Носимый интернет имплантируемые технологии и цифровидение реферат

Обновлено: 02.07.2024

Все вокруг обсуждают, как изменится мир с повсеместным использованием носимых электронных устройств - коммуникационных, медицинских, геопозиционных и т.п. Но мы полагаем, что эти технологии являются промежуточными и не так долго осталось ждать, когда подобные устройства будут носиться не на теле человека, а внутри него. Это будущее, которое мы пока видим в основном на экранах кинотеатров и телевизоров, но с которым будет жить уже нынешнее поколение. Мы хотим представить вам несколько подобных технологий, которые, вероятно, уже очень скоро станут привычными для нас и нашего тела.

Отметим сразу, что мы не рассматриваем здесь технологии имплантации, к которым все уже привыкли и которые давно вошли в нашу жизнь - кардиостимуляторы разного рода, искусственные суставы и протезы. Мы остановимся только на технологиях, связанных с миниатюрной электроникой и беспроводными коммуникациями.

1. Имплантируемые смартфоны

Мы стали практически неотделимы от наших телефонов и смартфонов, но разработчики уже работают над тем, чтобы сделать эту связь еще более плотной. И примеры использования такой технологии уже есть. В прошлом году художник Энтони Антонеллис имплантировал себе в руку RFID-чип, который может сохранять и передавать в смартфон изображения. Группа исследователей экспериментирует со встроенными датчиками, которые превращают человеческие кости в живые колонки. Другие работают над глазными имплантатами, которые позволяют фотографировать видимое изображение и передавать его в любое локальное хранилище, например, в тот же самый RFID-чип.

Но что заменит экран смартфона, если его имплантировать в тело человека? Специалисты компании Autodesk уже экспериментируют с "имплантируемым интерфейсом пользователя" (формулировка Autodesk), который способен показывать изображения через искусственную кожу. Другой вариант - эти же изображения могут напрямую транслироваться в глазной имплантат.

2. Лечащие чипы

Уже сегодня есть пациенты, которые используют имплантированные устройства, работающие совместно с мобильным приложением для того, чтобы контролировать течение болезни или даже ее лечить. Например, бионическая поджелудочная железа, которая проходит тестирование в Бостонском университете США имеет микро-сенсор на имплантированной в тело иголке, который передает на смартфон данные об уровне сахара в крови. А компания Stimwave Technologies разработала крошечное устройство-нейростимулятор для снятия болей в спине и ногах. Оно представляет собой беспроводной имплантат со встроенным чипом и электродами. Он вводится в организм с помощью обычной иглы и используется для нейростимуляции необходимых зон. Отметим, что это устройство уже одобрено управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, а значит будет внедрено для широкого использования в ближайшее время.

В агентстве DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) разрабатываются имплантаты в мозг, способные как записывать сигналы, приходящие из нервных узлов, так и стимулировать другие нервные узлы в реальном времени для того, чтобы эффективно переподключить поврежденные секции мозга, что позволит восстановить память.

Система способна одновременно обрабатывать 64 канала данных, получаемых с пары высокоплотным массивов электродов. При этом около уха размещается внешнее устройство, которое может обмениваться данными с имплантатом и контролировать его работу.

Ученые в Лондоне разрабатывают электронные капсулы, которые проглатываются пациентами и способны не только контролировать содержание жира в организме пациента с ожирением, но и генерировать вещества, которые заставят их чувствовать себя сытыми. В это же время в Станфордском университете в США разработали имплантируемый в тело человека чип, который может быть запрограммирован на осуществление определённых медицинских задач и передачи результатов беспроводным способом во внешнее устройство. Интересно, что устройство не требует питания, а электричество получает за счет направленного на него ультразвука.

И вот еще интересный пример. Компания Boston Scientific разработала имплантируемый нейростимулятор мозга Vercise, который предназначен для лечения людей с тремором (хроническое дрожание), включая эссенциальный тремор (болезнь Минора). Имплантируемое устройство содержит батарею, которое может работать в течение 25 лет без замены, а сам прибор может очень точно настраиваться в соответствии с анатомией и потребностями пациента, благодаря многочисленным независимым настройкам тока.

3. Роботы в кровеносных сосудах

Разработчики утверждают, что этот механизм захвата и высвобождения может использоваться как для диагностических целей, так и для терапевтического лечения при борьбе с раком.

В ближайшее время предполагается тестирования этой технологии на людях.

4. Умные татуировки

Татуировки сейчас в моде, поэтому почему бы не сделать их умными? Цифровые "татуировки" не только круто выглядят, но и могут выполнять полезные функции, например, разблокировать двери автомобиля или смартфон. Исследователи Иллинойского университета разработали имплантируемую сетку из компьютерных волокон, которые тоньше человеческого волоса и могут осуществлять мониторинг внутренних процессов тела с поверхности кожи. Компания с несколько странным названием Dangerous Things разработала NFC-чип, который имплантируется в палец с помощью очень простого процесса, похожего на нанесение татуировки, и позволяет вам разблокировать устройства или вводить код, просто указывая на нужный гаджет пальцем.

