Создан биоробот, управляемый мозгом мыши
Небольшой робот цилиндрической формы, размерами примерно с банку из-под кофе, беспорядочно перемещается по круглому "манежу" метрового диаметра, в то время, как в нескольких метрах от него находится чаша с питательным раствором, в которой, на кремниевой подложке, усеянной электродами, расположена культура нервных клеток мозга обычной домашней мыши. Таково устройство гиброта – так назвал своё изобретение Поттер, которое является, по сути, наиболее глубоким известным на сегодня примером "симбиоза" биологической и механической форм организации материи.
Чтобы создать самый настоящий "кибернетический организм", исследователь поместил участок нервной ткани мыши, состоящий из тысячи нейронов, на чип, несущий 60 микроэлектродов, подсоединённых к усилителю. Спустя некоторое время клетки на микрочипе организоввались в сети и создали синапсы – межклеточные контакты для передачи потенциалов действия. Теперь нервные импульсы, возникающие на микрочипе, поступают в компьютер. А последний, в свою очередь, осуществляет беспроводную передачу данных роботу. Некоторые философы предполагают, что всё, что окружает нас в этой жизни, является внешним продолжением нашего внутреннего "Я". Эту гипотезу любопытным образом иллюстрирует новое изобретение Стива Поттера, профессора биомедицинской инженерии Института технологии штата Джорджия (США) . Ученому удалось создать систему, в которой мозг мыши, извлечённый из мышиного эмбриона, управляет над небольшим мобильным роботом, который служит нервной ткани грызуна "глазами" и "мышцами".
Робот трансформирует полученные сигналы в конкретные движения, перемещаясь по манежу, таким образом, материализуя результат взаимодействия нервных клеток. Однако это ещё не всё – робот не только служит эффектором – рабочей структурой, но и осуществляет обратную связь, посылая нервной ткани информацию о собственном местоположении. Для этого служат светочувствительные датчики, установленные на корпусе механизма, которые реагируют на пересечение роботом инфракрасных лучей, ограничивающих пространство манежа. Данные, поступающие от робота, обрабатываются компьютером и подаются на нейроны, таким образом, замыкая петлю обратной связи.
"С одной стороны, - говорит Поттер, - мы регистрируем импульсную активность нервных клеток и используем её для контроля за действиями робота, а с другой, мы используем входящие сенсорные данные от робота и превращаем их в сигналы для нейронов. Весь цикл занимает менее десятой части секунды. Фактически, мы поместили эти клетки в чашку и дали им новое тело".
Движения машинки тяжело назвать изящными, однако не исключено, что они – это первые шаги на пути создания новых микрочипов, построенных по принципам живой нервной ткани, или даже больше – компьютерных систем, в своём составе комбинирующих механические и живые компоненты. Нервная ткань, та, что составляет мозг самых разных животных – от брюхоногого моллюска до шимпанзе и человека – обладает уникальной способностью, которую пока не удается придать механическим системам – пластичностью. Невероятной пластичностью и способностью к самовосстановлению. Таким образом, исследования Поттера могут наметить пути к созданию первых компьютерных систем, способных к самоконтролю и самовосстановлению. Ральф Пфейфер, специалист из Университета Цюриха, Швейцария, добавляет, что "Таким образом, можно представить, что когда-нибудь для работы с приложениями, которые нуждаются в адаптивном подходе, можно будет обратится к системам, комбинирующих элементы биологических и обычных технологий".
Кроме того, в ходе данных исследований Стив Поттер также надеется получить ценную информацию относительно процессов взаимодействия и взаимоорганизации, происходящих в нервной ткани и, возможно, узнать больше самом о человеческом мозге. "Спорю на все достижения моей карьеры, что за этими нервными группировками, о которых нам известно так мало, скрывается пропасть невероятных свойств", - говорит исследователь.
Поттер ведет постоянную запись активности нервных клеток с целью получить доказательства того, что обратная сигнализация от сенсоров робота влияет на процессы организации и способствует научению нервной ткани. Сейчас непросто делать какие-либо определённые выводы, однако, по его словам, "мозг определённо развивается".
Достижения Поттера используются другими учёными, в частности, Стивеном ДеВирфом, который занят планированием искусственных нервных сетей в лаборатории. Кроме того, Поттер полагает, что его разработки могут быть использованы при проектировании так называемых асинхронных схем, действие которых не подчиняется ритму внутреннего генератора тактовых (синхронизирующих) импульсов.
