Нанохирургов поселят в человека

В начале марта японские ученые сообщили о создании био-молекулярного микроробота, управляемого ДНК. Амебообразный робот сможет заниматься лечением, находясь внутри организма, включая человеческий. Отчет был опубликован в журнале Science Robotics. Научным прорывом стал процесс управления о который ранее многие исследователи "сломали копья".

Фото: Flickr

Сегодня уже разработано множество технологий микро- и нанороботов, способных передвигаться внутри живых организмов за счет внешнего управления магнитных и звуковых сигналов. Но уровень управления был крайне примитивен. Японские исследователи из университета Тохоку и Японского перспективного научно-технологического института решили создать "мотор" для робота из синтетической одноцепочной ДНК. Она станет "ключем", который будет по команде соединяться с другой одноцепочной ДНК внутри амебы-робота и начинать движение.

Большинство исследователей при создании "двигателя" нанороботов внутри человека берет за основу живые организмы, типа бактерий. Эти решения обусловлены логикой органической среды, в которой будут действовать роботы. Ведь основная задача десантирования наноорганизмов в тело человека - лечение и регенерация поврежденных тканей. Ранее, в 2016 году швейцарские ученые опубликовали исследование в журнале Nature Communication о создании нанороботов-хирургов, способных проводить операции внутри человека. При их создании был использован принцип бактерии African trypanosomes, передвигающейся при помощи специальных жгутиков. Микророботы будут проникать в организм человека по тому же принципу. В их конструкции нет двигателей и жестких соединений, а само тело создано из гидрогеля, совместимого с живыми тканями. Магнитные наночастицы заставляют роботов двигаться - плыть под воздействием электромагнитного поля. Ученые успешно управляют прототипом робота дистанционно, и в ближайшее время отправят нанохирургов в тело человека.

Это открытие станет новой вехой не только в медицине, биотехнологии, но и в жизни человека. Эффективность восстановления больных органов, травм вырастет в разы. Больше не понадобится грубое механическое вмешательство хирурга в тело человека для "ремонта" почек, зрения и даже головного мозга. Микророботы ликвидируют даже самую почетную специальность в медицине - нейрохирургию. Самая ювелирная операция доктора не сможет конкурировать с работой нанороботов.

Кровавые роботы

Роботы будут отправляться в тело человека через воду, укол или глазные капли с конкретным заданием. Например, провести операцию по катаракте глаз, или продиагностировать сосуды после инфаркта, восстановить функции, утраченные вследствие паралича. В дальнейшем ученые смогут наделить нанороботов функцией регенерации. Их биологический состав  позволит имплантироваться в поврежденные органы, заменяя часть удаленной печени, легких, а также костей и мышц. Но это не предел.

 Фото: сайт Foresight Institute

Заявление американского ученного о замене крови роботами звучит совсем фантастически, но имеет под собой научное обоснование. Доктор медицинских наук Роберт Фрайтас из корпорации Zyvex провел исследование в Институте молекулярного производства (США) и сообщил в своем докладе на сайте института, что технически возможно через 20-30 лет заменить кровь человека нанороботами. "Эта сложная медицинская робототехническая система способна дублировать все функции крови, включая циркуляцию дыхательных газов, глюкозы, гормонов, отходов, клеточных компонентов, процесс деления цитоплазмы. Система будет состоять из 500 триллионов нанороботов общим весом 2 кг, потребляющих 30-200 Ватт энергии в зависимости от активности человека. В систему входит искусственные кровеносные сосуды помимо самой крови", - написал Роберт Фрайтас. Биопитание кровяные роботы будут получать из глюкозы и кислорода. Производить электроэнергию из глюкозы организма японские ученые уже научились. Успеха в создании нано-докторов наравне с швейцарскими учеными добились исследователи из Массачусетского технологического института, сообщает IEEE SPECTRUM . Роботизированная пилюля, попадая в желудок, сможет залечивать повреждения, а также извлекать предметы, типа проглоченных батареек. Для движения в жидкой среде нано-докторов оборудовали специальным плавником.

 Нанодоктора из ДНК

Помимо прогресса, сулящего безграничные возможности по восстановлению практически всех частей организма, скептики опасаются потери контроля над нанороботами. Если произойдет сбой в программе управления, это грозит смертью или необратимыми травмами человеку. Угрозой может быть и хакерская атака на программное обеспечение. Ведь сегодня человек пьет прописанные лекарства для восстановления после болезни, а в ближайшем будущем будет принимать пилюлю с роботами. Для контроля за их действиями ему понадобится программный софт, на котором будут отображаться результаты выполненной нано-врачами работы за сутки, неделю.

