяющих характеристик , в пользу определения в терминах обновлений, версий и полезности. [78] [79]
Ретинальные имплантаты — это еще одна форма киборгизации в медицине. Теория, лежащая в основе стимуляции сетчатки для восстановления зрения у людей, страдающих пигментным ретинитом и потерей зрения из-за старения (состояния, при которых у людей аномально низкое количество ганглиозных клеток сетчатки ), заключается в том, что ретинальный имплантат и электрическая стимуляция будут действовать как замена отсутствующих ганглиозных клеток (клеток, которые соединяют глаз с мозгом).
Хотя работа по совершенствованию этой технологии все еще ведется, уже достигнуты значительные успехи в использовании электронной стимуляции сетчатки, чтобы позволить глазу воспринимать световые узоры. Специализированная камера надевается на субъекта, например, на оправу очков, которая преобразует изображение в узор электрической стимуляции. Затем чип, расположенный в глазу пользователя, будет электрически стимулировать сетчатку этим узором, возбуждая определенные нервные окончания, которые передают изображение в оптические центры мозга, и затем изображение будет появляться у пользователя. Если технологический прогресс будет идти по плану, эта технология может быть использована тысячами слепых людей и восстановить зрение у большинства из них.
Похожий процесс был создан для помощи людям, потерявшим голосовые связки . Это экспериментальное устройство положит конец ранее использовавшимся роботизированным голосовым симуляторам . Передача звука начнется с хирургической операции по перенаправлению нерва, который управляет голосом и производством звука, в мышцу на шее, где близлежащий датчик сможет улавливать его электрические сигналы . Затем сигналы будут передаваться в процессор , который будет контролировать синхронизацию и высоту тона голосового симулятора. Затем этот симулятор будет вибрировать, производя многотональный звук, который можно будет преобразовать в слова с помощью рта. [80]
В статье, опубликованной в журнале Nature Materials в 2012 году, сообщалось об исследовании «киборг-тканей» (сконструированных человеческих тканей со встроенной трехмерной сеткой из наноразмерных проводов), имеющих возможное медицинское применение. [81]
В 2014 году исследователи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали устройство, которое может поддерживать бесконечное биение сердца . Используя 3D-печать и компьютерное моделирование , эти ученые разработали электронную мембрану , которая может успешно заменить кардиостимуляторы. Устройство использует «паутинную сеть датчиков и электродов» для мониторинга и поддержания нормальной частоты сердечных сокращений с помощью электрических стимулов. В отличие от традиционных кардиостимуляторов, которые одинаковы у всех пациентов, эластичная сердечная перчатка изготавливается на заказ с использованием технологии визуализации высокого разрешения. Первый прототип был создан для сердца кролика , работающего в растворе, богатом кислородом и питательными веществами. Растягивающийся материал и схемы аппарата были впервые сконструированы профессором Джоном А. Роджерсом, в котором электроды расположены в форме буквы S, что позволяет им расширяться и сгибаться, не ломаясь. Хотя в настоящее время устройство используется только как исследовательский инструмент для изучения изменений частоты сердечных сокращений, в будущем мембрана может служить защитой от сердечных приступов . [82]
