TomorrowLand — Будущее человека

В недалёком 2015 году, известный американский журналист и писатель Стивен Котлер издал книгу TommorowLand  («Мир Завтра» изд. Поппури, Минск). В этой книге Стивен рассказывает читателю о всех самых передовых научных разработках, которые из мира научно-фантастической литературы и кинематографа УЖЕ стали, или активно становятся реальностью.

Быть может не повсеместно распространённой, но всё-таки реальностью. И если Стивен об этих вещах только рассказывал, то я бы хотел их вам показать, по крайней мере те, которые можно показать. В этом обзоре, я не буду пересказывать непосредственное содержание книги, как были изобретены все эти вещи, кто этим занимался, я хочу рассказать о самих вещах.

Книга разбита на три основных части. Будущее внутри — о научных разработках, меняющих не только человеческую жизнь, но и самого человека. Будущее снаружи — о самых передовых научных направлениях, которые привносят в нашу жизнь нечто совершенно новое, например, летающие машины. И будущее в тумане — о тех направлениях, которые имеют колоссальный потенциал, пока не нашедший или только начинающий находить реальное применение в нашей жизни. Описать всё за один присест, наверное, не выйдет, так что, в этом материале мы, пожалуй, ограничимся первой частью книги и поговорим о технологиях, здесь и сейчас изменяющих нас самих.

Киборги. Когда говоришь это слово, представляешь какое-то достаточно далекое, и пожалуй, не самое светлое будущее, а что нибудь вроде «Призрака в Доспехах», «Робокопа», «Deus Ex» или «Искусственный Разум». В общем, достаточно мрачный и жестокий мир в стиле КиберПанк. Однако, уже в наши дни, Киборги являются вполне обыденным явлением, которое попросту проходит мимо большинства из нас.

Это связано с тем, что в первую очередь, именно протезирование стало родоначальником «Киборгизации». Ей подвергаются те люди, которые утратили обычный человеческий функционал, ослепли или потеряли конечность. Именно они пользуются новыми искусственными руками, ногами, глазами и сердцем. Вот только многие современные протезы начинают становиться более высокотехнологичными и функциональными, по сравнению с нашими собственными органами и конечностями.

Наиболее «слабыми» в области искусственных органов и конечностей на данный момент, имхо, являются протезы рук и кистей. Боюсь, они ещё долго не смогут достигнуть того функционала, который предоставляют нам наши реальные биологические руки.

Если коротко, то основное отличие современных кибернетических протезов от протезов далекого прошлого заключается в том, что это не просто крюк или палка торчащая из человека, пусть даже удобная и пластичная палка. Сейчас это, в первую очередь, устройство, считывающее нервные импульсы, посылаемые мозгом человека, и действующее в зависимости от этих импульсов. С каждым годом компьютерная техника становится всё миниатюрнее и мощнее, а потому более совершенными становятся и кибернетические протезы.

В последние годы в этом направлении было сделано по-настоящему прорывное открытие: протез научили не только считывать нервные сигналы, отправляемые мозгом, но и, подключив протез к нервной системе человека, передавать ответные импульсы в мозг[1]. Таким образом, было «восстановлено» чувство осязания человека при использовании протеза. А ученые из университета Глазго разработали специальную сверхчувствительную искусственную кожу для протезов из графена [2], которая позволит не только получать тактильные ощущения на практически сопоставимом уровне с нашей обычной кожей, но также сделает протезы энергонезависимыми. Так как графен является прекрасным электропроводником и способен передавать солнечную энергию.

Читателям с буйной фантазией и современным писателям-фантастам впору задуматься не просто о искусственных конечностях, которые будут сильнее «оригинальных». Но и о более чувствительных конечностях, которые смогут распознавать значительно более широкий спектр тактильных ощущений и моментально передавать информацию о химическом составе того, к чему мы прикасаемся и точную температуру этих предметов.

