Киборг ( / s aɪ b ɔːr ɡ / ) (также известный как кибернетически усовершенствованный организм или кибернетически дополненный организм ) — сочетание кибернетики и организма — представляет собой существо, имеющее как органические , так и биомехатронные части тела . Этот 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, у которого восстановлены функции или расширены способности благодаря интеграции некоторого искусственного компонента или технологии, основанной на обратной связи. [2]
«Киборг» — это не то же самое, что бионика , биоробототехника или андроиды ; это относится к организму, у которого восстановлены функции или, особенно, расширены способности благодаря интеграции какого-либо искусственного компонента или технологии, основанной на некоторой обратной связи , например: протезов , искусственных органов , имплантатов или, в некоторых случаях, носимых технологий. . [3] Технологии киборгов могут обеспечить или поддержать коллективный разум . [4] Близкий, возможно, более широкий термин — « дополненный человек ». [3] [5] [6] Хотя киборгов обычно считают млекопитающими , включая людей, они также могут быть любым видом организмов .
В книге Д.С. Хэласи « Киборг: Эволюция Супермена» (1965) было введение, в котором говорилось о «новом рубеже», который был «не просто космосом, но, в более глубоком смысле, взаимосвязью между «внутренним пространством» и «космическим пространством» – мостом... между разумом и материей». [7]
В « Манифесте киборгов » Донна Харауэй отвергает идею жестких границ между человечеством и технологиями, утверждая, что, поскольку люди со временем зависят от все большего количества технологий, человечество и технологии стали слишком переплетены, чтобы проводить линии между ними. Она считает, что, поскольку мы позволили и создали машины и технологии настолько продвинутыми, не должно быть причин бояться того, что мы создали, и киборгов следует приветствовать, потому что они теперь являются частью человеческой идентичности. [8] Однако Харауэй также выразил обеспокоенность по поводу противоречий научной объективности и этики технологической эволюции и заявил, что «научные представления о мире имеют политические последствия». [9]
Согласно некоторым определениям этого термина, физическая привязанность людей даже к самым базовым технологиям уже сделала их киборгами. [10] В типичном примере человека с искусственным кардиостимулятором или имплантируемым кардиовертером-дефибриллятором можно было бы считать киборгом, поскольку эти устройства измеряют потенциалы напряжения в организме, выполняют обработку сигналов и могут доставлять электрические стимулы , используя эту синтетическую обратную связь. механизм, позволяющий сохранить этому человеку жизнь. Имплантаты, особенно кохлеарные имплантаты , которые сочетают механическую модификацию с любым типом обратной связи, также являются усовершенствованиями киборгов. Некоторые теоретики [ кто? ] приводят такие модификации, как контактные линзы , слуховые аппараты , смартфоны , [11] или интраокулярные линзы, как примеры оснащения людей технологиями для улучшения их биологических возможностей. Еще одним примером можно считать возникающую тенденцию вживления микрочипов внутрь тела (в основном в руки) для совершения финансовых операций, таких как бесконтактные платежи, или базовых задач, таких как открытие двери.
Поскольку число киборгов в настоящее время растет, некоторые теоретики [ кто? ] утверждают, что существует необходимость разработки новых определений старения . Например, было предложено биотехносоциальное определение старения . [12]
Этот термин также используется для абстрактного обозначения сочетания человека и технологии . Сюда входят не только широко используемые технологии, 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 общении с людьми в других временах и местах человек становится способен на гораздо большее, чем был раньше. Примером может служить компьютер, который получает питание за счет использования интернет-протоколов для соединения с другими компьютерами. Другим примером является бот для социальных сетей (либо человек с помощью бота, либо бот с помощью человека), используемый для таргетирования социальных сетей с помощью лайков и репостов . [13] Кибернетические технологии включают в себя автомагистрали , трубы , электропроводку , здания , электростанции , библиотеки и другую инфраструктуру, которую люди почти не замечают, но которые являются критически важными частями кибернетики, в которой работают люди.
Брюс Стерлинг в своей вселенной Создателя/Механиста предложил идею альтернативного киборга под названием «Лобстер», который создается не с помощью внутренних имплантатов, а с использованием внешней оболочки (например, экзоскелета с электроприводом ). [14] В отличие от людей-киборгов, которые внешне кажутся людьми, но являются синтетическими внутри (например, тип Бишопа во франшизе «Чужие »), Лобстер внешне выглядит нечеловеческим, но внутри содержит человека (например, в « Элизиуме » и «Робокопе» ). В компьютерной игре Deus Ex: Invisible War широко представлены киборги по имени Омар, что по-русски означает «лобстер».
В научной фантастике наиболее стереотипное изображение киборга — это человек (или, реже, животное) с видимыми добавленными механическими частями. К ним относятся супергерой Киборг из DC Comics и раса Боргов из вселенной «Звездный путь» .
Однако киборгов также можно изобразить более роботизированными или более органичными. Они могут выглядеть как роботы-гуманоиды , такие как Человек-робот из «Патруля судьбы» округа Колумбия или большинство разновидностей киберлюдей из « Доктора Кто» ; они могут выглядеть как негуманоидные роботы, такие как Далеки (опять же из «Доктора Кто ») или как большинство игроков в мотобол в « Боевом ангеле Алите» и ее приквеле «Пепельный Виктор» .
Киборги, похожие на людей, могут прикрывать свои механические части броней или одеждой, как, например, Дарт Вейдер ( «Звездные войны» ) или Мисти Найт ( Marvel Comics ). Киборги могут иметь механические части или тела, похожие на человеческие. Например, одноименные Мужчина за шесть миллионов долларов и Бионическая женщина (из соответствующего телесериала) имеют протезы , внешне идентичные частям тела, которые они заменили; в то время как майор Мотоко Кусанаги ( «Призрак в доспехах ») — киборг в полный рост, тело которого выглядит как человеческое. В этих примерах, среди прочих, киборги обычно обладают сверхчеловеческими (физическими или умственными) способностями, включая огромную силу , улучшенные чувства , компьютерный мозг или встроенное оружие.