Интерфейс мозг -компьютер , или BCI, обеспечивает прямой путь связи от мозга к внешнему устройству, эффективно создавая киборга. Исследования инвазивных BCI, которые используют электроды, имплантированные непосредственно в серое вещество мозга, были сосредоточены на восстановлении поврежденного зрения у слепых и предоставлении функциональности парализованным людям, особенно тем, у кого тяжелые случаи, такие как синдром запертого человека . Эта технология может дать людям, у которых отсутствует конечность или которые находятся в инвалидной коляске, возможность управлять устройствами, которые помогают им, посредством нейронных сигналов, отправляемых от мозговых имплантатов непосредственно на компьютеры или устройства. Вполне возможно, что эта технология в конечном итоге будет использоваться и со здоровыми людьми. [83]
Глубокая стимуляция мозга — это неврологическая хирургическая процедура , используемая в терапевтических целях. Этот процесс помог в лечении пациентов с диагнозом болезнь Паркинсона , болезнь Альцгеймера , синдром Туретта , эпилепсия , хронические головные боли и психические расстройства . После того, как пациент теряет сознание , с помощью анестезии в область мозга , где присутствует причина заболевания, имплантируются кардиостимуляторы или электроды. Затем область мозга стимулируется импульсами электрического тока, чтобы прервать надвигающуюся волну судорог . Как и все инвазивные процедуры , глубокая стимуляция мозга может подвергнуть пациента более высокому риску. Однако в последние годы было больше улучшений с глубокой стимуляцией мозга, чем с любым доступным медикаментозным лечением . [84]
Автоматизированные системы доставки инсулина , в просторечии также известные как «искусственная поджелудочная железа», являются заменой отсутствия естественной выработки инсулина организмом, особенно при диабете 1 типа . В настоящее время доступные системы объединяют непрерывный монитор глюкозы с инсулиновой помпой , которой можно управлять дистанционно, образуя контур управления, который автоматически регулирует дозировку инсулина в зависимости от текущего уровня глюкозы в крови . Примерами коммерческих систем, которые реализуют такой контур управления, являются MiniMed 670G от Medtronic [85] и t:slim x2 от Tandem Diabetes Care . [86] Существуют также технологии искусственной поджелудочной железы «сделай сам», хотя они не проверены и не одобрены ни одним регулирующим органом. [87] Предстоящие технологии искусственной поджелудочной железы следующего поколения включают автоматическую инфузию глюкагона в дополнение к инсулину, чтобы помочь предотвратить гипогликемию и повысить эффективность. Одним из примеров такой бигормональной системы является Beta Bionics iLet. [88]
Исследования военных организаций в последнее время были сосредоточены на использовании животных-киборгов в целях предполагаемого тактического преимущества. DARPA объявило о своей заинтересованности в разработке «киборгов-насекомых» для передачи данных с датчиков, имплантированных в насекомое на стадии куколки . Движение насекомого будет контролироваться микроэлектромеханической системой (MEMS) и, предположительно, сможет исследовать окружающую среду или обнаруживать взрывчатые вещества и газ. [89] Аналогичным образом, DARPA разрабатывает нейронный имплантат для дистанционного управления движением акул. Уникальные чувства акулы затем будут использоваться для предоставления данных обратной связи относительно движения вражеского корабля или подводных взрывчатых веществ. [90]
В 2006 году исследователи из Корнелльского университета изобрели [91] новую хирургическую процедуру для имплантации искусственных структур в насекомых во время их метаморфического развития. [92] [93] Первые насекомые-киборги, бабочки со встроенной электроникой в грудной клетке , были продемонстрированы теми же исследователями. [94] [95] Первоначальный успех этих методов привел к расширению исследований и созданию программы под названием Hybrid-Insect-MEMS (HI-MEMS). Ее цель, согласно DARPA's Microsystems Technology Office , заключается в разработке «тесно связанных интерфейсов машина-насекомое путем размещения микромеханических систем внутри насекомых на ранних стадиях метаморфоза». [96]
