Nykyään maailmassa tehtyjen tutkimusten määrä, joka voi kääntää James Cameronin ylistämän elokuvan "Avatar" tapahtumat, kasvaa joka päivä ja tuottaa konkreettisia tuloksia. Tällaisiin tutkimuksiin liittyy konkreettisia tuloksia; unelmoijat ja tieteiskirjailijat puhuvat niistä, mutta myös merkittävät tiedemiehet ja johtajat, myös venäläiset. Esimerkiksi Dmitri Rogozin kertoi hiljattain eräässä haastattelussaan toimittajille, että Venäjän säätiön kehittyneen tutkimuksen säätiön toteuttamien hankkeiden joukossa on myös työtä avatarin luomiseksi.
Nykyään avatar ymmärretään komponenttien joukkona - eräänlaisena symbioosina koneesta (toimeenpanomekanismi) ja ihmisen aivoista, joka on rakennettu neurokäyttöliittymän perusteella. Jos tällaiset tekniikat toteutetaan kokonaisuudessaan, henkilö voi ajatuksiensa avulla ohjata sekä erillistä toimilaitetta että koko konetta kaukaa. Avatar on eräänlainen täysimittainen "minä" etäisyydellä. Kaikki robotti-avatarin ympärillä tapahtuva on välitettävä kokonaan käyttäjälle sellaisella luottamuksella, että hän kokee olevansa samassa paikassa kuin toimilaite. Tämä on paljon vaikeampaa toteuttaa kuin tavallinen robotin hallinta etäisyydellä, joka on ollut käytettävissä Neuvostoliiton kuunkuljettajien ajoista lähtien.
Viimeisen puolen vuosisadan aikana kertyneet tieteelliset ja tekniset saavutukset mahdollistavat jo 60-70% ihmiskehon toimintojen korvaamisen. Tällä hetkellä on vain analysoitava, mikä antaa meille mahdollisuuden päästä eroon fantasioista ja siirtyä avatarin todelliseen muotoiluun, koska edellytys on todella olemassa. Koko ihmiskunnan saavutus on kehittää suuri joukko erilaisia robotteja, jotka nykyään saavat kyvyn paitsi ohjelmoitujen tehtävien ratkaisemiseen myös itsenäiseen päätöksentekoon, tilanteen arviointiin. Nykyaikaisten robottijärjestelmien kognitiiviset kyvyt ovat yhä lähempänä ihmisen kykyjä.
Myös nykyaikaiset suuret yritykset ovat tunteneet tällaisen työn mahdollisuudet. Esimerkiksi Google osti kahdeksan robotiikkayritystä ympäri maailmaa pelkästään vuonna 2013 vain kuudessa kuukaudessa. Internet-jättiläisen ostojen joukossa on tunnettu yritys Boston Dynamics ja japanilainen akseli. Lisäksi Google on kiinnostunut biotekniikasta, ja vuonna 2013 Google perusti California Life Companyn, biotekniikkayrityksen Calico.
Ensimmäiset nielee
Neurofyysikot ovat ottaneet tärkeän askeleen tuodakseen avatarin lähemmäksi todellisuutta. He onnistuivat opettamaan apinoita käyttämään kahta virtuaalista kättä ja hallitsemaan niitä vain ajatuksen avulla. Tämä on tärkeä askel aivot-tietokone-rajapinnan kehittämisessä. Toistaiseksi apinat hallitsevat virtuaalisia käsiä tietokoneen näytöllä, et voi ottaa todellista herkkua heidän avullaan. Kuitenkin ohjaamalla näitä virtuaalisia käsiä aivojen avulla ja ratkaisemalla ongelmia niiden avulla monitorin näytöllä, apinat saavat palkinnon. Virtuaaliset kädet ovat apinan avatar.
Näitä kokeita suoritetaan tänään neurofysiologin Miguel Nicolelisin laboratoriossa Duke University Medical Centerissä. Kokeessa on mukana kaksi apinaa - uros ja naaras. Tutkijat ovat istuttaneet jokaisen aivoihin ennätysmäärän mikroelektrodeja, jotka osallistuvat aivojen neuronien sähköisen toiminnan kirjaamiseen. Naisen aivoihin istutettiin 768 elektrodia, miehen 384. Tähän asti viime aikoihin kukaan neurofysiologi ei voinut tehdä tätä.
Mikroelektrodit sijaitsevat erikoislevyillä, jotka on sijoitettu apinan aivokuoren eri alueille. Jokainen näistä mikroelektrodeista tallentaa sähköisiä impulsseja ympäröivistä neuroneista. Tämän seurauksena tutkijat onnistuvat tallentamaan yli 500 neuronin aktiivisuuden jokaisessa apinassa. Samaan aikaan apinoille näytettiin avatar, joka pystyi manipuloimaan eri muotoisia esineitä. Sitten he alkoivat oppia käyttämään sitä ohjaussauvalla.