Концепция смеси человека и машины была широко распространена в научной фантастике перед Второй мировой войной . Еще в 1843 году Эдгар Аллан По описал человека с обширными протезами в рассказе « Человек, который был изношен ». В 1911 году Жан де Ла Гир представил Никталопа , героя научной фантастики, который был, возможно, первым литературным киборгом, в «Тайне XV» (позже переведенной как «Никталопа на Марсе »). [15] [16] [17] Почти два десятилетия спустя Эдмонд Гамильтон представил исследователям космоса смесь органических и машинных частей в своем романе 1928 года «Гибель кометы ». Позже он показал говорящий живой мозг старого ученого Саймона Райта, плавающий в прозрачном футляре, во всех приключениях его знаменитого героя, капитана Фьючера . В 1944 году в рассказе « Женщина не рождается » К. Л. Мур написал о Дейрдре, танцовщице , тело которой было полностью сожжено, а мозг помещён в безликое, но красивое и гибкое механическое тело.
В 1960 году термин «киборг» был придуман Манфредом Э. Клайнсом и Натаном С. Клайном для обозначения их концепции усовершенствованного человека , способного выжить во внеземной среде: [1]
Для экзогенно расширенного организационного комплекса, бессознательно функционирующего как целостная гомеостатическая система, мы предлагаем термин «Киборг».
Их концепция была результатом размышлений о необходимости тесных отношений между человеком и машиной, когда начали открываться новые рубежи освоения космоса. Разработчик физиологических приборов и систем электронной обработки данных, Клайнс был главным научным сотрудником лаборатории динамического моделирования в больнице штата Рокленд в Нью-Йорке.
Этот термин впервые появился в печати пятью месяцами ранее, когда The New York Times сообщила о симпозиуме «Психофизиологические аспекты космических полетов », на котором Клайнс и Клайн впервые представили свою статью:
Киборг, по сути, представляет собой систему человек-машина, в которой механизмы управления человеческой частью модифицируются извне с помощью лекарств или регулирующих устройств, так что существо может жить в среде, отличной от нормальной. [18]
После этого Гамильтон впервые использовал термин «киборг» в рассказе 1962 года «После Судного дня», чтобы описать «механические аналоги» под названием «Чарли», объясняя, что «киборги были вызваны из первый в 1960-х годах... кибернетические организмы».
В 2001 году издательство Doubleday опубликовало книгу под названием « Киборг: цифровая судьба и человеческие возможности в эпоху носимых компьютеров ». [19] Некоторые идеи из книги были включены в документальный фильм «Киберчеловек» в том же году.
Ткани киборгов, структурированные углеродными нанотрубками и растительными или грибковыми клетками, использовались в инженерии искусственных тканей для производства новых материалов для механических и электрических целей.
Подобную работу представили Рафаэле Ди Джакомо, Бруно Мареска и другие на весенней конференции Общества исследования материалов 3 апреля 2013 года. [20] Полученный киборг был недорогим, легким и обладал уникальными механическими свойствами. Ему также можно было придать желаемую форму. Клетки в сочетании с многостенными углеродными нанотрубками (МУНТ) соосаждались в виде специфического агрегата клеток и нанотрубок, образующих вязкий материал. Аналогично, высушенные клетки по-прежнему служили стабильной матрицей для сети MWCNT. При наблюдении с помощью оптической микроскопии материал напоминал искусственную « ткань », состоящую из плотно упакованных клеток. Эффект высыхания клеток проявлялся в их появлении « клеток-призраков ». С помощью электронной микроскопии наблюдалось довольно специфическое физическое взаимодействие между МУНТ и клетками , 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 можно использовать в широком спектре электронных приложений: от нагрева до датчиков. Например, с использованием клеток Candida albicans , вида дрожжей , которые часто обитают в желудочно-кишечном тракте человека , были получены материалы из ткани киборга со свойствами определения температуры. [21]
В настоящее время в протезировании 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 облегчает ходьбу, пытаясь воспроизвести естественную походку пользователя , как это было до ампутации. [22] Похожая система разрабатывается шведской ортопедической компанией Integrum, OPRA Implant System, которая хирургически закрепляется и интегрируется посредством остеоинтеграции в скелет оставшейся части ампутированной конечности. [23] Та же компания разработала e-OPRA, систему протезов верхних конечностей с приводом от воли, которая проходит клинические испытания и позволяет осуществлять сенсорный ввод в центральную нервную систему с помощью датчиков давления и температуры на кончиках пальцев протеза. [24] [25] Некоторые считают, что такие протезы, как C-Leg, система имплантатов e-OPRA и iLimb, являются первыми реальными шагами на пути к следующему поколению реальных приложений для киборгов. [ нужна цитата ] Кроме того, кохлеарные имплантаты и магнитные имплантаты , которые дают людям ощущение, которого у них иначе не было бы, также можно рассматривать как создание киборгов. [ нужна цитата ] .