Недавно была предпринята попытка использования нейронных имплантатов, и с успехом, на тараканах. Хирургически прикрепленные электроды были помещены на насекомое, которым дистанционно управлял человек. Результаты, хотя иногда и отличались, в основном показали, что тараканом можно управлять с помощью импульсов, которые он получал через электроды. DARPA теперь финансирует это исследование из-за его очевидного полезного применения в военных и других областях [97]
В 2009 году на конференции MEMS Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) в Италии исследователи продемонстрировали первого «беспроводного» летающего жука-киборга. [98] Инженеры Калифорнийского университета в Беркли стали пионерами в разработке «дистанционно управляемого жука», финансируемого программой DARPA HI-MEMS. [99] За этим в том же году последовала демонстрация беспроводного управления «подъемной» мотыльком-киборгом. [100]
В конечном итоге исследователи планируют разработать HI-MEMS для стрекоз, пчел, крыс и голубей. [101] [102] Чтобы кибернетический жук HI-MEMS считался успешным, он должен пролететь 100 метров (330 футов) от начальной точки, управляемый компьютером, и совершить контролируемую посадку в пределах 5 метров (16 футов) от определенной конечной точки. После приземления кибернетический жук должен оставаться на месте. [101]
В 2020 году в статье, опубликованной в журнале Science Robotics [103] исследователями из Вашингтонского университета, сообщалось о механически управляемой беспроводной камере, прикрепленной к жукам. [104] Миниатюрные камеры весом 248 мг были прикреплены к живым жукам семейства Tenebrionid Asbolus и Eleodes . Камера передавала видео по беспроводной сети на смартфон через Bluetooth в течение 6 часов, и пользователь мог удаленно управлять камерой, чтобы добиться вида глазами жука. [105]
В 2016 году Кибатлон стал первой 'Олимпиадой' киборгов; отмечаемый в Цюрихе, Швейцария, он был первым всемирным и официальным празднованием киборг-спорта. В этом мероприятии 16 команд людей с ограниченными возможностями использовали технологические разработки, чтобы превратить себя в киборгов-спортсменов. Было 6 различных мероприятий, и его участники использовали и управляли передовыми технологиями, такими как протезы ног и рук с электроприводом, роботизированные экзоскелеты , велосипеды и моторизованные инвалидные коляски . [106]
Это уже было замечательным улучшением, поскольку позволило людям с ограниченными возможностями соревноваться и продемонстрировало несколько технологических усовершенствований, которые уже имеют значение; однако это показало, что еще предстоит пройти долгий путь. Например, гонка экзоскелетов по-прежнему требовала от участников вставать со стула и садиться, проходить слалом и выполнять другие простые действия, такие как ходьба по ступенькам и подъем и спуск по лестнице. Несмотря на простоту этих действий, 8 из 16 команд, участвовавших в мероприятии, сошли с дистанции до старта. [107]
Тем не менее, одна из главных целей этого мероприятия и таких простых занятий — показать, как технологические усовершенствования и передовые протезы могут изменить жизнь людей. Следующий Cybathlon, который должен был состояться в 2020 году, был отменен из-за пандемии коронавируса .
Концепция киборга часто ассоциируется с научной фантастикой. Однако многие художники включили и переприсвоили идею кибернетических организмов в свои работы, используя разрозненную эстетику и часто реализуя реальные конструкции киборгов; их работы варьируются от перформансов до картин и инсталляций. Некоторые из пионеров, создавших такие работы, — это HR Giger , Stelarc , Orlan , Shu Lea Cheang , Lee Bul , Tim Hawkinson , Steve Mann , Patricia Piccinini . Совсем недавно этот тип художественной практики был расширен такими художниками, как Marco Donnarumma , Wafaa Bilal , Neil Harbisson , Moon Ribas , Manel De Aguas и Quimera Rosa.
