Mūsdienās pasaulē veikto pētījumu skaits, kas var pagriezt atzītās Džeimsa Kamerona filmas "Avatar" notikumus, ar katru dienu pieaug un dod taustāmus rezultātus. Šādiem pētījumiem ir pievienoti konkrēti rezultāti; par tiem runā ne tikai sapņotāji un zinātniskās fantastikas rakstnieki, bet arī ievērojami zinātnieki un vadītāji, tostarp krievu. Piemēram, Dmitrijs Rogozins ne tik sen, vienā no savām intervijām žurnālistiem sacīja, ka starp projektiem, ko īsteno Krievijas Fonda papildu izpētei, ir arī darbs, lai izveidotu iemiesojumu.
Mūsdienās ar iemiesojumu saprot komponentu kopumu - sava veida mašīnas (izpildmehānisma) un cilvēka smadzeņu simbiozi, kas veidota, pamatojoties uz neirointerfeisu. Ja šādas tehnoloģijas tiks ieviestas pilnībā, cilvēks ar savu domu palīdzību varēs attālināti vadīt gan atsevišķu izpildmehānismu, gan visu mašīnu. Avatar ir sava veida pilnvērtīgs "es" attālumā. Viss, kas notiek ap robotu-iemiesojumu, ir pilnībā jānosūta operatoram ar tādu pārliecības līmeni, ka viņš jūtas tādā pašā vietā kā pats izpildmehānisms. To ir daudz grūtāk īstenot nekā parasto robota vadību no attāluma, kas ir pieejama kopš padomju Mēness braucēju laikiem.
Zinātniskie un tehniskie sasniegumi, kas uzkrāti pēdējā pusgadsimta laikā, kopumā jau ļauj aizstāt 60-70% cilvēka ķermeņa funkciju. Pašlaik atliek tikai analizēt, kas tieši dos mums iespēju aizbēgt no fantāzijām un pāriet pie īstā iemiesojuma dizaina, jo tam patiešām ir priekšnoteikums. Visas cilvēces sasniegums ir liela skaita visdažādāko robotu izstrāde, kas mūsdienās iegūst spēju ne tikai atrisināt ieprogrammētus uzdevumus, bet arī patstāvīgi pieņemt lēmumus, novērtēt situāciju. Mūsdienu robotu sistēmu kognitīvās spējas kļūst arvien tuvākas cilvēka spējām.
Mūsdienu lielie uzņēmumi arī ir izjutuši šāda veida darba izredzes. Piemēram, tikai 2013. gadā Google tikai sešos mēnešos iegādājās 8 robotikas uzņēmumus visā pasaulē. Starp interneta giganta pirkumiem ir pazīstamā kompānija Boston Dynamics, kā arī Japānas vārpsta. Turklāt Google ir ieinteresēta bioinženierijā, un 2013. gadā Google nodibināja biotehnoloģiju uzņēmumu Calico California Life Company.
Pirmās norij
Neirofiziķi ir spēruši svarīgu soli, lai tuvinātu iemiesojumu realitātei. Viņiem izdevās iemācīt pērtiķiem izmantot divas virtuālās rokas, kontrolējot tās tikai ar domu palīdzību. Tas ir svarīgs solis smadzeņu un datora saskarnes attīstībā. Līdz šim pērtiķi kontrolē virtuālās rokas datora ekrānā, ar viņu palīdzību nevar uzņemt īstu kārumu. Tomēr, kontrolējot šīs virtuālās rokas ar smadzeņu palīdzību un ar to palīdzību risinot problēmas monitora ekrānā, pērtiķi saņem atlīdzību. Virtuālās rokas ir pērtiķa iemiesojums.
Šie eksperimenti šodien tiek veikti Djūka Universitātes Medicīnas centra neirofiziologa Migela Nikolaisa laboratorijā. Eksperimentā piedalās divi pērtiķi - tēviņš un sieviete. Zinātnieki katra cilvēka smadzenēs ir implantējuši rekordlielu skaitu mikroelektrodu, kas nodarbojas ar smadzeņu neironu elektriskās aktivitātes reģistrēšanu. Sievietes smadzenēs tika implantēti 768 elektrodi, vīrieša - 384. Vēl nesen to nevarēja izdarīt neviens pasaules neirofiziologs.
Mikroelektrodi atrodas uz īpašiem dēļiem, kas atrodas dažādās pērtiķa smadzeņu garozas zonās. Katrs no šiem mikroelektrodiem reģistrē apkārtējo neironu elektriskos impulsus. Rezultātā zinātniekiem izdodas reģistrēt vairāk nekā 500 neironu aktivitāti katrā pērtiķī. Tajā pašā laikā pērtiķiem tika parādīts iemiesojums, kas varēja manipulēt ar dažādu formu objektiem. Tad viņi sāka mācīties to vadīt ar kursorsviru.
Šīs kontroles laikā zinātnieki reģistrēja neironu darbību viņu smadzenēs, veidojot modeli, pamatojoties uz iegūtajiem datiem, kas ļāva saistīt noteiktu neironu darbību ar noteiktām roku kustībām. Tajā pašā laikā vēl nesen visi šādi eksperimenti tika veikti tikai ar vienu roku. Pāreja uz divu roku vadību ar smadzeņu darbības palīdzību ir būtisks solis uz priekšu attīstībā.
Izstrādātais modelis kļuva par pamatu “smadzeņu-datora” saskarnes izveidei, kas ļauj pāriet uz virtuālo roku-avatāru vadīšanu, izmantojot tikai vienu domu. Tas nozīmē, ka pērtiķa vēlmi pārvietot roku pa kreisi vai pa labi pavada galveno smadzeņu neironu darbība, savukārt izstrādātais interfeiss bija iesaistīts šīs darbības pārveidošanā par vēlamo virtuālās rokas kustību. Lai atšifrētu neironu darbību, speciālisti izmantoja algoritmu, ko viņi jau bija izveidojuši iepriekšējo pētījumu ietvaros, kas tika veikti ar vienu roku.
Brīdī, kad vadības svira tika atņemta pērtiķiem ar neatlaidīgas apmācības palīdzību, viņi ar savu domu palīdzību iemācījās virzīt ekrāna virtuālās rokas uz īpašiem mērķiem, kādu laiku turot tos mērķos. Kā mērķi tika izmantotas dažādas ģeometriskas formas. Ja pērtiķi tika galā ar uzdevumu, viņi par to saņēma kārumu. Zinātnieki ir apmācījuši makakas vairākos veidos. Sākumā pērtiķu rokas bija brīvas, un tās varēja tās izmantot, lai palīdzētu sev, veicot tādas pašas kustības kā virtuālā roka. Tomēr otrajā posmā pērtiķu rokas bija stingri piestiprinātas pie krēsla, atstājot tikai smadzenes, lai kontrolētu virtuālo realitāti.
Vēl viena interesanta attīstība ir mākslīgais superstrong elastīgais muskulis, ko veido Singapūras Nacionālās universitātes (NSU) komanda. Saskaņā ar šīs tehnoloģijas galveno izstrādātāju Adrianu Kohu galvenais mērķis ir radīt muskuļu audus, kas pārspēj dabiskos paraugus. Pēc viņas teiktā, materiāli, no kuriem izgatavots viņu mākslīgais muskulis, imitē reālu cilvēka audu darbību un spēj uzreiz reaģēt uz ienākošo elektrisko impulsu. Tiek uzskatīts, ka šis muskulis spēj pacelt 80 reizes lielāku svaru. Tuvākajā laikā, 3-5 gadu laikā, eksperti sagaida, ka šo muskuļu apvienos ar robotu roku, kas pēc izskata gandrīz neatšķirsies no īstas cilvēka rokas, bet tajā pašā laikā 10 reizes stiprāka par to.
Šai tehnoloģijai ir arī citas priekšrocības. Mākslīgo muskuļu kontrakcijas un kustības var radīt enerģijas "blakusproduktu", ko var pārveidot no mehāniskās uz elektrisko enerģiju. Pateicoties mākslīgajā muskulī izmantoto materiālu dabiskajām īpašībām, tas spēs saglabāt diezgan lielu enerģijas daudzumu. Pateicoties tam, robots, kas saņem šādus muskuļus, var kļūt enerģētiski autonoms un neatkarīgs. Uzlāde prasīs ne vairāk kā minūti.
Plaši tiek attīstītas arī mākslīgo acu radīšanas tehnoloģijas. Zinātnieki strādā, lai izveidotu dažādas tīklenes protēzes. Vēl vairāk panākts dzirdes protēžu attīstībā. Jau vairākus gadus Amerikas Savienotajās Valstīs pacienti uzstāda mikrodatoru, mikrofonu un elektrodus, kas ir savienoti ar dzirdes nerviem. Šādu sistēmu jau ir uzstādījuši vairāk nekā 200 000 pacientu, kas liek domāt, ka tie vairs nav atsevišķi zinātnieku eksperimenti, bet gan ikdienas klīniskā prakse.
