Il numero di ricerche svolte oggi nel mondo, che possono trasformare le vicende dell'acclamato film "Avatar" di James Cameron, cresce ogni giorno e porta risultati tangibili. Tali studi sono accompagnati da risultati concreti; non ne parlano solo sognatori e scrittori di fantascienza, ma anche eminenti scienziati e leader, compresi quelli russi. Ad esempio, Dmitry Rogozin non molto tempo fa, in una delle sue interviste, ha detto ai giornalisti che tra i progetti implementati dalla Russian Foundation for Advanced Study, c'è anche il lavoro per creare un avatar.
Oggi, un avatar è inteso come un insieme di componenti - una sorta di simbiosi di una macchina (meccanismo esecutivo) e un cervello umano, che è costruito sulla base di una neurointerfaccia. Se tali tecnologie vengono implementate completamente, una persona sarà in grado di controllare sia un attuatore separato che l'intera macchina a distanza con l'aiuto dei suoi pensieri. Avatar è una sorta di "io" a tutti gli effetti a distanza. Tutto ciò che accade intorno al robot-avatar deve essere trasmesso integralmente all'operatore con un livello di sicurezza tale che si senta nello stesso posto dell'attuatore stesso. Questo è molto più difficile da implementare rispetto al normale controllo di un robot a distanza, disponibile sin dai tempi dei rover lunari sovietici.
I risultati scientifici e tecnici accumulati nell'ultimo mezzo secolo, in totale, consentono già di sostituire il 60-70% delle funzioni del corpo umano. Al momento, resta solo da analizzare cosa ci darà esattamente l'opportunità di allontanarci dalle fantasie e passare al vero design di un avatar, poiché esiste davvero un prerequisito. Il successo di tutta l'umanità è lo sviluppo di un gran numero di un'ampia varietà di robot, che oggi acquisiscono la capacità non solo di risolvere compiti programmati, ma anche di prendere decisioni in modo indipendente, valutare la situazione. Le capacità cognitive dei moderni sistemi robotici si stanno avvicinando sempre di più alle capacità umane.
Anche le grandi aziende moderne hanno sentito le prospettive di questo tipo di lavoro. Ad esempio, Google ha acquisito 8 aziende di robotica in tutto il mondo solo nel 2013, in soli sei mesi. Tra gli acquisti del colosso di Internet c'è la nota azienda Boston Dynamics, così come la giapponese Shaft. Inoltre, Google è interessato alla bioingegneria e nel 2013 Google ha fondato la California Life Company, una società di biotecnologie Calico.
Le prime rondini
I neurofisici hanno compiuto un passo importante per avvicinare l'avatar alla realtà. Sono riusciti a insegnare alle scimmie a usare due mani virtuali, controllandole solo con l'aiuto del pensiero. Questo è un passo importante nello sviluppo dell'interfaccia cervello-computer. Finora, le scimmie controllano le mani virtuali sullo schermo di un computer, non puoi prendere una vera sorpresa con il loro aiuto. Tuttavia, controllando queste mani virtuali con l'aiuto del cervello e risolvendo i problemi con il loro aiuto sullo schermo del monitor, le scimmie ricevono una ricompensa. Le mani virtuali sono l'avatar della scimmia.
Questi esperimenti vengono condotti oggi nel laboratorio del neurofisiologo Miguel Nicolelis al Duke University Medical Center. L'esperimento coinvolge due scimmie: un maschio e una femmina. Gli scienziati hanno impiantato un numero record di microelettrodi nel cervello di ciascuno di essi, che sono impegnati nella registrazione dell'attività elettrica dei neuroni cerebrali. 768 elettrodi sono stati impiantati nel cervello della femmina, 384 del maschio. Fino a poco tempo, questo non poteva essere fatto da nessun neurofisiologo al mondo.