Стеларк — художник-перформансист, который визуально исследовал и акустически усиливал свое тело. Он использует медицинские инструменты, протезы, робототехнику, системы виртуальной реальности, Интернет и биотехнологии для исследования альтернативных, интимных и непроизвольных интерфейсов с телом. Он снял три фильма о внутренней части своего тела и выступал с третьей рукой и виртуальной рукой. Между 1976 и 1988 годами он выполнил 25 перформансов с подвешиванием тела с помощью крючков в коже. Для «Третьего уха» он хирургическим путем сконструировал дополнительное ухо в своей руке, которое было подключено к Интернету, сделав его общедоступным слуховым органом для людей в других местах. [108] В настоящее время он выступает в качестве своего аватара со своего второго сайта жизни . [109]
Тим Хокинсон продвигает идею о том, что тела и машины объединяются в единое целое, где человеческие черты объединяются с технологиями для создания Киборга. Статья Хокинсона Emoter показала, как общество теперь зависит от технологий. [110]
Марко Доннарумма — художник перформанса и художник новых медиа . В его работах тело становится языком морфинга, чтобы критически говорить о ритуале, власти и технологии. Для своего цикла «7 конфигураций» между 2014 и 2019 годами он спроектировал и создал шесть протезов ИИ , каждый из которых воплощает сверхъестественную конфигурацию машинного с органическим. [111] Протезы, разработанные совместно с командой художников и ученых, являются бесполезными протезами, парадоксальными объектами, предназначенными для тела, но не для его улучшения, а для изъятия из него функций: робот, разрезающий кожу стальным металлическим ножом, лицевой протез, который блокирует взгляд носителя механической рукой, и два роботизированных позвоночника, которые функционируют как дополнительные конечности без тела. Протезы были созданы, чтобы действовать как исполнители с собственной агентностью, то есть взаимодействовать со своими человеческими партнерами без внешнего контроля. Машины оснащены биомиметическими нейронными сетями, алгоритмами обработки информации, вдохновленными биологической нервной системой млекопитающих. Разработанные Donnarumma в сотрудничестве с Лабораторией исследований нейроробототехники (DE), эти нейронные сети наделяют машины искусственными когнитивными и сенсомоторными навыками. [112]
Вафаа Билал — иракско-американский художник-перформансист, которому хирургическим путем в затылок имплантировали небольшую 10-мегапиксельную цифровую камеру в рамках проекта под названием 3rd I. [113] В течение года, начиная с 15 декабря 2010 года, изображение снималось раз в минуту 24 часа в сутки и транслировалось в прямом эфире на www.3rdi.me и в Mathaf: Arab Museum of Modern Art . Сайт также отображает местоположение Билала с помощью GPS. Билал говорит, что причиной, по которой он поместил камеру в затылок, было «аллегорическое заявление о вещах, которые мы не видим и оставляем позади». [114] Как профессор Нью-Йоркского университета , этот проект поднял вопросы конфиденциальности, и поэтому Билала попросили гарантировать, что его камера не будет делать фотографии в зданиях Нью-Йоркского университета. [114]
Машины становятся все более вездесущими в самом художественном процессе, с компьютеризированными блокнотами для рисования, заменяющими ручку и бумагу, и драм-машинами, которые становятся почти такими же популярными, как и люди-барабанщики. Такие композиторы, как Брайан Ино, разработали и использовали программное обеспечение, которое может создавать целые музыкальные партитуры из нескольких основных математических параметров. [115]
Скотт Дрейвс — генеративный художник, чье творчество явно описывается как «разум киборга». Его проект Electric Sheep генерирует абстрактное искусство, объединяя работу множества компьютеров и людей через интернет. [116]
Художники исследовали термин «киборг» с точки зрения, включающей воображение. Некоторые работают над тем, чтобы сделать абстрактную идею технологического и человеческо-телесного союза очевидной для реальности в форме искусства, используя различные средства, от скульптур и рисунков до цифровой визуализации. Художники, которые стремятся сделать фантазии о киборгах реальностью, часто называют себя художниками-киборгами или могут считать свои произведения искусства «киборгами». То, как художник или его работа могут считаться киборгами, будет зависеть от гибкости толкователя в отношении термина.
Ученые, которые полагаются на строгое техническое описание киборга, часто следуя кибернетической теории Норберта Винера и первому использованию этого термина Манфредом Э. Клайнсом и Натаном С. Клайном , вероятно, утверждают, что большинство художников-киборгов не могут считаться киборгами. [117] Ученые, рассматривающие более гибкое описание киборгов, могут утверждать, что оно включает в себя больше, чем кибернетику. [118] Другие могут говорить об определении подкатегорий или специализированных типов киборгов, которые квалифицируют различные уровни киборга, на которых технология влияет на человека. Это может варьироваться от технологических инструментов, которые являются внешними, временными и съемными, до полностью интегрированных и постоянных. [119] Тем не менее, художники-киборги являются художниками. Поскольку это так, можно ожидать, что они будут включать в себя идею киборга, а не строгое техническое представление термина, [120] видя, как их работа иногда будет вращаться вокруг других целей за пределами киборгизма. [117]
По мере того, как медицинские технологии становятся все более продвинутыми, некоторые методы и инновации принимаются сообществом модификации тела. Хотя пока это не киборги в строгом определении Манфреда Клайнса и Натана Клайна, технологические разработки, такие как имплантируемая кремниевая шелковая электроника, [121] дополненная реальность [122] и QR-коды [123], устраняют разрыв между технологией и телом. Гипотетические технологии, такие как цифровые интерфейсы татуировок [124] [125], могли бы объединить эстетику модификации тела с интерактивностью и функциональностью, привнеся трансгуманистический образ жизни в современную реальность.