Важно отметить, что данное направление развивается с фантастической скоростью, так как с одной стороны, оно крайне востребовано, а с другой стороны, практически любой желающий может напечатать себе основу протеза с помощью 3D-принтера. Создать такой протез по длине, ширине и так далее, какой нужен именно ему, возможно, внеся минимальные правки в 3D-модель перед печатью. А у самых передовых компаний из области протезирования заказать лишь чипы и софт для протеза, которые также легко установить и можно настроить под свои собственные нужды.

Однако уже сейчас, даже достаточно несложные протезы способны исправить наши «человеческие баги», связанные с работой рук и кисти и добавить некоторый новый функционал. Например, у вас скорее всего не получится потянуть мизинец к запястью руки таким образом, чтобы вслед за ним не начал тянуться безымянный палец. И уж наверняка ваша рука и кисть не способны крутиться на 360 градусов вокруг своей оси…

Более совершенными, имхо, являются современные протезы ног и ступней (может, для таких устройств уже надо подбирать другой термин, например, аугментации или имплантанты?). Наши ноги, несмотря на многие десятки тысяч лет эволюции, всё-таки далеко не совершенны. Начнём хотя бы с того, что мы носим обувь. Ну а закончим целым букетом различных заболеваний ног, плоскостопием, артрозами, варикозами, венозными недостаточностями и банальными отёками.

Современные протезы ног представляют из себя напичканные микропроцессорами и сенсорами устройства, прекрасно улавливающими не только сигнал из мозга, но и анализирующими поверхность, по которой мы идём. Они амортизируют ходьбу, они значительно легче наших собственных ног и легко выдерживают нагрузку до 130 кг веса.

На данный момент, человек, обладающий подобными протезами, может совершенно спокойно совершать те же самые действия, которые он совершает благодаря обычным ногам. Ходьба. бег, плавание и даже танцы. Благодаря возможности контролировать высоту протеза, а также за счёт того, что он легче наших биологических конечностей, бегать в них уже удобней и проще. В особенности, на большие дистанции, так как протез не устаёт, в отличие от наших мышц.

На данный момент, бионические конечности можно считать не уступающими и вполне равными во многом наших собственных ногам. Однако, я уверен, пройдёт совсем немного времени, и люди с бионическими ногами будут иметь гораздо больше возможностей, по сравнению с нами, простыми смертными.

Может быть, сейчас уже самое время, чтобы задуматься над тем, не начать ли откладывать средства для покупки таких замечательных протезов к старости, когда наши ноги станут совсем бесполезными и будут причинять массу дискомфорта. Согласитесь, будет здорово иметь возможность погонять в футбол с внуками, когда вам будет уже за 70.

Однако, чтобы это могло осуществится, вам, скорее всего, понадобится ещё один протез, искусственное или абсолютно новое сердце. Сердечно-сосудистые заболевания, бич человеческий, забирающий самое большое количество светлых умов, у которых в «остальном» всё было если не замечательно, то, по крайней мере, без особых проблем. Также, именно эта группа заболеваний обосновалась на вершине рейтинга общих причин смертности. Решение этой задачи способно значительно увеличить продолжительной человеческой жизни.

На данный момент существует далеко не столь высокотехнологичное, как протезы рук и ног, но столь же эффективное решение в виде банального роторного насоса, который полностью заменяет человеческое сердце. Да, у человека с таким насосом не будет пульса и кровь будет распространятся по организму не толчками, а постоянным потоком. В нашем мире уже несколько человек живёт без пульса, несколько из них, вполне полноценной жизнью. Такое решение значительно проще и, как считают его изобретатели, эффективней обычных кардиостимуляторов и устройств, имитирующих традиционную работу сердца.