В науке о зрении прямые имплантаты головного мозга использовались для лечения врожденной (приобретенной) слепоты . Одним из первых ученых, придумавших работающий мозговой интерфейс для восстановления зрения, был частный исследователь Уильям Добелл . Первый прототип Добелла был имплантирован Джерри, ослепшему в зрелом возрасте мужчине, в 1978 году. Одноматрицный BCI, содержащий 68 электродов , был имплантирован в зрительную кору Джерри и преуспел в выработке фосфенов , ощущения видения света. Система включала камеры, установленные на очках для отправки сигналов на имплантат. Первоначально имплант позволял Джерри видеть оттенки серого в ограниченном поле зрения при низкой частоте кадров. Для этого также потребовалось подключить его к двухтонному мэйнфрейму , но уменьшение размера электроники и более быстрые компьютеры сделали его искусственный глаз более портативным и теперь позволяют ему выполнять простые задачи без посторонней помощи. [26]
В 1997 году Филип Кеннеди, учёный и врач, создал первого в мире человека-киборга из Джонни Рэя, ветерана Вьетнама , перенесшего инсульт . Тело Рэя, как это называли врачи, было « заперто ». Рэй хотел вернуть свою прежнюю жизнь, поэтому согласился на эксперимент Кеннеди. Кеннеди встроил разработанный им имплантат (и назвал его « нейротрофическим электродом ») рядом с поврежденной частью мозга Рэя, чтобы Рэй смог вернуть себе некоторую подвижность. Операция прошла успешно, но в 2002 году Рэй умер. [27]
В 2002 году канадец Йенс Науманн, также ослепший в зрелом возрасте, стал первым из 16 платных пациентов, получивших имплантат второго поколения Добелле, что стало одним из первых коммерческих применений BCI. В устройстве второго поколения использовался более сложный имплантат, позволяющий лучше отображать фосфены и обеспечивать когерентное зрение. Фосфены распределяются по полю зрения, что исследователи называют эффектом звездной ночи. Сразу после имплантации Науманн смог использовать свое несовершенно восстановленное зрение, чтобы медленно ездить по парковке научно-исследовательского института. [28]
В отличие от технологий замены, в 2002 году в рамках проекта «Киборг » британский учёный Кевин Уорвик ввел в свою нервную систему массив из 100 электродов, чтобы соединить свою нервную систему с Интернетом и исследовать возможности улучшения. Имея это в виду, Уорвик успешно провел серию экспериментов, в том числе расширил свою нервную систему через Интернет для управления роботизированной рукой , а также получил обратную связь от кончиков пальцев, чтобы контролировать захват руки. Это была форма расширенного сенсорного ввода. Впоследствии он исследовал ультразвуковой вход, чтобы дистанционно определять расстояние до объектов . Наконец, с помощью электродов, также имплантированных в нервную систему его жены, они провели первый эксперимент по прямой электронной связи между нервными системами двух людей. [29] [30]
С 2004 года британскому художнику Нилу Харбиссону в голову имплантировали антенну киборга , которая позволяет ему расширять восприятие цветов за пределы зрительного спектра человека посредством вибраций в черепе. [31] Его антенна была включена в его паспортную фотографию 2004 года, которая, как утверждается, подтверждает его статус киборга. [32] В 2012 году на TEDGlobal [33] Харбиссон объяснил , что начал чувствовать себя киборгом, когда заметил, что программное обеспечение и его мозг объединились и дали ему дополнительные чувства. [33] Нил Харбиссон является соучредителем Cyborg Foundation (2004 г.) [34] и соучредителем Transspecies Society в 2017 г., ассоциации, которая расширяет возможности людей с нечеловеческой идентичностью и поддерживает их в их решениях по развитию уникальных чувств. и новые органы. [35] Нил Харбиссон — глобальный защитник прав киборгов.
Роб Спенс, кинорежиссер из Торонто , который называет себя настоящим «Айборгом», в детстве серьезно повредил правый глаз в результате несчастного случая со стрельбой на ферме своего деда. [36] Много лет спустя, в 2005 году, он решил хирургически удалить свой постоянно ухудшающийся и теперь технически слепой глаз, [37] после чего некоторое время носил повязку на глазу , прежде чем он позже, поиграв некоторое время с этой идеей, Вместо установки камеры связался с профессором Стивом Манном из Массачусетского технологического института , экспертом в области носимых компьютеров и технологий киборгов. [37]
Под руководством Манна Спенс в возрасте 36 лет создал прототип в виде миниатюрной камеры, которую можно было разместить внутри его глазного протеза ; изобретение, которое журнал Time назвал одним из лучших изобретений 2009 года. Бионический глаз записывает все, что он видит, и содержит видеокамеру с низким разрешением площадью 1,5 мм 2 , небольшую круглую печатную плату и беспроводное видеоустройство. передатчик, который позволяет ему передавать то, что он видит, в режиме реального времени на компьютер, и 3- вольтовую перезаряжаемую микробатарею VARTA . Глаз не связан с мозгом и не восстановил зрение. Кроме того, Спенс также установил лазерный светодиодный фонарь в одну из версий прототипа. [38]
Кроме того, известно, что существует множество киборгов с микрочипами многофункциональной радиочастотной идентификации (RFID), вживленными в руку. С помощью чипов они могут считывать карты , открывать или разблокировать двери , управлять такими устройствами, как принтеры , или, в некоторых случаях с использованием криптовалюты , покупать продукты, например напитки, взмахом руки. [39] [40] [41] [42] [43]
bodyNET — это приложение взаимодействия человека и электроники в настоящее время [ когда? ] в разработке исследователей из Стэнфордского университета . [44] Технология основана на растягивающихся полупроводниковых материалах ( Elastronic ). Согласно их статье в журнале Nature , технология состоит из умных устройств , экранов и сети датчиков, которые можно имплантировать в тело, вплетать в кожу или носить как одежду. Было высказано предположение, что эта платформа потенциально может заменить смартфон в будущем. [45]
Американская компания Backyard Brains выпустила то, что они называют «первым в мире коммерчески доступным киборгом», под названием RoboRoach. Проект начался как старший проект для студента биомедицинской инженерии Мичиганского университета в 2010 году [47] и был запущен в качестве доступного бета- продукта 25 февраля 2011 года. [48] RoboRoach был официально запущен в производство на конференции TED на конференции TED . глобальная конференция TED ; [49] и через краудсорсинговый веб-сайт Kickstarter в 2013 году [50] комплект позволяет студентам использовать микростимуляцию для мгновенного управления движениями идущего таракана (влево и вправо), используя смартфон с поддержкой Bluetooth в качестве контроллера.