Кроме того, вполне вероятно проявление выражения тревоги. Люди могут испытывать предимплантационные чувства страха и нервозности. С этой целью люди могут также воплощать чувства беспокойства, особенно в социализированной обстановке, из-за их послеоперационных, технологически дополненных тел и взаимной незнакомости с механической вставкой. Тревоги могут быть связаны с представлениями об инаковости или кибернетической идентичности. [126]
Отправка людей в космос — опасная задача, в которой внедрение различных кибертехнологий может быть использовано в будущем для снижения рисков. [127] Стивен Хокинг , известный физик, заявил: «Жизнь на Земле находится под все возрастающим риском уничтожения катастрофой, такой как внезапное глобальное потепление, ядерная война... Я думаю, что у человеческой расы нет будущего, если она не отправится в космос». Трудности, связанные с космическими путешествиями, могут означать, что пройдут столетия, прежде чем люди когда-либо станут многопланетным видом. [ необходима цитата ] Существует множество эффектов космических полетов на организм человека . Одной из основных проблем освоения космоса является биологическая потребность в кислороде. Если бы эта потребность была исключена из уравнения, освоение космоса совершило бы революцию. Теория, предложенная Манфредом Э. Клайнсом и Натаном С. Клайном, направлена на решение этой проблемы. Двое ученых предположили, что использование обратного топливного элемента, который «способен восстанавливать CO2 до его компонентов с удалением углерода и рециркуляцией кислорода ...» [128], может сделать дыхание ненужным. Другой важной проблемой является воздействие радиации . Ежегодно среднестатистический человек на Земле подвергается воздействию приблизительно 0,30 бэр радиации, в то время как астронавт на борту Международной космической станции в течение 90 дней подвергается воздействию 9 бэр. [129] Чтобы решить эту проблему, Клайнс и Клайн выдвинули теорию о киборге, содержащем датчик, который будет определять уровень радиации, и осмотический насос Роуза, «который будет автоматически вводить защитные фармацевтические препараты в соответствующих дозах». Эксперименты по введению этих защитных фармацевтических препаратов обезьянам показали положительные результаты в повышении устойчивости к радиации. [128]
Хотя влияние космических полетов на наши тела является важным вопросом, прогресс в области технологий движения не менее важен. С нашими нынешними технологиями нам потребовалось бы около 260 дней, чтобы добраться до Марса. [130] Исследование, поддержанное NASA, предлагает интересный способ решения этой проблемы с помощью глубокого сна , или торпора . С помощью этой техники можно было бы «снизить метаболические функции астронавтов с помощью существующих медицинских процедур». [131] До сих пор эксперименты приводили к тому, что пациенты находились в состоянии торпора только одну неделю. Достижения, позволяющие более длительные состояния глубокого сна, снизили бы стоимость путешествия на Марс в результате сокращения потребления ресурсов астронавтами.