Сейчас ещё рано что-то утверждать и далеко до конца исследований, однако не исключено, что за ними - исключительные открытия. Кто знает, возможно, не так далеки те дни, когда будут созданы биологические микрочипы, и тогда вместо плановой вечерней антивирусной проверки у вас по расписанию будет замена питательной среды вашего нового органического процессора.
Чтобы создать самый настоящий "кибернетический организм", исследователь поместил участок нервной ткани мыши, состоящий из тысячи нейронов, на чип, несущий 60 микроэлектродов, подсоединённых к усилителю. Спустя некоторое время клетки на микрочипе организоввались в сети и создали синапсы – межклеточные контакты для передачи потенциалов действия. Теперь нервные импульсы, возникающие на микрочипе, поступают в компьютер. А последний, в свою очередь, осуществляет беспроводную передачу данных роботу. Некоторые философы предполагают, что всё, что окружает нас в этой жизни, является внешним продолжением нашего внутреннего "Я". Эту гипотезу любопытным образом иллюстрирует новое изобретение Стива Поттера, профессора биомедицинской инженерии Института технологии штата Джорджия (США) . Ученому удалось создать систему, в которой мозг мыши, извлечённый из мышиного эмбриона, управляет над небольшим мобильным роботом, который служит нервной ткани грызуна "глазами" и "мышцами".
Робот трансформирует полученные сигналы в конкретные движения, перемещаясь по манежу, таким образом, материализуя результат взаимодействия нервных клеток. Однако это ещё не всё – робот не только служит эффектором – рабочей структурой, но и осуществляет обратную связь, посылая нервной ткани информацию о собственном местоположении. Для этого служат светочувствительные датчики, установленные на корпусе механизма, которые реагируют на пересечение роботом инфракрасных лучей, ограничивающих пространство манежа. Данные, поступающие от робота, обрабатываются компьютером и подаются на нейроны, таким образом, замыкая петлю обратной связи.
"С одной стороны, - говорит Поттер, - мы регистрируем импульсную активность нервных клеток и используем её для контроля за действиями робота, а с другой, мы используем входящие сенсорные данные от робота и превращаем их в сигналы для нейронов. Весь цикл занимает менее десятой части секунды. Фактически, мы поместили эти клетки в чашку и дали им новое тело".
Движения машинки тяжело назвать изящными, однако не исключено, что они – это первые шаги на пути создания новых микрочипов, построенных по принципам живой нервной ткани, или даже больше – компьютерных систем, в своём составе комбинирующих механические и живые компоненты. Нервная ткань, та, что составляет мозг самых разных животных – от брюхоногого моллюска до шимпанзе и человека – обладает уникальной способностью, которую пока не удается придать механическим системам – пластичностью. Невероятной пластичностью и способностью к самовосстановлению. Таким образом, исследования Поттера могут наметить пути к созданию первых компьютерных систем, способных к самоконтролю и самовосстановлению. Ральф Пфейфер, специалист из Университета Цюриха, Швейцария, добавляет, что "Таким образом, можно представить, что когда-нибудь для работы с приложениями, которые нуждаются в адаптивном подходе, можно будет обратится к системам, комбинирующих элементы биологических и обычных технологий".
Кроме того, в ходе данных исследований Стив Поттер также надеется получить ценную информацию относительно процессов взаимодействия и взаимоорганизации, происходящих в нервной ткани и, возможно, узнать больше самом о человеческом мозге. "Спорю на все достижения моей карьеры, что за этими нервными группировками, о которых нам известно так мало, скрывается пропасть невероятных свойств", - говорит исследователь.
Поттер ведет постоянную запись активности нервных клеток с целью получить доказательства того, что обратная сигнализация от сенсоров робота влияет на процессы организации и способствует научению нервной ткани. Сейчас непросто делать какие-либо определённые выводы, однако, по его словам, "мозг определённо развивается".
Достижения Поттера используются другими учёными, в частности, Стивеном ДеВирфом, который занят планированием искусственных нервных сетей в лаборатории. Кроме того, Поттер полагает, что его разработки могут быть использованы при проектировании так называемых асинхронных схем, действие которых не подчиняется ритму внутреннего генератора тактовых (синхронизирующих) импульсов.
Сейчас ещё рано что-то утверждать и далеко до конца исследований, однако не исключено, что за ними - исключительные открытия. Кто знает, возможно, не так далеки те дни, когда будут созданы биологические микрочипы, и тогда вместо плановой вечерней антивирусной проверки у вас по расписанию будет замена питательной среды вашего нового органического процессора.