С одной стороны, отсутствие биения/пульса — значительно увеличивает износостойкость такого аппарата, с другой стороны, ему требуется значительно меньше электроэнергии, да и само оно совсем не больше, с легкостью поместится в теле ребёнка, а мощности будет хватать для взрослого человека. Роторный насос можно обвешать сенсорами и датчиками, да хоть блютус-управлением с мобильника, которые позволят изменять скорость вращения ротора, в зависимости от вашей деятельности. Ложась спать, можно будет с мобильника понизить скорость вращения ротора. А когда вы будете испытывать нагрузки, датчики и сенсоры сами среагируют и увеличат скорость, чтобы вам было проще с ними справится.

В будущем, можно будет установить себе сразу пару роторных сердец, мало ли, с одним из них что-то случится, или его просто будет пора поменять, ну так в таком случае со всей нагрузкой полностью справится второе.

Если же жизнь без пульса вас не прельщает, то как насчёт того, чтобы вырастить себе новое сердце из стволовых клеток[3]? Никаких доноров, торговли органами и прочей мути. Просто как только ваше родное сердце начнёт показывать признаки усталости, его заменят на ваше же новое сердце, полностью совместимое, с точно таким же ДНК. Всё, что для этого нужно сделать, это побороть наконец-то религиозных фанатиков, которые всячески тормозят исследования стволовых клеток, так как «эмбрионы тоже люди» (хотя у них нет мозговой активности) и «игры в бога не приведут ни к чему хорошему».

Да-да, конечно, ни к чему хорошему, кроме спасения миллионов человеческих жизней по всему миру. Так как из стволовых клеток можно вырастить практически любой новый человеческий орган. Возможно, выращивание новых органов с помощью стволовых клеток способно коренным образом переломить ситуацию с «износом» сердца и победой над онкологическими заболеваниями. Каждый раз, когда вам с телевизора всякие консерваторы будут говорить о том, что используя человеческие эмбрионы мы убиваем потенциальных людей, которые могли бы родиться, помните, что не используя их, мы убиваем реальных живых людей, которые уже родились.

Следующие имплантанты снова возвращают нас к восприятию чувств, а именно зрения и слуха.

Современные зрительные имплантанты подбираются к уровню, полностью сопоставимому с уровнем обычного человеческого зрения. Ещё 5-7 лет тому назад, искусственные глаза давали возможность увидеть картинку разрешением 16х16 пикселей, которая обновлялась раз в минуту. Эта была даже не столько картинка, сколько нечто вроде зрительного паттерна. Смотря на дверь, ваш мозг говорил бы, что вы видите что-то вроде буквы «П». Сейчас же качество изображения семимильными шагами мчится к HD.

Важно отметить, что существуют две принципиально разных по своему устройству схемы имплантантов.

Искусственный глаз, который «подключается» к зрительному нерву человека. Установка такого имплантанта значительно проще, так как не придётся лезть с проводами в человеческий мозг. Но такое решение подойдёт далеко не всем, так как пациенту требуется иметь полностью работоспособный зрительный нерв. С одной стороны, травма глаза должна быть «не глубокой», с другой стороны, она должна была произойти совсем недавно, так как со временем зрительный нерв отмирает. Это решение прекрасно подходит для людей, которые имеют трудноизлечимые болезни глаз. Например, многие люди больные катарактой в будущем столкнутся с выбором — вставить им искусственную интраокулярную линзу вместо помутневшего хрусталика глаза, или вставить полностью бионический глаз с расширенным функционалом.

Другой имплантат гораздо сложнее, но подойдёт абсолютно любому человеку. Он состоит из современной камеры, например, вмонтированной в очки. Эта камера производит съёмку и передаёт видеопоток в специальный компьютер-обработчик размером с mp3 плеер, который вы можете носить где-нибудь в кармане. Обработав поступивший сигнал, компьютер передаёт его на микроскопические чипы, которые крепятся непосредственно на затылочной части мозга, отвечающей за зрение. Раньше эти чипы были достаточно большими, и создавали те самые паттерны, о которых я написал выше. Они подавали достаточно мощный сигнал 1-10 мА, который возбуждал огромное количество нейронов, в связи с чем, «четкость» изображения была совершенно никакой, а неожиданная подача сигнала могла вызвать приступ эпилепсии.