Насекомых-киборгов создали и другие группы, в том числе исследователи из Университета штата Северная Каролина , [51] [52] Калифорнийского университета в Беркли , [53] [54] и Наньянского технологического университета в Сингапуре , [55] [56] , но RoboRoach был первым набором. Доступен широкой публике и финансировался Национальным институтом психического здоровья как устройство, служащее учебным пособием для стимулирования интереса к нейробиологии . [49] Несколько организаций по защите животных , включая RSPCA [57] и PETA [58], 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) на солнечный свет для подзарядки. Их можно использовать, например, для проверки опасных зон или быстрого поиска людей под труднодоступными завалами на местах стихийных бедствий . [59] [60] [46]
В конце 2010-х годов ученые создали медузу- киборга с помощью микроэлектронного протеза, который заставляет животное плавать почти в три раза быстрее, используя при этом вдвое больше метаболической энергии, чем их немодифицированные собратья. Протезирование можно снять, не причинив вреда медузе. [61] [62]
Комбинация подходов синтетической биологии , нанотехнологий и материаловедения была использована для создания нескольких различных итераций бактериальных клеток-киборгов. [63] [64] [65] Эти различные типы механически усовершенствованных бактерий созданы с использованием так называемых бионических принципов производства, которые сочетают в себе натуральные клетки с абиотическими материалами. В 2005 году исследователи из факультета химической инженерии Университета 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 киборгами. бактерии или клеточная цепь. [66] Исследователи с химического факультета Калифорнийского университета в Беркли в 2016 году опубликовали серию статей, описывающих развитие бактерий-киборгов, способных собирать солнечный свет более эффективно, чем растения. [67] В первом исследовании исследователи вызвали самофотосенсибилизацию нефотосинтетической бактерии Moorella thermoacetica с помощью наночастиц сульфида кадмия , что позволило фотосинтезировать уксусную кислоту из углекислого газа . [68] В последующей статье описано выяснение механизма переноса электронов от полупроводника к бактерии, который позволяет превращать углекислый газ и солнечный свет в уксусную кислоту. [69] Ученые факультета 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 эшерихий . coli , что делает их неспособными делиться и делает их устойчивыми к факторам окружающей среды , антибиотикам и сильному окислительному стрессу . [70] Внутриклеточная инфузия синтетического гидрогеля обеспечивает эти клетки-киборги искусственным цитоскелетом , а приобретенная толерантность делает их хорошими возможностями для того, чтобы стать новым классом систем доставки лекарств , занимающим промежуточное положение между классическими синтетическими материалами и клеточными системами.
В медицине существует два важных и разных типа киборгов: восстанавливающие и улучшенные. Восстановительные технологии «восстанавливают утраченные функции, органы и конечности». [71] Ключевым аспектом восстановительной киборгизации является восстановление нарушенных или отсутствующих процессов с целью возврата к здоровому или среднему уровню функционирования. Первоначальные способности и процессы, которые были утрачены, не улучшаются.
Напротив, улучшенный киборг «следует принципу оптимальной производительности: максимизация результата (полученной информации или модификаций) и минимизация затрат (энергии, затрачиваемой в процессе)». [72] Таким образом, улучшенный киборг намеревается превзойти обычные процессы или даже получить новые функции, которых изначально не было.
Хотя протезы в целом дополняют утраченные или поврежденные части тела за счет интеграции механических устройств, бионические имплантаты в медицине позволяют модельным органам или частям тела более точно имитировать исходную функцию. Майкл Чорост написал мемуары о своем опыте использования кохлеарных имплантатов, или бионических ушей, под названием « Восстановление: как становление частью компьютера сделало меня более человечным ». [73] Джесси Салливан стал одним из первых людей, которые управляли полностью роботизированной конечностью через нервно - мышечный трансплантат, что позволило ему выполнять сложный диапазон движений, выходящий за рамки предыдущего протезирования. [74] К 2004 году было разработано полностью функционирующее искусственное сердце . [75] Продолжающееся технологическое развитие бионических и ( био ) нанотехнологий начинает поднимать вопрос об усовершенствовании и будущих возможностях киборгов, которые превосходят первоначальную функциональность биологической модели. Этика и желательность «улучшенного протезирования» обсуждаются; Среди их сторонников - трансгуманистическое движение с его верой в то, что новые технологии могут помочь человеческому роду выйти за рамки его настоящего, нормативные ограничения, такие как старение и болезни, а также другие, более общие неспособности, такие как ограничения на скорость, силу , выносливость. и интеллект . Противники концепции описывают то, что, по их мнению, является предубеждениями, которые способствуют развитию и принятию таких технологий; а именно, предвзятость в сторону функциональности и эффективности, которая может вынудить согласиться с точкой зрения на людей, которая преуменьшает значение реальных проявлений человечности и личности в качестве определяющих характеристик в пользу определений с точки зрения обновлений, версий и полезности. [76] [77]
Интерфейс мозг -компьютер , или BCI, обеспечивает прямой путь связи от мозга к внешнему устройству, фактически создавая киборга. Исследования инвазивных ИМК, в которых используются электроды, имплантированные непосредственно в серое вещество головного мозга, были сосредоточены на восстановлении поврежденного зрения у слепых и обеспечении функциональности парализованных людей, особенно с тяжелыми случаями, такими как синдром запертого человека . Эта технология может дать людям, у которых нет конечности или которые находятся в инвалидной коляске , возможность управлять устройствами, которые помогают им, посредством нейронных сигналов, посылаемых от мозговых имплантатов непосредственно на компьютеры или устройства. Не исключено, что эта технология со временем будет использоваться и у здоровых людей. [78]
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 потерял сознание , под наркозом в область мозга , где находится причина заболевания , имплантируют кардиостимуляторы или электроды. Затем область мозга стимулируется импульсами электрического тока , чтобы остановить приближающуюся волну приступов . Как и все инвазивные процедуры , глубокая стимуляция мозга может подвергнуть пациента более высокому риску. Однако в последние годы глубокая стимуляция мозга позволила добиться большего прогресса, чем любое доступное медикаментозное лечение . [79]
Имплантаты сетчатки — 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 имплантат сетчатки и электрическая стимуляция будут действовать как замена стимуляции сетчатки. отсутствуют ганглиозные клетки (клетки, которые соединяют глаз с мозгом).
Хотя работа по совершенствованию этой технологии все еще ведется, уже достигнуты серьезные успехи в использовании электронной стимуляции сетчатки, позволяющей глазу воспринимать световые узоры. Субъект носит специальную камеру, например, на оправе очков, которая преобразует изображение в рисунок электрической стимуляции. Чип, расположенный в глазу пользователя, затем будет электрически стимулировать сетчатку этим узором, возбуждая определенные нервные окончания, которые передают изображение в оптические центры мозга, и затем изображение появится перед пользователем. Если технологический прогресс будет идти по плану, эта технология может быть использована тысячами слепых людей и вернуть зрение большинству из них.
Похожий процесс был создан для помощи людям, потерявшим голосовые связки . Это экспериментальное устройство покончит с ранее использовавшимися голосовыми симуляторами , звучащими роботами . Передача звука начнется с операции по перенаправлению нерва, контролирующего голос и производство звука, на мышцу шеи, где ближайший датчик сможет улавливать его электрические сигналы . Затем сигналы поступали в процессор , который управлял синхронизацией и высотой звука голосового симулятора. Затем этот симулятор вибрировал, производя многотональный звук, который можно было устно преобразовать в слова. [80]
В статье, опубликованной в журнале Nature Materials в 2012 году, сообщалось об исследовании «тканей киборга» (сконструированных человеческих тканей со встроенной трехмерной сеткой из наноразмерных проводов) с возможными медицинскими последствиями. [81]
В 2014 году исследователи из Университета Иллинойса 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 «паутину сети датчиков и электродов» для мониторинга и поддержания нормальной частоты сердечных сокращений с помощью электрических стимулов. В отличие от традиционных кардиостимуляторов, которые у разных пациентов одинаковы, эластичная сердечная перчатка изготавливается индивидуально 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 устройства были впервые сконструированы профессором Джоном А. Роджерсом, в котором электроды расположены в S-образной форме, что позволяет им расширяться и сгибаться, не ломаясь. Хотя в настоящее время устройство используется только в качестве исследовательского инструмента для изучения изменений сердечного ритма, в будущем мембрана может служить защитой от сердечных приступов . [82]
Автоматизированные системы доставки инсулина , в просторечии также известные как «искусственная поджелудочная железа», заменяют недостаток естественного производства инсулина в организме, особенно при диабете 1 типа . Доступные в настоящее время системы сочетают в себе 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, реализующих такой контур управления, являются MiniMed 670G от Medtronic [83] и t:slim x2 от Tandem Diabetes Care . [84] Также существуют технологии создания искусственной поджелудочной железы своими руками, хотя они не проверены и не одобрены каким-либо регулирующим органом. [85] 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. [86]
Исследования военных организаций в последнее время сосредоточились на использовании животных-киборгов в целях предполагаемого тактического преимущества. DARPA объявило о своей заинтересованности в разработке «насекомых-киборгов», способных передавать данные от датчиков, имплантированных в насекомое на стадии куколки . Движение насекомого будет контролироваться микроэлектромеханической системой (МЭМС) и, предположительно, сможет исследовать окружающую среду или обнаруживать взрывчатые вещества и газ. [87] Аналогичным образом, DARPA разрабатывает нейронный имплантат для дистанционного управления движением акул . Затем уникальные чувства акулы будут использоваться для предоставления обратной связи о движении вражеского корабля или подводных взрывчатых веществах. [88]
В 2006 году исследователи из Корнелльского университета изобрели [89] новую хирургическую процедуру имплантации искусственных структур насекомым во время их метаморфического развития. [90] [91] Первые насекомые-киборги, мотыльки со встроенной электроникой в грудной клетке , были продемонстрированы теми же исследователями. [92] [93] Первоначальный успех этих методов привел к расширению исследований и созданию программы под названием Hybrid-Insect-MEMS (HI-MEMS). По данным отдела микросистемных технологий DARPA , его целью является разработка «тесно связанных интерфейсов машина-насекомое путем размещения микромеханических систем внутри насекомых на ранних стадиях метаморфоза». [94]
Недавно была успешно предпринята попытка использования нейронных имплантатов на тараканах. На насекомое наложили хирургическим путем электроды, которыми дистанционно управлял человек. Результаты, хотя иногда и разные, в основном показали, что тараканом можно управлять с помощью импульсов, которые он получает через электроды. DARPA в настоящее время финансирует это исследование из-за его очевидного полезного применения в военной и других областях [95].
В 2009 году на конференции MEMS Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) в Италии исследователи продемонстрировали первого «беспроводного» киборга-летающего жука. [96] Инженеры Калифорнийского университета в Беркли впервые разработали «жука с дистанционным управлением», финансируемого программой DARPA HI-MEMS. [97] Позднее в том же году за этим последовала демонстрация беспроводного управления мотыльком-киборгом с «подъемником». [98]
В конечном итоге исследователи планируют разработать HI-MEMS для стрекоз, пчел, крыс и голубей. [99] [100] Чтобы кибернетическая ошибка HI-MEMS считалась успешной, она должна пролететь на расстоянии 100 метров (330 футов) от начальной точки под управлением компьютера и совершить контролируемую посадку в пределах 5 метров (16 футов) от конкретной точки. конечная точка. После приземления кибернетическая ошибка должна оставаться на месте. [99]
В 2020 году в статье, опубликованной в журнале Science Robotics [101] исследователями из Вашингтонского университета, сообщалось о механически управляемой беспроводной камере, прикрепленной к жукам. [102] Миниатюрные камеры массой 248 мг были прикреплены к живым жукам тенебрионид родов Asbolus и Eleodes . Камера по беспроводной сети передавала видео на смартфон через Bluetooth в течение 6 часов, и пользователь мог удаленно управлять камерой, чтобы получить вид с высоты птичьего полета. [103]
В 2016 году Кибатлон стал первым киборгом «Олимпиады»; Отмечаемый в Цюрихе, Швейцария, это был первый всемирный и официальный праздник спорта киборгов. В этом мероприятии 16 команд людей с ограниченными возможностями использовали технологические разработки, чтобы превратиться в спортсменов-киборгов. Было проведено 6 различных соревнований, и их участники использовали и контролировали передовые технологии, такие как механические протезы ног и рук, роботизированные экзоскелеты , велосипеды и моторизованные инвалидные коляски . [104]
Это уже было выдающимся улучшением, поскольку оно позволило людям с ограниченными возможностями участвовать в соревнованиях и продемонстрировало несколько технологических усовершенствований, которые уже имеют значение; однако это показало, что предстоит еще пройти долгий путь. Например, гонка на экзоскелетах по-прежнему требовала от участников вставать со стула и садиться, управлять слаломом и выполнять другие простые действия, такие как ходьба по ступенькам и подъем и спуск по лестнице. Несмотря на простоту этих мероприятий, 8 из 16 команд, принявших участие в мероприятии, выбывают еще до старта. [105]
Тем не менее, одна из главных целей этого мероприятия и таких простых мероприятий – показать, как технологические усовершенствования и современное протезирование могут изменить жизнь людей. Следующий Кибатлон, который должен был состояться в 2020 году, был отменен из-за пандемии коронавируса .
Понятие киборга часто ассоциируется с научной фантастикой. Однако многие художники включили и повторно присвоили идею кибернетических организмов в свои работы, используя разную эстетику и часто реализуя настоящие конструкции киборгов; их работы варьируются от перформансов до картин и инсталляций. Некоторые из художников-новаторов, создавших такие работы, — Х. Р. Гигер , Стеларк , Орлан , Шу Леа Чанг , Ли Бул , Тим Хокинсон , Стив Манн , Патрисия Пиччинини . Совсем недавно этот тип художественной практики был расширен такими художниками, как Марко Доннарумма , Вафаа Билал , Нил Харбиссон , Мун Рибас , Манель Де Агуас и Кимера Роза.
Стеларк — артист-перформанс , который визуально исследовал и акустически усилил свое тело. Он использует медицинские инструменты, протезы, робототехнику, системы виртуальной реальности, Интернет и биотехнологии, чтобы исследовать альтернативные, интимные и непроизвольные взаимодействия с телом. Он снял три фильма о внутренней части своего тела и выступал с третьей рукой и виртуальной рукой. В период с 1976 по 1988 год он выполнил 25 выступлений по подвешиванию тела с помощью крючков в коже. Для «Третьего уха» он хирургическим путем построил в своей руке дополнительное ухо, подключенное к Интернету, что сделало его общедоступным слуховым органом для людей из других мест. [106] В настоящее время он выступает в роли своего аватара со своего второго сайта жизни. [107]
Тим Хокинсон продвигает идею о том, что тела и машины объединяются в одно целое, где человеческие черты объединяются с технологиями для создания Киборга. В статье Хокинсона «Эмотер» показано, как общество сейчас зависит от технологий. [108]
Марко Доннарумма — художник-перформанс и художник новых медиа . В его работах тело становится трансформирующимся языком, позволяющим критически говорить о ритуалах, силе и технологиях. В рамках своего цикла «7 конфигураций» в период с 2014 по 2019 год он спроектировал и создал шесть искусственных протезов, каждый из которых воплощает в себе сверхъестественную конфигурацию машины и органики. [109] Протезы, разработанные совместно с командой художников и ученых, представляют собой бесполезные протезы, парадоксальные объекты, предназначенные для тела, но не для его улучшения, а скорее для того, чтобы лишить его функций: робот, разрезающий кожу, со стальным металлическим ножом. , лицевой протез, который блокирует взгляд владельца с помощью механической руки, и два роботизированных позвоночника, которые функционируют как дополнительные конечности без тела. Протезы были созданы для того, чтобы действовать как исполнители со своей собственной деятельностью, то есть взаимодействовать со своими партнерами-людьми без контроля извне. В машины встроены биомиметические нейронные сети — алгоритмы обработки информации, вдохновленные биологической нервной системой млекопитающих. Эти нейронные сети, разработанные Доннаруммой в сотрудничестве с Исследовательской лабораторией нейророботов (DE), наделяют машины искусственными когнитивными и сенсомоторными навыками. [110]
Вафаа Билал — иракско-американский художник-перформанс, которому в затылок хирургически имплантировали небольшую 10-мегапиксельную цифровую камеру в рамках проекта под названием «3rd I». [111] В течение одного года, начиная с 15 декабря 2010 года, изображение снимается раз в минуту 24 часа в сутки и транслируется в прямом эфире на www.3rdi.me и в Mathaf: Арабский музей современного искусства . Сайт также отображает местоположение Билала с помощью GPS. Билал говорит, что причина, по которой он приставил камеру к затылку, заключалась в том, чтобы сделать «аллегорическое заявление о вещах, которые мы не видим и оставляем позади». [112] Будучи профессором Нью-Йоркского университета , этот проект затронул вопросы конфиденциальности, поэтому Билала попросили убедиться, что его камера не делает фотографии в зданиях Нью-Йоркского университета. [112]
Машины становятся все более распространенными в самом художественном процессе: компьютеризированные блокноты для рисования заменяют ручку и бумагу, а драм-машины становятся почти такими же популярными, как люди-барабанщики. Такие композиторы, как Брайан Ино, разработали и использовали программное обеспечение, которое может создавать целые музыкальные партитуры на основе нескольких основных математических параметров. [113]
Скотт Дрейвс — генеративный художник, чьи работы прямо описываются как «разум киборга». Его проект Electric Sheep создает абстрактное искусство, объединяя работу множества компьютеров и людей через Интернет. [114]
Художники исследовали термин «киборг» с точки зрения воображения. Некоторые работают над тем, чтобы сделать абстрактную идею технологического союза и союза человека и тела очевидной для реальности в форме искусства, используя различные средства, от скульптур и рисунков до цифровой визуализации. Художники, которые стремятся воплотить в реальность фантазии, основанные на киборгах, часто называют себя художниками-киборгами или могут считать свои произведения «киборгами». То, как художника или его работу можно считать киборгом, будет зависеть от гибкости переводчика в использовании этого термина.
Ученые, которые полагаются на строгое техническое описание киборга, часто опираясь на кибернетическую теорию Норберта Винера и первое использование этого термина Манфредом Э. Клайнсом и Натаном С. Клайном , вероятно, будут утверждать, что большинство художников-киборгов не соответствуют критериям считаться киборгами. [115] Ученые, рассматривающие более гибкое описание киборгов, могут утверждать, что оно включает в себя нечто большее, чем просто кибернетика. [116] Другие могут говорить об определении подкатегорий или специализированных типов киборгов, которые определяют 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. [117] Тем не менее, художники-киборги — это художники. В таком случае можно ожидать, что они будут включать в себя идею киборга, а не строгое техническое представление этого термина, [118] учитывая, что их работа иногда вращается вокруг других целей, выходящих за рамки киборгизма. [115]
По мере того, как медицинские технологии становятся более продвинутыми, некоторые методы и инновации внедряются сообществом модификаций тела. Хотя технологические разработки, такие как имплантируемая электроника из кремниевого шелка, [119] дополненная реальность [120] и QR-коды [121], еще не являются киборгами в строгом определении Манфреда Клайнса и Натана Клайна, они устраняют разрыв между технологиями и телом. Гипотетические технологии, такие как цифровые интерфейсы для татуировок [122, 123] , могли бы сочетать эстетику модификации тела с интерактивностью и функциональностью, привнося трансгуманистический образ жизни в современную реальность.
Кроме того, вполне вероятно проявление тревожности. Люди могут испытывать предимплантационные чувства страха и нервозности. С этой целью люди могут также воплощать чувство беспокойства, особенно в социализированной обстановке, из-за их послеоперационных, технологически дополненных тел и взаимного незнания механического введения. Тревоги могут быть связаны с представлениями об инаковости или киборгической идентичности. [124]
Отправка людей в космос — опасная задача, в которой внедрение различных технологий киборгов может быть использовано в будущем для снижения риска. [125] Стивен Хокинг, известный физик, заявил: «Жизнь на Земле находится под постоянно растущим риском быть уничтоженной такой катастрофой, как внезапное глобальное потепление, ядерная война... Я думаю, что у человечества нет будущего, если оно не летает в космос». Трудности, связанные с космическими путешествиями, могут означать, что пройдут столетия, прежде чем люди когда-либо станут многопланетным видом. [ нужна цитата ] Космический полет оказывает множество эффектов на организм человека . Одной из основных проблем освоения космоса является биологическая потребность в кислороде. Если бы эту необходимость исключить из уравнения, освоение космоса произвело бы революцию. Теория, предложенная Манфредом Э. Клайнсом и Натаном С. Клайном, направлена на решение этой проблемы. Два учёных предположили, что использование инверсного топливного элемента, который «способен восстанавливать CO2 до его компонентов с удалением углерода и рециркуляцией кислорода…» [126] может сделать дыхание ненужным. Другой важной проблемой является радиационное воздействие. Ежегодно среднестатистический человек на Земле подвергается воздействию радиации примерно 0,30 бэр, а космонавт, находящийся на борту Международной космической станции в течение 90 дней, подвергается воздействию 9 бэр. [127] Чтобы решить эту проблему, Клайнс и Клайн выдвинули теорию о киборге, содержащем датчик, который будет определять уровень радиации, и осмотический насос Роуз, «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. [126]
Хотя влияние космического полета на наши тела является важным вопросом, развитие двигательных технологий не менее важно. С нашими нынешними технологиями нам понадобится около 260 дней, чтобы добраться до Марса. [128] Исследование, поддержанное НАСА, предлагает интересный способ решения этой проблемы с помощью глубокого сна или оцепенения . С помощью этой технологии она «снизит метаболические функции космонавтов с помощью существующих медицинских процедур». [129] До сих пор эксперименты приводили к тому, что пациенты находились в состоянии оцепенения только одну неделю. Достижения, позволяющие проводить более длительные состояния глубокого сна, снизят стоимость поездки на Марс в результате снижения потребления ресурсов астронавтов.
Теоретики, такие как Энди Кларк, предполагают, что взаимодействие между людьми и технологиями приводит к созданию системы-киборга. В этой модели киборг определяется как частично биологическая, частично механическая система, которая приводит к увеличению биологического компонента и созданию более сложного целого. Кларк утверждает, что это расширенное определение необходимо для понимания человеческого познания. Он предполагает, что любой инструмент, используемый для разгрузки части когнитивного процесса, можно считать механическим компонентом системы-киборга. Примеры этой системы человека и технологического киборга могут быть очень низкотехнологичными и упрощенными, например, использование калькулятора для выполнения основных математических операций или ручки и бумаги для заметок, или столь же высокотехнологичных, как использование персонального компьютера или телефона. По словам Кларка, эти взаимодействия между человеком и формой технологии интегрируют эту технологию в когнитивный процесс аналогично тому, как технология, которая соответствует традиционной концепции аугментации киборгов, интегрируется со своим биологическим хозяином. Поскольку все люди каким-то образом используют технологии для улучшения своих когнитивных процессов, Кларк приходит к выводу, что мы «прирожденные киборги». [130] Профессор Донна Харауэй также предполагает, что люди, в переносном или буквальном смысле, были киборгами с конца двадцатого века . Если рассматривать разум и тело как одно целое, большая часть человечества пользуется помощью технологий почти во всех отношениях, что гибридизирует людей с технологиями. [131]
Учитывая технические возможности нынешних и будущих имплантируемых сенсорных / телеметрических устройств, такие устройства будут широко распространены и будут подключены к коммерческим, медицинским и государственным сетям. Например, в медицинском секторе пациенты смогут войти в свой домашний компьютер и, таким образом, посещать виртуальные кабинеты врачей, медицинские базы данных и получать медицинские прогнозы, не выходя из собственного дома, на основе данных, собранных с помощью имплантированных телеметрических устройств. . [132] Однако эта онлайн-сеть представляет собой серьезную проблему безопасности, поскольку несколько университетов США доказали, что хакеры могут проникнуть в эти сети и отключить электронные протезы людей. [132] Киборгский интеллектуальный анализ данных относится к сбору данных, производимых имплантируемыми устройствами.
Подобные технологии уже присутствуют среди рабочей силы США: фирма Three Square Market из Ривер-Фолс, штат Висконсин , в партнерстве со шведской фирмой Biohacks Technology имплантирует в руки RFID- микрочипы (размером с рисовое зернышко). 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. [133] Если эти устройства будут распространяться в обществе, то вопрос, на который следует ответить, заключается в том, какой регулирующий орган будет контролировать работу, мониторинг и безопасность этих устройств? Согласно этому тематическому исследованию Three Square Market, кажется, что FDA берет на себя роль в регулировании и мониторинге этих устройств. Утверждалось, что необходимо разработать новую нормативную базу, чтобы закон не отставал от развития имплантируемых технологий. [134]
В 2010 году Фонд Киборгов стал первой в мире международной организацией, призванной помочь людям стать киборгами. [135] Фонд был создан киборгами Нилом Харбиссоном и Мун Рибас в ответ на растущее количество писем и электронных писем, полученных от людей со всего мира, заинтересованных в том, чтобы стать киборгами. [136] Основными целями фонда являются расширение человеческих чувств и способностей путем создания и применения кибернетических расширений к телу, [137] содействие использованию кибернетики в культурных мероприятиях и защита прав киборгов. [138] В 2010 году фонд, базирующийся в Матаро (Барселона), стал абсолютным победителем премии Cre@tic Awards, организованной Tecnocampus Mataró. [139]
В 2012 году испанский кинорежиссер Рафель Дюран Торрент снял короткометражный фильм о Фонде Киборгов. В 2013 году фильм получил приз Большого жюри на конкурсе кинематографистов Focus Forward кинофестиваля «Сандэнс» и получил награду в 100 000 долларов США. [140]
Киборги стали известной частью научно-фантастической литературы и других средств массовой информации. Хотя многие из этих персонажей технически могут быть андроидами , их часто ошибочно называют киборгами.
Пожалуй, самыми известными примерами киборгов в популярной культуре являются Терминатор , Джон Сильвер из «Планеты сокровищ» Диснея 2002 года, Борг из «Звездного пути» , а также далеков и киберлюдей из «Доктора Кто» . Среди других выдающихся киборгов — Робокоп , Евангелион , Камен Райдер , персонажи из «Универсального солдата» , полковник ВВС США Стив Остин в романе «Киборг» , а также, в исполнении Ли Мейджорса , «Человек за шесть миллионов долларов» , «Бионическая женщина» с Линдси Вагнер в главной роли, Репликанты из «Бегущего по лезвию » , Дарт Вейдер , Лобот и генерал Гривус из «Звездных войн» , « Инспектор Гаджет» и сайлоны из сериала «Звездный крейсер Галактика» 2004 года .
Из американских комиксов есть такие персонажи, как Детлок и Виктор «Киборг» Стоун ; а также персонажи манги и аниме , в том числе «8 человек» (вдохновение для «Робокопа » ), Рудол фон Штрогейм из Battle Tendency и Мотоко Кусанаги из « Призрака в доспехах » .
Такие игровые персонажи , как Кано , Джакс , Сайракс и Сектор из франшизы Mortal Kombat , [141] [142] , а также Гэндзи , продвинутый киборг-ниндзя, который появляется в Overwatch и Heroes of the Storm , [143] являются примерами киборги в видеоиграх . Серия видеоигр Deus Ex, как и серия Syndicate , подробно посвящена расцвету киборгов в ближайшем будущем и их корпоративной собственности .
В « Нейроманте» Уильяма Гибсона фигурирует одна из первых женщин-киборгов, «Девушка-бритва» по имени Молли Миллионс , которая имеет обширные кибернетические модификации и является одним из самых плодовитых персонажей киберпанка в каноне научной фантастики. [144] Киборг также был центральной частью 48-минутного видео певицы Жанель Монэ, посвященного выпуску ее альбома 2018 года « Dirty Computer ». Эта эмоциональная картина переплетает отношения между человеком и технологиями, подчеркивая силу цифровых технологий в футуристическом, антиутопическом обществе. Монаэ ранее называла себя андроидом, изображая себя механическим организмом, часто соответствующим идеалистическим стандартам, таким образом используя киборга как способ отделиться от этих деспотических структур.
В состав LEGO Bionicle также входят Тоа, героические существа, обладающие силами стихий (огонь, вода, воздух, земля, лед и камень), чья обязанность — защищать Маторанов, основное население своего мира.
Киборги широко распространены в последних частях временной шкалы Metal Gear Solid . В Metal Gear Rising: Revengeance главный герой Райден — киборг, как и каждый злодей и почти каждый вражеский персонаж в игре.
Тщательный контроль над насекомыми с помощью встроенных микросистем позволит насекомым-киборгам, которые могут нести один или несколько датчиков, таких как микрофон или датчик газа, передавать обратно информацию, собранную из целевого пункта назначения.
Киборг-ниндзя Гэндзи вскоре станет последним членом отряда Overwatch, который вступит в бой в Heroes of the Storm.
Справочные записи