Такие теоретики, как Энди Кларк, предполагают, что взаимодействие между людьми и технологиями приводит к созданию киборг-системы. В этой модели киборг определяется как частично биологическая, частично механическая система, которая приводит к расширению биологического компонента и созданию более сложного целого. Кларк утверждает, что это расширенное определение необходимо для понимания человеческого познания. Он предполагает, что любой инструмент, который используется для разгрузки части когнитивного процесса, может считаться механическим компонентом киборг-системы. Примеры этой человеческой и технологической киборг-системы могут быть очень низкотехнологичными и упрощенными, например, использование калькулятора для выполнения основных математических операций или ручки и бумаги для заметок, или такими высокотехнологичными, как использование персонального компьютера или телефона. По словам Кларка, эти взаимодействия между человеком и формой технологии интегрируют эту технологию в когнитивный процесс способом, который аналогичен способу, которым технология, которая соответствовала бы традиционной концепции киборг-расширения, интегрируется со своим биологическим хозяином. Поскольку все люди в некотором роде используют технологии для улучшения своих когнитивных процессов, Кларк приходит к выводу, что мы «рожденные киборги». [132] Профессор Донна Харауэй также выдвигает теорию о том, что люди, метафорически или буквально, были киборгами с конца двадцатого века. Если рассматривать разум и тело как единое целое, то большая часть человечества получает помощь от технологий практически во всех отношениях, что скрещивает людей с технологиями. [133]
Учитывая технические возможности современных и будущих имплантируемых сенсорных / телеметрических устройств, такие устройства будут значительно распространены и будут иметь подключения к коммерческим, медицинским и правительственным сетям. Например, в медицинском секторе пациенты смогут входить в систему на своем домашнем компьютере и, таким образом, посещать виртуальные кабинеты врачей, медицинские базы данных и получать медицинские прогнозы, не выходя из дома, на основе данных, собранных с помощью имплантированных телеметрических устройств. [134] Однако эта онлайн-сеть представляет большие проблемы безопасности, поскольку несколько университетов США доказали, что хакеры могут проникнуть в эти сети и отключить электронные протезы людей. [134] Киборг-майнинг данных относится к сбору данных, производимых имплантируемыми устройствами.
Такого рода технологии уже присутствуют в рабочей силе США, так как фирма в Ривер-Фолс, штат Висконсин , под названием Three Square Market объединилась со шведской фирмой Biohacks Technology для имплантации микрочипов RFID (размером с рисовое зерно) в руки своих сотрудников, которые позволяют сотрудникам получать доступ к офисам, компьютерам и даже торговым автоматам. Более 50 из 85 сотрудников фирмы были чипированы. Было подтверждено, что Американское управление по контролю за продуктами и лекарствами одобрило эти имплантации. [135] Если эти устройства будут распространяться в обществе, то возникает вопрос, на который нужно ответить, какой регулирующий орган будет контролировать эксплуатацию, мониторинг и безопасность этих устройств? Согласно этому исследованию Three Square Market, похоже, что FDA берет на себя роль в регулировании и мониторинге этих устройств. Утверждалось, что необходимо разработать новую нормативную базу, чтобы закон не отставал от разработок в области имплантируемых технологий. [136]
В 2010 году Cyborg Foundation стал первой в мире международной организацией, призванной помогать людям становиться киборгами. [137] Фонд был создан киборгом Нилом Харбиссоном и Муном Рибасом в ответ на растущее количество писем и электронных писем, полученных от людей со всего мира, заинтересованных в том, чтобы стать киборгами. [138] Главные цели фонда — расширение человеческих чувств и способностей путем создания и применения кибернетических расширений к телу, [139] содействие использованию кибернетики в культурных мероприятиях и защита прав киборгов. [140] В 2010 году фонд, базирующийся в Матаро (Барселона), стал абсолютным победителем премии Cre@tic Awards, организованной Tecnocampus Mataró. [141]
В 2012 году испанский кинорежиссер Рафель Дюран Торрент снял короткометражный фильм о Cyborg Foundation. В 2013 году фильм получил Гран-при жюри на кинофестивале Sundance Film Festival 's Focus Forward Filmmakers Competition и был награжден 100 000 долларов США. [142]
Киборги — повторяющаяся фигура в научно-фантастической литературе и других средствах массовой информации. [143] [144]
Интимный контроль над насекомыми с помощью встроенных микросистем позволит насекомым-киборгам, которые могут нести один или несколько датчиков, таких как микрофон или газовый датчик, передавать обратно информацию, собранную из целевого пункта назначения.
Справочные записи