 Фото: сайт Foresight Institute

С одной стороны технологии позволят отслеживать в реальном времени восстановление организма, избавляя от анализов. С другой стороны есть опасность вмешательства хакеров, которые могут перепрограммировать нано-докторов на роботов-убийц. Альтернативой управления роботами может стать разработка израильских ученных, создавших устройств контроля силой мозговых волн. Успешные испытания были проведены на тараканах, в которых вживили нанороботов, сообщается в публикации академического журнала PLoS One. Управления удалось достичь за счет формирования биотел роботов на основе ДНК управляющего ими человека. Мысленным приказом человек смог дать команду нано-докторам раскрыть свою оболочку для активации лекарства в виде молекулы, внесшей изменения в физиологию клеток таракана.

Эта технология открывает эпоху нейрокомпьютерных нано-интерфейсов, которые связывают психическое состояние человека с биотехнологическими роботами. Цель израильских ученых - лечение шизофрении, депрессий, иных патологий. Теперь лекарства будут активироваться внутри организма только в случае нездоровой мозговой волны. Поскольку израильские военные активно используют самые новейшие технологические разработки, являясь мировыми лидерами в роботостроении, то велика вероятность развития военных нанороботов. Раненые солдаты смогут мысленно активировать заложенные в организм пилюли. Разведка сможет управлять здоровьем противников, подложив в пищу управляемых нанороботов. Например, если завербованный агент решит признаться в шпионаже, пилюля активируется и разрушит организм.

 Фото: Flickr

Пока сама идея выглядит футуристической, поскольку ученым нужно получить точные данные ЭЭГ людей для передачи разных команд роботам. Автор проекта доктор Дорон Фридман сообщил, что создается небольшое ЭЭГ-устройство, наблюдающее за активностью мозга. При отклонении мозговых импульсов от нормы, устройство будет посылать  сигнал на умные часы, очки или бижутерию для активации электромагнитного поля, выпускающее лекарство внутри организма. Подобная модель интерфейса уже реализована в приложениях для мониторинга сердца с передачей на мобильное устройства с показателями уровня сахара в крови и других био-параметров. По мнению ученых, это позволит упростить множество ситуаций в нашей жизни. Одной только силой мысли мы могли бы запустить патруль ДНК-роботов, которые выпустят мелатонин и справятся с нашей бессонницей, либо кофеин, чтобы приободрить нас. Человек мог бы добиться даже идеального уровня опьянения. "Представьте, что могли бы доставить точное количество алкоголя, которое не давало бы вам опьянеть, но удерживало в состоянии счастья. Глупо, но такое может случиться", - говорит Фридман.

 Искусственный интеллект построит армию роботов

Аналогичного успеха добились исследователи из Нью-йоркского Университета. Учёные вплотную подошли к созданию управляемой машины на основе синтетических молекул ДНК. Система может стать основой для строительства сложных машин молекулярного масштаба. Нанороботы будут строить новые молекулы внутри человека. Операции на молекулярном уровне и регенерация тканей уже не кажется фантастикой. Руководитель группы исследователей, профессор химии Нэдриан Симан (Nadrian C. Seeman), заявил, что пока удалось лишь ограничить движение ДНК-устройства в молекулярной среде, но в будущем нанороботы станут полностью управляемыми машинами внутри человека. Микро-доктора будут воссоздавать человеческий материал, используя энергию тела, либо засылаемую врачами-программистами биоматерию.

 Фото: Flickr

Сейчас группа ученых работает над управлением несколькими парами молекул автономно, без воздействия на другие. Это позволит в будущем запрограммировать молекулы ДНК, на самоорганизацию и объединение с другими молекулами в более крупную структуру. Созданная учёными ДНК-машина имеет две своеобразные "руки" - молекулы, которыми исследователи научились управлять. Но детальные задачи пока недостижимы. Молекулы не способны воздействовать на конкретные клетки или тела, поскольку не могут идентифицировать их. В ближайшем будущем главным мозгом управления должен стать Искусственный интеллект на который ученые возлагают большие надежды. Именно он может максимально эффективно взаимодействовать с нанороботами и наполнять их точной информацией, задачами и целями. И это станет новой вехой в кибернетике.

 Развитие нанороботов позволит создавать микросхемы размерами с молекулы. Рабочие частоты компьютеров достигнут терагерцовых величин. Схемы от электронных перейдут к нейроноподобным элементам. Появится долговременная быстродействующая память на белковых молекулах, емкостью с терабайты. И тогда переселение человеческого интеллекта в компьютер, а затем и в глобальную сеть станет реальностью. Таким образом искусственный интеллект будет не просто написанной программой с саморазвитием, а киборгом, получившей мозг умершего ученого или программиста.