I microelettrodi si trovano su schede speciali che sono state posizionate in diverse aree della corteccia cerebrale della scimmia. Ciascuno di questi microelettrodi registra gli impulsi elettrici dai neuroni circostanti. Di conseguenza, gli scienziati riescono a registrare l'attività di oltre 500 neuroni in ogni scimmia. Allo stesso tempo, alle scimmie è stato mostrato un avatar in grado di manipolare oggetti di varie forme. Poi hanno iniziato a imparare a farlo funzionare con un joystick.
Al momento di questo controllo, gli scienziati stavano registrando l'attività dei neuroni nel loro cervello, costruendo un modello basato sui dati ottenuti, che ha permesso di associare l'attività di alcuni neuroni a determinati movimenti della mano. Allo stesso tempo, fino a poco tempo fa, tutti questi esperimenti venivano eseguiti con una sola mano. Il passaggio al controllo a due mani con l'aiuto dell'attività cerebrale è un fondamentale passo avanti nello sviluppo.
Il modello sviluppato è diventato la base per la creazione di un'interfaccia "cervello-computer", che consente di passare al controllo di mani-avatar virtuali con l'aiuto di un solo pensiero. Ciò significa che il desiderio della scimmia di muovere la mano a sinistra oa destra era accompagnato dall'attività dei neuroni chiave nel cervello, mentre l'interfaccia sviluppata era impegnata nella trasformazione di questa attività nel movimento desiderato della mano virtuale. Per decodificare l'attività dei neuroni, gli specialisti hanno utilizzato un algoritmo che avevano già creato nell'ambito di studi precedenti, che sono stati eseguiti con una mano.
Nel momento in cui il joystick è stato portato via dalle scimmie, con l'aiuto di un allenamento persistente, hanno imparato con l'aiuto dei loro pensieri a dirigere le mani virtuali sullo schermo verso bersagli speciali, mantenendole sui bersagli per qualche tempo. Varie forme geometriche sono state utilizzate come bersagli. Se le scimmie hanno affrontato il compito, hanno ricevuto un premio per questo. Gli scienziati hanno addestrato i macachi in diversi modi. All'inizio, le mani delle scimmie erano libere e potevano, per così dire, usarle per aiutarsi, facendo gli stessi movimenti della mano virtuale. Tuttavia, nella seconda fase, le mani delle scimmie sono state fissate rigidamente alla sedia, lasciando solo il loro cervello a controllare la realtà virtuale.
Un altro sviluppo interessante è il muscolo elastico superforte artificiale, che viene creato da un team della National University of Singapore (NSU). Secondo la principale sviluppatrice di questa tecnologia, Adriana Koch, l'obiettivo principale è creare tessuto muscolare che superi i campioni naturali. Secondo lei, i materiali di cui è fatto il loro muscolo artificiale imitano l'attività dei veri tessuti umani e sono in grado di rispondere istantaneamente a un impulso elettrico in arrivo. Si dice che questo muscolo sia in grado di sollevare 80 volte il proprio peso. Nel prossimo futuro, in 3-5 anni, gli esperti prevedono di combinare questo muscolo con un braccio robotico, che in apparenza sarà quasi indistinguibile da un vero braccio umano, ma allo stesso tempo 10 volte più forte di esso.
Questa tecnologia ha anche altri vantaggi. Le contrazioni ei movimenti dei muscoli artificiali possono generare un "sottoprodotto" di energia che può essere convertita da energia meccanica a energia elettrica. A causa delle proprietà naturali dei materiali utilizzati nel muscolo artificiale, sarà in grado di trattenere una quantità abbastanza grande di energia. Grazie a ciò, un robot che riceve tali muscoli può diventare energeticamente autonomo e indipendente. Non ci vorrà più di un minuto per ricaricare.
Anche le tecnologie per la creazione di occhi artificiali sono in fase di ampio sviluppo. Gli scienziati stanno lavorando per creare varie protesi retiniche. Sono stati fatti ancora più progressi nello sviluppo di protesi uditive. Da diversi anni negli Stati Uniti i pazienti installano un sistema di microcomputer, microfono ed elettrodi collegati ai nervi uditivi. Più di 200.000 pazienti sono già stati installati su un tale sistema, il che suggerisce che non si tratta più di esperimenti isolati di scienziati, ma di pratica clinica quotidiana.