Специалисты Северо-восточного университета в США разработали систему в виде "татуировки" со встроенными наносенсорами, которая предназначена для контроля уровня кислорода в крови у пациентов с анемией. Эта же система может использоваться, например, велосипедистами для мониторинга уровня натрия для предотвращения обезвоживания. Метод заключается в инъекции под кожу раствора, содержащего специально подобранные наночастицы. Никакого следа на коже не остается, но эти наночастицы будут флюоресцировать, когда будут взаимодействовать с целевыми молекулами, например, натрия или глюкозы. Модифицированный iPhone контролирует изменения уровня флуоресценции, который отражает количество в теле человека этих веществ.

Ряд компаний занимается разработкой сенсоров в виде временной татуировки, т.е. тонкой пленки, приклеиваемой на кожу человека. В частности, компания Electrozyme разработала сенсор метаболических веществ, выделяемых вместе с потом, который позволяет спортсменам оценить свой электролитный баланс, уровень гидратации, напряжение мышц и физическую работоспособность. Особенность устройства в том, что он сделан в виде временной татуировки. А учёные из Калифорнийского университета анонсировали новую технологию по неинвазивному измерению уровня сахара у диабетиков в виде временной татуировки, которая помещается на кожу и способна выполнять функции глюкометра. В нее встроены датчики, с помощью которых может быть определен уровень сахара в крови. Это значит, что ежедневные тесты можно будет проводить без прокалывания пальцев. Разработка уже была протестирована семью добровольцами и доказала свою пригодность для точных измерений.

5. Электронные таблетки с обратной связью

6. Встроенный контроль рождаемости имени Билла Гейтса

Фонд Гейтса поддерживает проект Массачусетского технологического университета по созданию имплантируемого женского контрацептива, который можно контролировать снаружи. Это миниатюрный, встроенный в тело чип, который генерирует небольшие количества контрацептивного гормона внутри женского тела и может работать до 16 лет без перерыва. Имплантация не более болезненная, чем нанесение татуировки. Кроме того, по мнению разработчиков, "возможность включить или выключить устройство - это очень удобный инструмент для тех, кто планирует состав своей семьи". Тут главное не потерять свой пульт управления…

7. Интерфейс мозг-компьютер

Подключение человеческого мозга напрямую к компьютеру - это мечта (или кошмар) любителей фантастики и чудесных изобретений. И эта мечта, похоже, близка к реализации. Исследователи из компании BrainGate при Университете Брауна в США занимаются именно этой задачей, как сказано у них на сайте, "используя массив электродов размером с таблетку аспирина, имплантированный в мозг, наши ученые смогли показать, что сигналы нейронов могут быть в реальном времени декодированы компьютером и использованы для управления различными устройствами".

По прогнозам Intel, практическое использование интерфейса компьютер-мозг человека начнется еще до 2020 года. Представьте, что вы получили способность пользоваться Интернетом, используя свои мыслительные способности. Это может показаться восхитительной возможностью, остается только научиться избавляться от путаницы в мыслях и пользоваться мозгом как инструментом. Возможно, это не такая простая задача, как кажется.

Ян Бурхард сосредоточен. Толстый кабель торчит из шлема, надетого на его бритую голову. Паутина проводов опутала его правую руку. Этот 23-летний парень парализован ниже шеи из-за травмы, полученной 4 года назад во время дайвинга. В июне этого года в битком набитом зале медицинского центра Векснера в Огайо рука Яна зашевелилась впервые за четыре года.

Сначала она двигается медленно и неуверенно, как будто не понимает, кто её хозяин. Но когда Ян напрягает запястье, второе движение получается чётким и решительным. Вы даже можете услышать, как хрустят его суставы, бездействовавшие столько лет. Полный ученных и медиков зал взрывается аплодисментами.

Такие знаменательные события проходят мимо большинства людей. Искусственная сетчатка и кохлеарный имплантат возвращают зрение слух слепым и глухим. Мозговые импланты облегчают симптомы более чем 30 тысячам больных Паркинсоном по всему миру. Компания Wellcome Trust тестирует мозговые микрочипы из кремния, которые глушат опасные симптомы болезни Альцгеймера. Без всякого предупреждения мы вступаем в эпоху киборгов — частично живых, частично искусственных организмов.

Количество людей, которые изменяют и улучшают своё тело при помощи имплантов, протезов и искусственных органов, растёт с каждым днём. Канадский режиссёр Роб Спенс заменил свой глаз беспроводной видеокамерой, которая передаёт на экран компьютера всё, что он видит. Настоящий глаз он потерял в результате несчастного случая на охоте. А инженер из Миннесоты Брайан МакЭвой в прошлом году сделал себе внутренний компас, вживив под кожу GPS-навигатор.

Министерство обороны США и его исследовательский отдел DARPA ежегодно вливают миллионы долларов в технологические проекты вроде Экзо Бионики, которая пытается создать защитный костюм а-ля Железный Человек, проектирует управляемых дронов-убийц и разрабатывает телепатический шлем. Последняя их разработка — компьютерно-мозговой интерфейс BCI, который позволяет солдатам видеть в темноте, различать магнитные поля и определять тепловые карты объектов.