Tämän valvonnan aikaan tiedemiehet tallensivat aivojensa neuronien toimintaa ja rakensivat saatujen tietojen perusteella mallin, joka mahdollisti tiettyjen neuronien toiminnan yhdistämisen tiettyihin kädenliikkeisiin. Samaan aikaan, viime aikoihin asti, kaikki tällaiset kokeet suoritettiin vain yhdellä kädellä. Siirtyminen kahden käden hallintaan aivotoiminnan avulla on perustavanlaatuinen askel eteenpäin kehityksessä.
Kehitetystä mallista tuli perusta aivotietokone-käyttöliittymän luomiselle, jonka avulla voidaan siirtyä virtuaalisten käsiavatarien hallintaan vain yhden ajatuksen avulla. Tämä tarkoittaa sitä, että apinan halu siirtää kättä vasemmalle tai oikealle seurasi avainneuronien toimintaa aivoissa, kun taas kehitetty käyttöliittymä osallistui tämän toiminnan muuttamiseen halutuksi virtuaalisen käden liikeksi. Neuronien toiminnan purkamiseksi asiantuntijat käyttivät algoritmia, jonka he olivat jo luoneet aiempien tutkimusten yhteydessä, jotka suoritettiin yhdellä kädellä.
Tällä hetkellä, kun ohjaussauva otettiin apinoilta pois jatkuvan harjoittelun avulla, he oppivat ajatuksiensa avulla ohjaamaan näytön virtuaaliset kädet erityisiin kohteisiin pitäen heidät jonkin aikaa kohteissa. Kohteina käytettiin erilaisia geometrisia muotoja. Jos apinat selvisivät tehtävästä, he saivat tästä herkkua. Tutkijat ovat kouluttaneet makakeja monella tapaa. Aluksi apinoiden kädet olivat vapaat ja he pystyivät ikään kuin käyttämään niitä auttamaan itseään tekemällä samat liikkeet kuin virtuaalinen käsi. Toisessa vaiheessa apinoiden kädet kiinnitettiin kuitenkin jäykästi tuoliin, jättäen vain aivonsa hallitsemaan virtuaalitodellisuutta.
Toinen mielenkiintoinen kehitys on keinotekoinen superstrong -joustava lihas, jonka Singaporen kansallisen yliopiston (NSU) tiimi luo. Tämän tekniikan pääkehittäjän Adriana Kochin mukaan päätavoitteena on luoda lihaskudosta, joka ylittää luonnolliset näytteet. Hänen mukaansa materiaalit, joista niiden keinotekoinen lihas on tehty, jäljittelevät todellisten ihokudosten toimintaa ja pystyvät välittömästi reagoimaan saapuvaan sähköimpulssiin. Tämän lihaksen sanotaan pystyvän nostamaan 80 kertaa oman painonsa. Lähitulevaisuudessa, 3-5 vuoden kuluttua, asiantuntijat odottavat yhdistävän tämän lihaksen robotti käsivarteen, joka ulkonäöltään on lähes erottamaton todellisesta ihmisen käsivarresta, mutta samalla 10 kertaa vahvempi kuin se.
Tällä tekniikalla on myös muita etuja. Keinotekoisten lihasten supistukset ja liikkeet voivat tuottaa "sivutuotteen" energiaa, joka voidaan muuntaa mekaanisesta sähköenergiaksi. Keinotekoisissa lihaksissa käytettyjen materiaalien luonnollisten ominaisuuksien ansiosta se pystyy säilyttämään melko suuren määrän energiaa. Tämän ansiosta robotti, joka vastaanottaa tällaisia lihaksia, voi tulla energisesti itsenäiseksi ja itsenäiseksi. Lataaminen kestää enintään minuutin.
Myös tekosilmien luomiseen tähtääviä tekniikoita kehitetään laajalti. Tutkijat pyrkivät luomaan erilaisia verkkokalvon proteeseja. Vielä enemmän on edistytty kuuloproteesien kehittämisessä. Useiden vuosien ajan Yhdysvalloissa potilaat ovat asentaneet kuulotunnisteisiin yhdistetyn mikrotietokoneen, mikrofonin ja elektrodien järjestelmän. Yli 200 000 potilasta on jo asentanut tällaisen järjestelmän, mikä viittaa siihen, että nämä eivät ole enää tutkijoiden yksittäisiä kokeita, vaan jokapäiväinen kliininen käytäntö.
