Фантомное чувство

Подзарядка насекомых

В нынешних экспериментах с насекомыми-киборгами передвижение курсора на экране лэптопа управляет движениями лишь одного насекомого. Но Кип командует сразу сотнями насекомых с помощью имплантата-татуировки. Тут опять используется несколько разных технологий.

Начать с того, что этот имплантат может за счет процессов метаболизма в организме Кипа перезаряжать батареи, питающие микроэлектронику его насекомых. А нужда в такой подзарядке будет возникать довольно часто — поскольку насекомое может нести аккумуляторную батарею очень ограниченного веса и, стало быть, емкости.

Но, скорее всего, это будут не привычные аккумуляторы или одноразовые батарейки. Более вероятно, что начнут использовать некий сверхконденсатор, который не вырабатывает электричество благодаря химическим процессам, как это происходит в обычных батарейках, а накапливает его.

«Большие конденсаторы, уже сейчас используемые в Китае, согласно предположениям, способны обеспечивать пробег городского автобуса в пятьдесят километров между подзарядками», — говорит Сайкат Талапатра, специалист в области физики конденсированных веществ из Университета Южного Иллинойса.

Но сейчас разрабатываются новые конденсаторы. Группа Талапатры работает с тончайшими пленками сверхпрочного углеродного материала, называемого графен. Эти пленки имеют толщину в один атом и способны накапливать большое количество электрических зарядов на грамм вещества. Эти конденсаторы к тому же можно будет очень быстро перезаряжать — точно так же, как Кип подзаряжал батареи своих насекомых, заставляя их парить на небольшом расстоянии от «электростанции» в его татуировке.

Первичным источником энергии этой «электростанции» являются биохимические процессы, проходящие в организме Кипа. А такая технология, как не удивительно, уже существует (по крайней мере, на стадии разработки).

В 2008 году фирма «Гринер Гаджетс Дизайн Компетишн» (The Greener Gadgets Design Competition) объявила о создании сотового телефона, наносящегося на кожу в виде татуировки и «подпитывающегося от пиццы». Технически телефон, конечно же, не от сыра или сладкого перца подзаряжается. Скорее, он работает на глюкозе, благодаря элементу питания размером с монету, который встроен в систему кровообращения пользователя такого телефона. Из крови эта ячейка извлекает кислород и глюкозу для выработки электричества.

Сам же сотовый телефон состоит из двух частей. Одна из них — это тонкая, гибкая пленка кремния, вшитая под кожу. В ней размещается собственно электроника, которую и питает работающая на крови ячейка. Другая часть — это сама татуировка, являющаяся невидимой, пока в ней не возникнет нужда, то есть пока сигнал от кремниевой пленки не высветит на коже клавиатуру и обзорный экран (звук, похоже, исходит непосредственно от имплантата).

Большинство из нас вряд ли захотят быть столь тесно связанными со своим телефоном, но благодаря таким разработкам не кажется такой уж фантастикой то, каким образом Кип подзаряжал свой рой.

Коллективный разум роя

Немного труднее контролировать целый рой. Основной принцип здесь тот же, что используется при «интеграции» поступающих данных, но в обратную сторону. Здесь вместо того, чтобы заставлять сенсорные нервы воспринимать как некий целостный, слитный образ приходящие извне данные, необходимо использовать моторные нервы, чтобы передавать сигналы насекомым.

Уже сейчас закладываются основы технологий, помогающих передавать сигналы от нервных окончаний на протез руки и при этом добиваться тонкой моторики. Есть много вариантов осуществления этой цели, но один из самых интересных будет заключаться в использовании искусственных нейромускульных соединений, подключенных к обрезанным нервным окончаниям, что позволит им управлять сервомоторами протеза.

Кипу требуется что-то подобное, но поскольку мы не желаем, чтобы наши нервные пути отключались от их обычного использования, нам надо будет каким-то образом подключаться к ним, устраивать «врезку» без того, чтобы блокировать идущие по ним сигналы.

В теории самые подходящие для такой операции мускулы — те, которые управляют кистями рук. Это дало бы нашему Кипу наибольшую степень контроля, но также бы и означало, что достаточно сделать любое движение кистью — помахать рукой, почесать нос, указать на что-то пальцем, — и тут же его насекомые начнут метаться во всех направлениях. Не говоря уже о том, что если, находясь в толпе, Кип будет постоянно совершать какие-то странные движения руками, то привлечет всеобщее внимание.

Более простое решение — использовать мелкие мышцы грудной клетки. Такую технологию уже применяют для управления протезами рук. Когда пользователь протеза думает: «открыть ладонь», «согнуть указательный палец», то эти мысли в действительности активируют грудные мускулы. А электроды, отслеживающие их состояние, получают сигналы и передают их на искусственную руку.

Это еще один пример пластичной приспособляемости мозга в действии… и образчик быстро набирающей опыт технологии, уже достаточно хорошей для того, чтобы — по заверениям горячих сторонников — играть искусственными руками на пианино.

Управлять одним насекомым несложно. Группа из Беркли, которая первой получила насекомого-киборга, для управления использовала, кажется, всего лишь шесть команд: взлететь, приземлиться, повернуть направо, повернуть налево, подниматься, опускаться. Умножьте это на 300 насекомых и получится, что Кипу нужно было отдавать до 1800 различных команд… причем в идеале — все сразу.

Или не нужно?

Если каждым насекомым требуется управлять по одиночке, то, конечно, перед Кипом встает серьезная проблема. И временами ему действительно необходимо отслеживать каждого своего жучка в отдельности и отдавать ему команды. Но при выполнении менее конкретных задач большую помощь ему может оказать программная идеология, известная под названием «интеллект роя» («разум роя», «коллективный разум»).

Приведем для начал один очень простой пример: поведение пешеходов на тротуаре. На конференции Американской ассоциации продвинутой науки (The American Association for the Advancement of Science), состоявшейся 19–22 февраля 2010 года в Сан-Диего, Калифорния, Мехди Муссаид, математик из Швейцарского федерального технологического института, описал эксперименты, в которых он снимал на пленку передвижения пешеходов на тротуаре и составлял каталог вариантов их поведения.

При пустом тротуаре идущая по нему группа знакомых людей, как правило, выстраивается в шеренгу. Если на тротуаре имеются еще люди, то у шеренги намечается тенденция к прогибу и выстраиванию в форме \/, когда идущие по краям шеренги начинают выдвигаться слегка вперед. Если на тротуаре не слишком густая толпа, то это построение переворачивается и теперь уже ведущим становится человек, идущий в центре шеренги /\, а остальные отстают от него. В еще более плотной толпе группа идет цепочкой.

Кто-нибудь говорит им, что они должны двигаться вот так, а не иначе? Нет. Это результат работы двух простых мотивов, которым подчиняется каждый действующий самостоятельно человек: они хотят совершить свой переход из пункта А в пункт Б; по пути они желают общаться друг с другом.

Форма их построения возникает как простая реакция каждого на непосредственное окружение. Шеренга предоставляет наилучшую возможность для общения, но она наименее эффективна для передвижения в толпе.

Форма построения \/ все еще дает возможность нормально общаться, но когда идущих по краям начинают слишком часто толкать, они отступают назад и строй спонтанно преобразуется в форму /\. Ну, а когда плотность толпы начинает переходить в давку и никакое общение уже невозможно, люди выстраиваются гуськом.