Со времён изобретения палки-копалки, человек хочет двигаться вперёд. Вслед за колесом, телескопом и пистолетом пришли смартфоны — суперкомпьютеры, которые дают нам доступ к бесконечным потокам информации и общения прямиком из кармана. Затем девайсы вроде очков Google Glass и часов Samsung Gear Fit показали, как наши отношения с технологиями двинулись в сторону большей интимности. Теперь носимые гаджеты становятся имплантируемыми.

Амаль продаёт свои разработку на сайте dangerousthings. Его клиенты — то ли гики, то ли хакеры, которые занимаются разработкой софта. И они готовы платить — краудфайдинг проект Амаля заработал в 5 раз больше, чем планировалось изначально.

Но как изменится мир, если кибернетизация станет доступной? Будут ли более умные, здоровые и сильные киборги элитарным классом? Станут ли простые люди чувствовать себя отстающими и незащищёнными? И кто будет регулировать эти улучшения? В неправильных руках кибернетические технологии легко могут устроить мрачное будущее прямиком со страниц утопических sci-fi романов. Несложно представить себе тоталитарный режим, где любую информацию о людях можно будет найти по их кибер-запчастям.

Кевин Уорвик был первым, кто экспериментировал с кибернетикой, но все лавры достались художнику Нилу Харбисону. Он родился с редким случаем ахроматопсии (цветовая слепота) и разработал Eyeborg — цветовой сенсор и вмонтированную в череп антенну, которые преобразуют цвета в звуковые сигналы. Затем звуковые волны передаются через кости Нила и он буквально чувствует цвета телом.

В сочетании с причёской и внешностью Харбисона (его мама из Каталонии, а папа из Северной Ирландии), эта антенна лишь усиливает впечатление, что парень прибыл с другой планеты. 10 лет назад он воевал с британским правительством за то, чтобы считать Eyeborg частью своего тела, а теперь он может вот так сфотографироваться на паспорт.

Рич Ли с его густой бородой и затёртой косухой куда больше похож не на гика, а на завсегдатая рок-фестивалей. У Рича стремительно ухудшается зрение — в прошлом году он ослеп на один глаз, а второй видит всё хуже и хуже. Рич прославился тем, что имплантировал пару магнитов в ушную раковину и подсоединил их к медной катушке, которую носит на шее. Эта штука работает, как внутренние наушники: Рич может подключить к ним iPod или слушать по радио бейсбольный матч. Вместо плеера он может подключить и другие девайсы, которые расширят его чувства. Например, ультразвуковой дальномер, дающий зрение, как у летучей мыши. Для Рича это единственное лекарство от слепоты.

Настоящие киборги уже среди нас. И вскоре мы решим, хотим ли присоединиться к ним.

Однако четвертая промышленная революция связана не только с умными и взаимосвязанными машинами и системами. Ее спектр действия значительно шире. Одновременно возникают волны дальнейших прорывов в самых различных областях: от расшифровки информации, записанной в человеческих генах до нанотехнологий, от возобновляемых энергоресурсов до квантовых вычислений. Именно синтез этих технологий и их взаимодействие в физических, цифровых и биологических доменах составляют фундаментальное отличие четвертой промышленной революции от всех предыдущих революций.

Фабрики Будущего – это определенный тип системы бизнес-процессов, способ комбинирования бизнес-процессов, который имеет следующие характеристики:

создание цифровых платформ, своеобразных экосистем передовых цифровых технологий. На основе предсказательной аналитики и больших данных платформенный подход позволяет объединить территориально распределенных участников процессов проектирования и производства, повысить уровень гибкости и кастомизации с учетом требований потребителей;
разработка системы цифровых моделей как новых проектируемых изделий, так и производственных процессов. Цифровые модели должны обладать высоким уровнем адекватности реальным объектам и реальным процессам (конвергенция материального и цифрового миров, порождающих синергетические эффекты);
цифровизация всего жизненного цикла изделий (от концепт-идеи, проектирования, производства, эксплуатации, сервисного обслуживания и до утилизации). Чем позже вносятся изменения, тем их стоимость больше, а потому центр тяжести смещается в сторону процессов проектирования, в рамках которых закладываются характеристики глобальной конкурентоспособности или высокие потребительские требования.

создание цифровых платформ, своеобразных экосистем передовых цифровых технологий. На основе предсказательной аналитики и больших данных платформенный подход позволяет объединить территориально распределенных участников процессов проектирования и производства, повысить уровень гибкости и кастомизации с учетом требований потребителей;
разработка системы цифровых моделей как новых проектируемых изделий, так и производственных процессов. Цифровые модели должны обладать высоким уровнем адекватности реальным объектам и реальным процессам (конвергенция материального и цифрового миров, порождающих синергетические эффекты);
цифровизация всего жизненного цикла изделий (от концепт-идеи, проектирования, производства, эксплуатации, сервисного обслуживания и до утилизации). Чем позже вносятся изменения, тем их стоимость больше, а потому центр тяжести смещается в сторону процессов проектирования, в рамках которых закладываются характеристики глобальной конкурентоспособности или высокие потребительские требования.

Читайте также: