Микродроны и контролируемые насекомые

[OKO2011]

Микродроны и контролируемые насекомые

Американские и израильские военные, по всей видимости, пришли к выводу, что гораздо проще и дешевле научиться контролировать движение и поведение насекомых, нежели пытаться создать искусственные летучие аналоги военного назначения.
Первые эксперименты с Micro Air Vehicle (MAV) были организованы ЦРУ в начале 70-х годов. В музее ЦРУ в Лэнли до сих пор хранится образец летающей механической стрекозы. Главным предназначением стрекозы был шпионаж. Источник энергии для данного летательного аппарата до сих пор является засекреченной информацией.
Сведения о роботах-насекомых начали просачиваться в прессу в 2007-2011 годах. По некоторым сообщениям, подобные аппараты снабжались энергией дистанционно лазером, при этом фюзеляж использовался в качестве антенны для сбора энергии. Подобная схема имеет очевидные ограничения – полет на сотни километров внутрь вражеской территории технически невозможен. В то же время, полицейское применение вполне реально и перспективно.
В американской прессе, начиная с 2004 года время о времени появляются сообщения о том, что в больших городах некто увидел робонасекомое, висящее над бойкой улицей или даже летающее в каком-нибудь зале заседаний.
В июле прошлого года ряд западных СМИ опубликовал статьи и фотографии об экспериментах на авиабазе ВВС США Райт-Паттерсон в Дейтон, Огайо. Лаборатория базы создает разные виды MAV's целью которых является "обнаружение, слежение и наведение на врага в сложном урбанистическом окружении".
Эксперименты возглавляет доктор Грегори Паркер. Его подчиненные создали несколько видов очень маленьких вертолетов и дронов, которые испытываются в комнатных условиях.
В 2009 пресс-релиз Пентагона заявил о создании "пчелы-киборга", которой можно управлять с помощью лэптопа. Сообщалось о возможности контролировать взлет, полет и посадку пчелы, стимулируя различные участки мозга. Контроль осуществляется путем стимуляции базилярных мускул, заставляющих то или иное крыло работать сильнее.
Вживленная в пчелу систему состоит из нервных и мускульных стимуляторов, микробатареи, микроконтроллера и приемопередатчика. Система вживляется в пчелу, когда она находится еще в куколочном состоянии.
Эксперименты проходили на трех видах крупных камерунских пчел в университете Беркли, Калифорния. Самая маленькая пчела, использовавшаяся в экспериментах – 2 см длиной.
9 апреля 2012 года газета "Гаарец" опубликовала обзор экспериментов с насекомыми в аэродинамической лаборатории технического университета Технион в Хайфе. Проект финансируется вооруженными силами США. Целью является дистанционный контроль за движением насекомых, как будто они – механические средства передвижения.
Вместо того, чтобы конструировать микро-самолет, длина которого не превысит несколько сантиметров, исследователи решили воспользоваться преимуществами, которые дают им 300 миллионов лет эволюции. Глава проекта, профессор Даниэль Вайхс, недавно работавший генеральным директором израильского министерства науки и технологий объясняет: "Для того, чтобы создать дроны в масштабах насекомого, вам нужны сложные системы мониторинга и контроля, а также необходим источник энергии для полета".

http://pravoslav-voin.info/publikacii/1743-mikrodrony-i-kontroliruemye-nasekomye.html

[ОКО2011]

Химеры с чипами в мозге

В лабораториях ученые создают животных-киборгов

ОСТАНОВИТЬ БЫКА

Это раньше человек укрощал диких животных хитростью и лаской. Сегодня в его арсенале - крошечные микросхемы, которые вживляются в мозг. С помощью этих чипов появилась возможность дистанционно управлять любыми животными.

Одним из первых провел эксперимент, похожий на фантастику, с животным-киборгом сотрудник Йельского университета Хосе Дельгадо (Jose Delgado). Представьте арену для боя быков. На ней - ученого, на которого ринулся в атаку, набирая скорость, крупный, разъяренный бык. Казалось, что Дельгадо беззащитен, но когда бык уже находился почти в полметре от ученого, он нажал кнопку на пульте дистанционного управления, который держал в руке. В мозг быка, куда был вживлен чип, тотчас был послан сигнал. Животное остановилось, как вкопанное, и покорно ушло.