La corona della creazione di scienziati moderni, a dimostrazione dell'affermazione che siamo in grado di sostituire il 60-70% delle funzioni del corpo umano con impianti artificiali, è stato il primo biorobot al mondo "Rex". In una persona così bionica, tutti gli organi stabiliti - dagli occhi al cuore - sono artificiali. Sono tutti da quelli che sono già installati su pazienti reali o sottoposti a una serie di test. Grazie al set di protesi esistente, "Rex" sente, vede, può camminare e funzionare, è persino in grado di mantenere una semplice conversazione, poiché è dotato di una semplice intelligenza artificiale.
Allo stesso tempo, una persona bionica non ha abbastanza stomaco, polmoni e vescica. Tutti questi organi artificiali, tuttavia, non sono ancora stati inventati e lo sviluppo di un cervello artificiale è ancora molto lontano. Allo stesso tempo, gli sviluppatori di Rex credono che nel prossimo futuro qualsiasi impianto sarà disponibile per le persone. Inoltre, gli scienziati ritengono che un giorno le persone sane li useranno, il che sostituirà gli organi interni man mano che si consumano, e questo è già un percorso diretto verso l'immortalità.
Problemi della tecnologia Avatar
Nel 2013 si è tenuta a New York una regolare conferenza internazionale dal titolo "Global Future". In questa conferenza, per tradizione, sono riassunti i risultati delle basi tecniche per il progetto su larga scala "Avatar". Il capo di questo progetto, l'imprenditore russo Dmitry Itskov, è impegnato nell'attrarre investitori in tutto il mondo. Secondo Itskov, nel prossimo futuro potrebbe essere creato un corpo artificiale che, in termini di alcune sue qualità funzionali, non differirà dall'originale e con il tempo sarà persino in grado di superarlo. Inoltre, sono in corso lavori per creare una tecnologia per trasferire la personalità di una persona in questo corpo artificiale, che può fornire una durata di vita illimitata, dare alle persone l'immortalità. Anche la data di attuazione della prima fase di questo programma è stata nominata - 2045.
Già ora il progetto Avatar viene confrontato con i più grandi successi nella storia della civiltà umana. Tale, ad esempio, come un progetto per creare una bomba atomica, volo spaziale, atterraggio sulla luna. Attualmente sono disponibili praticamente due elementi di questo programma: i meccanismi esecutivi e il cervello umano. L'ostacolo principale alla creazione di una simbiosi biomeccanica a tutti gli effetti funzionante tra di loro è la neurointerfaccia, ovvero il sistema di diretta e feedback.
Quando si sviluppa una tale connessione, sorgono un gran numero di domande. Eccone solo una: a quale dei miliardi di cellule della corteccia motoria del cervello umano è meglio portare degli elettrodi per controllare, ad esempio, una protesi della gamba? Come trovare le cellule necessarie, proteggersi da varie interferenze, garantire l'accuratezza richiesta, tradurre la sequenza degli impulsi nervosi delle cellule cerebrali in comandi precisi e comprensibili per il meccanismo artificiale?
A seguito di queste domande generali di implementazione, compaiono anche un gran numero di domande private. Ad esempio, gli elettrodi che vengono inseriti nel cervello umano diventano rapidamente ricoperti da uno strato di cellule gliali. Queste cellule sono una sorta di protezione per il nostro neuroambiente, che rende difficile la comunicazione con gli elettrodi impiantati. Le cellule gliali cercano di bloccare tutto ciò che percepiscono o percepiscono come un corpo estraneo. Attualmente, lo sviluppo di microelettrodi antivegetativi e allo stesso tempo innocui è ancora un problema serio senza una soluzione definitiva. Esperimenti in questa direzione sono in corso. Offriamo elettrodi in nanotubi, elettrodi con rivestimento speciale, è possibile sostituire gli impulsi elettrici con segnali luminosi (testati su animali), ma è troppo presto per dichiarare una soluzione completa al problema.