Mūsdienu zinātnieku radīšanas vainags, demonstrējot apgalvojumu, ka 60–70% cilvēka ķermeņa funkciju spējam aizstāt ar mākslīgiem implantiem, bija pasaulē pirmais biorobots “Rex”. Šādā bioniskā cilvēkā visi izveidotie orgāni - no acīm līdz sirdij - ir mākslīgi. Tie visi ir no tiem, kas jau tiek uzstādīti reāliem pacientiem vai tiek veikta virkne testu. Pateicoties esošajam protēžu komplektam, "Rex" dzird, redz, var staigāt un funkcionēt, tas pat spēj uzturēt vienkāršu sarunu, jo ir apveltīts ar vienkāršu mākslīgo intelektu.
Tajā pašā laikā bioniskajam cilvēkam nepietiek kuņģa, plaušu un urīnpūšļa. Tomēr visi šie mākslīgie orgāni vēl nav izgudroti, un mākslīgo smadzeņu attīstība vēl ir ļoti tālu. Tajā pašā laikā Rex izstrādātāji uzskata, ka tuvākajā nākotnē jebkurš implants būs pieejams cilvēkiem. Tāpat zinātnieki uzskata, ka kādreiz tos izmantos veseli cilvēki, kas, nolietojoties, aizstās iekšējos orgānus, un tas jau ir tiešs ceļš uz nemirstību.
Avatar tehnoloģijas problēmas
2013. gadā Ņujorkā notika regulāra starptautiska konference ar nosaukumu "Globālā nākotne". Šajā konferencē pēc tradīcijas tiek apkopoti apjomīgā projekta "Avatar" tehniskā pamata rezultāti. Šī projekta vadītājs Krievijas uzņēmējs Dmitrijs Itskovs nodarbojas ar investoru piesaisti visā pasaulē. Pēc Itskova teiktā, tuvākajā laikā var tikt izveidots mākslīgs korpuss, kas vairāku funkcionālo īpašību ziņā neatšķirsies no oriģināla un ar laiku pat spēs to pārspēt. Turklāt tiek strādāts, lai izveidotu tehnoloģiju cilvēka personības pārnešanai šajā mākslīgajā ķermenī, kas var nodrošināt neierobežotu dzīves ilgumu, dot cilvēkiem nemirstību. Tika nosaukts pat šīs programmas pirmā posma īstenošanas datums - 2045.
Jau tagad Avatar projekts tiek salīdzināts ar lielākajiem sasniegumiem cilvēces civilizācijas vēsturē. Tāds, piemēram, kā atombumbas radīšanas projekts, lidojums kosmosā, nosēšanās uz Mēness. Šobrīd praktiski ir pieejami divi šīs programmas elementi - izpildmehānismi un cilvēka smadzenes. Galvenais šķērslis pilnvērtīgas, funkcionējošas biomehāniskās simbiozes izveidošanai starp tām ir neirointerfeiss - tas ir, tiešās un atgriezeniskās saites sistēma.
Izstrādājot šādu savienojumu, rodas liels skaits jautājumu. Šeit ir tikai viens no tiem: kurai no miljardiem šūnu cilvēka smadzeņu garozā vislabāk ir nogādāt elektrodus, lai kontrolētu, piemēram, kāju protēzes? Kā atrast nepieciešamās šūnas, pasargāt no dažādiem traucējumiem, nodrošināt nepieciešamo precizitāti, pārvērst smadzeņu šūnu nervu impulsu secību precīzās un saprotamās komandās mākslīgajam mehānismam?
Pēc šiem vispārīgajiem ieviešanas jautājumiem parādās arī liels skaits privātu. Piemēram, elektrodi, kas tiek ievietoti cilvēka smadzenēs, ātri aizaug ar glia šūnu slāni. Šīs šūnas ir sava veida aizsardzība mūsu neiro videi, kas apgrūtina saziņu ar implantētajiem elektrodiem. Glia šūnas cenšas bloķēt visu, ko tās uztver vai uztver kā svešķermeni. Pašlaik pretapaugšanas un vienlaikus nekaitīgu mikroelektrodu izstrāde joprojām ir nopietna problēma bez gala risinājuma. Eksperimenti šajā virzienā turpinās. Mēs piedāvājam elektrodus, kas izgatavoti no nanocaurulēm, elektrodus ar īpašu pārklājumu, ir iespējams nomainīt elektriskos impulsus ar gaismas signāliem (pārbaudīti uz dzīvniekiem), taču ir pāragri paziņot par pilnīgu problēmas risinājumu.