Nykyaikaisten tutkijoiden luomisen kruunu, joka osoittaa väitteen, että pystymme korvaamaan 60-70% ihmiskehon toiminnoista keinotekoisilla implantteilla, oli maailman ensimmäinen biorobotti "Rex". Tällaisessa bionisessa ihmisessä kaikki vakiintuneet elimet - silmistä sydämeen - ovat keinotekoisia. Ne ovat kaikki niistä, jotka on jo asennettu todellisille potilaille tai joille on tehty useita testejä. Olemassa olevan proteesisarjan ansiosta "Rex" kuulee, näkee, voi kävellä ja toimia, se pystyy jopa ylläpitämään yksinkertaista keskustelua, koska se on varustettu yksinkertaisella tekoälyllä.
Samaan aikaan bionisella ihmisellä ei ole tarpeeksi vatsaansa, keuhkojaan ja virtsarakonsa. Kaikkia näitä keinotekoisia elimiä ei kuitenkaan ole vielä keksitty, ja keinotekoisten aivojen kehitys on vielä hyvin kaukana. Samaan aikaan Rexin kehittäjät uskovat, että lähitulevaisuudessa kaikki implantit ovat ihmisten saatavilla. Lisäksi tiedemiehet uskovat, että jonain päivänä terveet ihmiset käyttävät niitä, jotka korvaavat sisäelimet kulumisensa jälkeen, ja tämä on jo suora tie kuolemattomuuteen.
Avatar -tekniikan ongelmat
Vuonna 2013 New Yorkissa pidettiin säännöllinen kansainvälinen konferenssi "Global Future". Tässä konferenssissa perinteisesti tiivistetään suuren mittakaavan "Avatar" -hankkeen teknisten perustöiden tulokset. Tämän hankkeen johtaja, venäläinen yrittäjä Dmitri Itskov, houkuttelee sijoittajia ympäri maailmaa. Itskovin mukaan lähitulevaisuudessa voidaan luoda keinotekoinen runko, joka useiden toiminnallisten ominaisuuksiensa suhteen ei eroa alkuperäisestä ja voi ajan myötä jopa ylittää sen. Lisäksi työn alla on tekniikan luominen ihmisen persoonallisuuden siirtämiseksi tähän keinotekoiseen kehoon, joka voi tarjota rajoittamattoman elinkaaren ja antaa ihmisille kuolemattomuuden. Jopa tämän ohjelman ensimmäisen vaiheen toteuttamispäivä nimettiin - 2045.
Jo nyt Avatar -projektia verrataan ihmiskunnan sivilisaation historian suurimpiin saavutuksiin. Tällainen on esimerkiksi projekti atomipommin luomiseksi, avaruuslento, laskeutuminen kuuhun. Tällä hetkellä tästä ohjelmasta on käytännössä saatavana kaksi osaa - toimeenpanomekanismit ja ihmisen aivot. Suurin este täydellisen, toimivan biomekaanisen symbioosin luomiselle niiden välillä on neurokäyttöliittymä eli suora- ja palautejärjestelmä.
Tällaista yhteyttä kehitettäessä syntyy suuri määrä kysymyksiä. Tässä on vain yksi niistä: mihin ihmisen aivojen motorisen kuoren miljardista solusta on parasta tuoda elektrodit esimerkiksi jalkojen proteesien hallintaan? Kuinka löytää tarvittavat solut, suojautua erilaisilta häiriöiltä, varmistaa vaadittu tarkkuus, kääntää aivosolujen hermoimpulssien sekvenssi keinotekoisen mekanismin tarkkoiksi ja ymmärrettäviksi käskyiksi?
Näiden yleisten täytäntöönpanokysymysten jälkeen ilmestyy myös suuri joukko yksityisiä. Esimerkiksi ihmisen aivoihin asetettavat elektrodit kasvavat nopeasti gliaalisten solujen kerroksella. Nämä solut suojaavat hermoympäristöämme, mikä vaikeuttaa kommunikointia istutettujen elektrodien kanssa. Gliaaliset solut yrittävät estää kaiken, mitä he havaitsevat tai havaitsevat vieraana kappaleena. Tällä hetkellä antifouling- ja samalla vaarattomien mikroelektrodien kehittäminen on edelleen vakava ongelma ilman lopullista ratkaisua. Kokeilut tähän suuntaan jatkuvat. Tarjoamme nanoputkista valmistettuja elektrodeja, erikoispinnoitteisia elektrodeja, sähköpulsseja on mahdollista korvata valosignaaleilla (testattu eläimillä), mutta on liian aikaista julistaa täydellistä ratkaisua ongelmaan.