Современные чипы и электроды планируется углубить внутрь зрительной коры и подавать сигнал на уровне 1-10 мкА, который будет возбуждать отдельные нейроны. Это обеспечит предельную точность и качество передаваемого в мозг изображения.

Самым интересным в зрительных имплантантах, конечно же, является то, что всего через несколько лет они будут давать потрясающие возможности, такие, например, как использование имплантанта в качестве микроскопа. А вы видели зум на современных фотокамерах, которые дают возможность достаточно чётко разглядеть происходящее на расстоянии в 5 километров? А как насчёт теплового и инфракрасного зрения, технологии «Хищника» уже не кажутся вам фантастикой? Ну а те, кому будут подключены электроды в зрительную кору, смогут благодаря компьютеру (мобильнику?), подающему сигнал на эти электроды, транслировать себе в мозг карту местности, или видео с камеры наблюдения за ребёнком, или новую серию любимого сериала. А как насчёт сёрфинга в сети без монитора, или виртуальной реальности без очков?

Да я уже сам, кажется, жду не дождусь, когда эти технологии станут массовыми.

Возможно, в эту обзорную статью следовало бы включить также и звуковые импланты, но честное слово, они появились уже достаточно давно и назвать их хоть сколько-то фантастическими, лично у меня язык не поворачивается. Поэтому, давайте лучше перейдём к самому интересному, к мозговым имплантам и вопросам человеческого бессмертия!

На данный момент в научном сообществе прорабатываются две фундаментальные гипотезы о будущем человеческом бессмертии. Одна из них начинает «тестироваться» и воплощаться уже сейчас, вторая же пока что по-прежнему остаётся гипотезой. Но обе они имеют твёрдый научный фундамент и их воплощение в будущем, в той или иной форме, пожалуй, является лишь вопросом времени. Фундаментом первой гипотезы является принцип работы человеческого гиппокампуса (гиппокампа). А фундаментом второй гипотезы является давно известный эффект нейропластичности мозга. Но давайте обо всём по порядку.

Гиппокампус относится к лимбической системе головного мозга и отвечает за перенос кратковременной памяти человека в долговременную и наоборот. Ученые потратили уже немало сил и времени на исследование этого органа и поиск возможностей по сохранению всего жизненного опыта человека, что называется, в «цифре». В частности, для этого был создан искусственный гиппокамп, который получает сигналы из мозга, конвертирует их в «цифру», записывает на чип, снова конвертирует в нервные сигналы и как и настоящий гиппокамп, записывает их в долговременной памяти мозга. Если добавить к этому ещё одно устройство, которое сможет считывать информацию о биохимической активности мозга, регистрировать выброс определённых гормонов и прочих веществ, которые наш мозг распознаёт как «эмоции», то мы сможем буквально «записывать на флешку» целые человеческие жизни.

С другой стороны, это устройство может использоваться не только для записи, но и для чтения/воспроизведение записи. Не так давно уже были новости о том, что после смерти у человека была зарегистрирована мозговая активность[4]. Быть может, после того как наше тело окончательно станет непригодным, мы сможем создать среду в которой мозг будет получать питательные вещества и кислород с одной стороны, а с помощью подобного искусственного гипокампа, сможет пережить чью-то ещё жизнь. Это конечно, промежуточный вариант, который после окончания «нашей» жизни, даёт возможность прожить чью-то ещё жизнь/

В ближайшее же время, по мнению ученых, такие импланты позволят вывести на совершенно иной качественный уровень вопросы обучения. Ведь одно дело, когда ты пытаешься понять нечто неизвестное, и совсем другое дело, когда ты переживаешь как бы свой опыт, вспоминаешь то, что тебе уже известно.

Вам наверняка известны случаи, когда человек попал в какую-то катастрофу, лишился значительной части мозга, выжил, и продолжил жить как ни в чём не бывало, ну может забыл что-то, потерял какой-то навык, которым обладал ранее. Да, это связано с той самой нейропластичностью мозга, оставшиеся части мозга взяли на себя функции тех частей, которые были утрачены. Это даёт возможность даже вот таким людям:

жить вполне полноценной жизнью. Однако, нейропластичность мозга работает в обе стороны, она даёт возможность не только сохранять работоспособность при достаточно радикальном уменьшение мозга, но и при радикальном увеличение объёмов оного. Таким образом, если наш мозг обнаружит «новое рабочее пространство и вычислительные мощности», которые он может использовать в своих нуждах, он, скорее всего, поспешит их занять. Не так давно, Сергей Марков написал огромный материал, посвященный нейросетям и переносу сознания[5], вот как он объясняет эту функцию:

…мозг очень хорошо адаптируется к поступающим в него сигналам. Первые эксперименты, продемонстрировавшие нейропластичность, провёл ещё в XIX веке французский врач и физиолог Мари-Жан-Пьер Флуранс. Флуранс брал петуха, перерезал ему нервы, ведущие к мышцам — сгибателям и разгибателям крыла, и сшивал их крест-накрест. Сигнал, которым птица пыталась согнуть крыло, теперь попадал в мышцу-разгибатель, и наоборот. Первое время петух не мог летать, но позже мозг приспособился к изменившейся ситуации, и птица снова выучилась полёту.

Множество случаев травм головного мозга показывали, что даже с очень серьёзными функциональными повреждениями нейронной сети человек в состоянии сохранить свою личность, активность, воспоминания и т. д., хотя и с некоторыми провалами. Приведём в пример аппараты искусственного зрения. Сигнал попадает не совсем туда, куда он попадает от настоящего глаза. Требуется время, чтобы мозг приспособился к восприятию этой картинки.

Есть и более удивительные истории, связанные с нейропластичностью. Сёстры Татьяна и Криста Хоган — краниопаги, т. е. сиамские близнецы, соединённые в районе головы. Явление крайне редкое, один случай на 6 млн рождений. Криста и Татьяна уникальны даже среди краниопагов: мозг одной сестры соединён с мозгом другой. Нейрохирурги обнаружили, что у них связаны глубокие области мозга — таламусы. Через таламус проходит информация от органов чувств, чтобы затем попасть в кору головного мозга. У девочек образовалась уникальная структура — «таламический мост»: толстый канал из нейронных отростков, который отчётливо виден на сканах. Нервные сигналы от ствола головного мозга Кристы могут поступать в мозг Татьяны, и наоборот.

Если мы подключим к мозгу вторичную искусственную нейронную сеть, можно ожидать, что за счёт нейропластичности наше сознание постепенно освоит новое пространство, распространится на него, и на втором этапе мы получим некое новое сознание: модификацию нашего сознания, существующую на комбинированном субстрате. Первая часть субстрата — тот биологический мозг, который у нас был вначале, а вторая часть — искусственная нейронная сеть. Затем, например, биологическая часть отрезается, отмирает.

Допустим, мы так рассчитали размеры новой нейронной сети и её структуру, что на её фоне изначальное «обиталище» нашего сознания стало сравнительно малой и несущественной частью этого большого мозга. Точно так же, как изъятие небольших частей нервной ткани из мозга человека зачастую не приводит к фатальным утратам для его сознания. Такой способ выглядит более комфортным, чем простое копирование…

Возможно, создатели «Газонокосильщика» не совсем угадали с формой, но уловили саму суть идеи компьютерного бессмертия человечества. Надеюсь, данный обзор вселил в вас немного оптимизма и веры в будущее. Ну а если вам было интересно, то я настоятельно рекомендую прочитать и книгу Стивена Котлера «TommorowLand» и почитать материалы Сергея Маркова.

В следующей части обзора поговорим о летающих машинах, современной атомной энергетике и терраформировании.