Устройство, изобретенное Дельгадо, называлось «стимосивер». Оно представляло собой компьютерный чип, который управлялся дистанционным пультом, и вызывал электрическую стимуляцию различных зон мозга животного. Например, с помощью этого устройство можно было не только остановить нападающего быка, но и вызвать непроизвольное движение конечностей, подавить аппетит, и даже заставить воспылать любовью к корове.

Почти полвека прошло после этого опыта. Сегодня исследования в области электрической стимуляции мозга (ЭСМ) идут полным ходом. И чуть ни каждые полгода появляются сообщения о дистанционно управляемых крысах, голубях, и даже акулах.

- Когда занимаешься исследованием животных-киборгов, вспоминаешь древних греков, которые в своих мифах, придумывая разных «химер» - кентавров, грифонов, гарпий, сирен - по сути своей как раз и придумывали киборгов, - признался на Московском форуме «YEES EVENT», посвященном проблемам «оцифрованного мозга», специалист по нейрокибернетике Ян Корчмарюк. - Что такое кентавр, как не киборг, состоящий из управляющего звена – человеческого торса, и управляемой им подсистемы - в виде крупа лошади? Таким образом, мы можем представить «киборга», как «химеру», составленную из живого организма и искусственного кибернетического устройства.

ЖУКИ НА СЛУЖБЕ ПЕНТАГОНА

Создать радиоуправляемых жуков - такой приказ отдали конструкторам Мишелю Махарбизу и Хиротаке Сато (Michel Maharbiz and Hirotaka Sato) военные из агентства передовых оборонных исследовательских проектов DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency), которое финансируется Пентагоном. Для экспериментов ученые подобрали крупных жуков - размером почти с ладонь - трех видов из Южной Америки и Африки.

- Электронные устройства, необходимые для приема управляющих сигналов, пока слишком тяжелы, - объяснили "жукомоделисты". - Насекомые должны быть достаточно сильны, чтобы подняться с ними в воздух.

Во время испытаний жуки по командам "с земли" взлетали, маневрировали так, как хотелось людям: вправо, влево, вверх, вниз. И садились, куда им было указано. Словом, вели себя так, будто бы ученые управляли не живыми существами, а авиамоделями.

Секрет подчинения в том, что в нервную систему насекомых были вживлены миниатюрные стимулирующие электроды. Они и позволяли манипулировать мускулами с нужной стороны тела, заставляя их сильнее или слабее сокращаться. Жуки, в итоге, маневрировали. Команды принимала микросхема, установленная на спинке жука и снабженная крошечной батарейкой.

Занятная подробность: электроды вживляли жукам, когда те были еще куколками. Они превращались во взрослых особей, имея уже необходимую начинку - словно бы родную. Оставалось лишь соединить контакты, дополнив конструкцию компьютером и элементами питания. По словам ученых, подобные ювелирные манипуляции стали возможно благодаря прогрессу в нанотехнологиях.

Для чего военным нужны радиоуправляемые жуки? На первом этапе - для создания миниатюрного шпиона, живого и управляемого носителя телекамеры. На следующих этапах - насекомыми, оснащенными крошечными GPS-устройствами, можно будет управлять с очень больших расстояний, зная при этом, где они находятся в режиме реального времени. Управляемые жуки могли бы нести на себе биологическое или химическое оружие. Или просто взрывчатку. Больших разрушений она, конечно, не нанесет. Но компьютеры противника уничтожить способна. Да и убить кого-нибудь можно, посадив жука на голову.

Кстати, сейчас в рамках проекта исследователи работают и с мухами, и с бабочками, и со стрекозами, которые превосходят жуков по маневренности. И обладают более понятной для ученых нервной системой.

А нейробиологи Массачусетского технологического института (MIT) решили взять власть над мышами. Они вывели генетически модифицированных грызунов, чьи клетки головного мозга чутко реагировали на лазерное излучение. Воздействуя на нейроны, содержащие светочувствительный белок ChR2, исследователи получили возможность «включать» и «выключать» нервные клетки. При «включении» эти клетки генерировали электрический импульс, который передавался другим нейронам. И в итоге мыши становились сверхвозбудимыми и даже агрессивными. А при «выключении» - утихомиривались.

И с помощью тех же лазерных лучей исследователи из Йельского университета могут заставлять мух-дрозофил прыгать, ходить, махать крыльями и летать.

РОБОТЫ С ЖИВЫМ МОЗГОМ

Специалисты из Чикагского университета соединили механическое туловище с мозгом миноги - и получилась рыба-киборг. В холодной соленой жидкости она чувствует себя, как у себя в море. Ее искусственные сенсоры, реагируя на свет, посылают электрический сигнал в мозг, который обрабатывает его и дает соответствующую команду механическому двигательному аппарату. Тот направляет его к источнику света. Если же выключить свет, киборг остается без движения. А если отключить один из сенсоров, то рыба-робот сначала приходит в замешательство, но после все равно находит источник света.

А в Токийском университете гусеницу тутового шелкопряда поместили внутрь робота, передвигающегося на колесах, а к мозгу насекомого подключили микроскопические электроды. Электрические импульсы в мозгу шелкопряда и приводят в движение аппарат. Для того, чтобы заставить шелкопряда производить этот импульс, японские ученые использовали слабость этого насекомого к особому феромону. В природе, почувствовав этот запах даже за многие километры, шелкопряды немедленно устремляются к его источнику.

Так произошло и в ходе экспериментов: робота поставили на расстоянии 60 сантиметров от емкости с феромоном - и он благополучно проехал эту дистанцию. Затем приманку несколько раз переставляли в другие места, но во всех случаях робот с гусеницей внутри легко их находил.

Ученые из Гарвардского университета создали медузу с крысиным сердцем. Из силикона они «вылепили» студенистое тело с несколькими щупальцами-отростками и вживили в него клетки крысиного сердца. Затем поместили в раствор и стимулировали эту тварь электрическим током. И она поплыла, как настоящая.

- С точки зрения морфологии и функции - это медуза, - убеждал руководитель проекта доктор биологии Кит Паркер. - Но генетически это обычная крыса.

По словам Паркера, сердце грызуна им понадобилось не по случайной прихоти. Когда в течение двух лет они наблюдали за движениями медуз, выяснилось, что они передвигаются, превращая свое тело в подобие реактивного двигателя - сжимая его и резко выталкивая воду. Примерно так же действует и сердечная мышца, прокачивая кровь по сосудам.

- Мы были очень удивлены, что с помощью всего нескольких компонентов – силиконовой основы и клеток – нам удалось воссоздать довольно сложный живой организм, - признался доктор Паркер. – Мы так близко подошли к копированию биологических существ, что, возможно, сможем их даже улучшать. Эволюция, знаете ли, не учла некоторые вещи.

ВОПРОС РЕБРОМ

Для чего ученые потешаются над братьями нашими меньшими?

- Пока жизнь подобных киборгов длится всего несколько дней, но их короткая «жизнь» со временем поможет людям, - уверил нас доктор технических наук, научный сотрудник МГУ Павел Володин. - В одних случаях они приведет к созданию совершенных протезов, предназначенных для инвалидов. Подобные разработки уже ведутся в США. Так, ученые в Атланте смогли вживить в мозг полностью парализованного человека устройство, позволяющее ему двигать курсор компьютерной "мышки" по экрану монитора одним усилием мысли. В других случаях такие «кибрги» послужат полезной моделью для испытаний различных медицинских препаратов. В третьих случаях, эксперименты с роботами-животными помогут лучше понять как протекает в мозге различные процессы, например, обучения и принципы работы памяти.

А известный профессор английского университета Рединга, крупнейший специалист в области технической кибернетики Кевин Уорвик, который стал первым человеком-киборгом на Земле, вживившим в себя микросхему в середине 1990-х годов, полагает, что однажды наступит день, когда человек сможет переносить свой мозг в робота после того, когда собственное тело умрет. И вот тогда нам точно помогут результаты испытаний и медуз с мозгом крысы и роботов, управляемых шелкопрядами.

http://kp.ru/daily/25938.5/2885251/

http://www.3rm.info/27840-himery-s-chipami-v-mozge.html

[links_salavat]

Око2011,товарищ дорогой, иди пожалуйста прыгни с крыши

[dolboeb]

Око2011,товарищ дорогой, иди
пожалуйста прыгни с крыши

Тогда он разобьется же

[ОКО2011]

Тараканы-киборги пойдут в разведку

Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали электронный интерфейс для беспроводного управления тараканами. Насекомых-киборгов планируется использовать для спасательных операций, разведки, обследования коммуникаций и других актуальных задач.
Насекомые и особенно тараканы идеально подходят на роль миниатюрных разведчиков. Фактически это готовые биороботы, чей "дизайн" был отшлифован за миллионы лет эволюции.
По словам одного из авторов исследования Альпера Бозкурта, его команде осталось всего-то подключить к нервной системе тараканов радиомодули для перехвата управления направлением движения. С разработкой остальной архитектуры уже блестяще справилась природа.

http://3rm.info/28411-tarakany-kiborgi-poydut-v-razvedku.html

[ОКО2011]

Управление мозгом с помощью лазера
Используя точные лазеры, исследователи из Гарварда смогли повлиять на мозг и поведение животного - например, заставить его поворачиваться в нужную сторону, а также подать ему ложную сенсорную информацию о том, что рядом находится еда.

Как описывается в статье, опубликованной в журнале Nature, группа исследователей - Шарад Раманатан, доцент кафедры молекулярной и клеточной биологии и прикладной физики, доктор Аскин Коцабас, научный сотрудник Цзин-Хан Шен и Дзенгсаи Го из медицинского института Говарда Хьюза, - сумели взять под контроль поведение представителя Caenorhabditis elegans - крошечного, прозрачного червя - манипулируя нейронами его мозга. Добившись контроля над сложным поведением относительно простых животных, ученые смогут понять, как функционирует нервная система в целом.

"Если мы сможем понять простую нервную систему вплоть до того, чтобы полностью управлять ею, то можем получить и представление о более сложных системах", - сказал Раманатан.

Добившись контроля над сложным поведением относительно простых животных, ученые смогут понять, как функционирует нервная система в целом

Чрезвычайно важная теоретическая работа была сосредоточена вокруг изучения разрушающихся нейронов и мутаций, влияющих на функциональность и общую картографию нервной системы. Большинство этих подходов обнаруживают нейроны, отвечающие за конкретное поведение. Однако у Раманатана и его группы иной подход - они хотят сфокусироваться на ключевых нейронах, достаточных для того, чтобы контролировать животное и заставить его выполнять требуемые действия.

Исследователи выбрали червей, нейроны которых зависят от дневного света. Используя генетические инструменты, они добились того, чтобы нейроны стали чувствительны к свету и активировались лазерным импульсом. Одной из первоочередных технических задач, вставших перед учеными, было точное и мгновенное наведение импульса. Цель состояла в том, чтобы активировать только один нейрон, несмотря на то, что животное двигалось, а все нейроны плотно сконцентрированы в его голове.

Приходилось получать изображение животного, программно обрабатывать его, прицеливаться и испускать лазерный пучок света - и все это в течение 20 миллисекунд. В итоге получилась система, способная управлять не только поведением червей, но и их чувствами. В частности, удалось обмануть мозг червя, заставив его считать, что еда находится рядом.

Далее ученые планируют продолжить исследование Caenorhabditis elegans, совершенствовать технологические методы, камеры и компьютерное оборудование, чтобы затем переключиться на более сложные системы - в частности, рыбок данио.

http://3rm.info/28749-upravlenie-mozgom-s-pomoschyu-lazera.html