Недавно один человек вставил на место глаза себе фонарик после того, как потерял глаз из-за рака сетчатки. Другой вживил себе в руку чип от карты «Тройка». Третий вообще отрастил себе новое ухо на руке, чтобы подключаться через него к интернету и «слышать» мир.

В этом лонгриде посмотрим, сколько вообще таких людей. Как развивается индустрия протезирования, какие у неё есть сложности, и увидим ли мы при жизни людей вроде Баки Барнса из «Мстителей».

Люди X

Люди всегда мечтали быть сильнее, выносливее, умнее и быстрее. И по мере того как технологические инновации в области медицины и здравоохранения развиваются, эти мечты всё ближе и ближе. Всё более привычным становится усовершенствование тел с помощью технологий. Границы «человечности» раздвигаются, и люди пытаются диктовать свои правила природе.

История модификаций, а именно протезирования, начинается с 1500 г. до н. э. Протезы делали и древние египтяне, и римляне, и греки. Причём они уделяли внимание не только функциональности, но и эстетической составляющей. Самый известный первый найденный протез — это «Каирский палец». Фича, позволяющая носить сандалии — важный предмет для древнего египтянина.

Войны во многом способствовали развитию протезирования. В Средние века железные конечности за баснословные деньги ставили себе рыцари. Гетц фон Берлихинген, немецкий наёмник XVI века, был одним из таких богачей. Он потерял руку в бою, и ему сделали железную замену, состоящую из сложной системы пружин и храповиков. И это позволяло Берлихингену продолжать заниматься любимыми делами — размахивать мечом и держать картишки. Для своего времени это была мощная и продвинутая механизация.

Подробно об истории протезирования уже писали на Хабре, так что повторяться не будем. А вот про бионические протезы и «киборгов» поговорим.

Мало просто сделать правдоподобный протез, следующий этап — сделать его как можно более естественным и вернуть человеку ощущение утраченной части тела. В таком случае мы говорим про «бионические протезы». Впервые слово «бионика» прозвучало в 1958 году. Термин этот ввёл Джек Стил — врач и полковник ВВС, прослуживший в армии двадцать лет после окончания медицинской школы и стажировки по нейроанатомии. Тогда Стил имел в виду не такую концепцию бионики, как её понимают сейчас, а изучение биологических систем и организмов для поиска решений проблем в инженерии (эта область сейчас называется биомиметикой).

Именно работы Стила и новое слово «бионика» привлекли внимание писателя-фантаста Мартина Кэйдина, который в 1972 году написал книгу «Киборг», где фактически ссылался на Стила. Эта книга легла в основу телесериала «Человек на шесть миллионов долларов» (там военному, потерявшему глаз, руку и ноги ставят высокотехнологические бионические протезы). Хотя этот сериал и неточно представлял область бионики, он сыграл важную роль в популяризации этой концепции.

Стив Манн

К концу 70-х концепция усовершенствования человека с помощью различных технических средств становится весьма популярна. Одним из первых людей-киборгов, который активно начал экспериментировать с различными компьютерными устройствами и тем самым создавал симбиоз человека и машины, был канадский инженер Стив Манн. 

Его называют «отцом носимых устройств». В 70-е годы, когда компьютеры были ещё большими, а про быструю беспроводную передачу данных можно было только мечтать, он пытался создать носимые компьютеры, так как считал, что будущее вычислительной техники связано не только с общением между людьми, носящими компьютеры, но и с выполнением колоссальных вычислений. Его первые устройства были огромными и нелепыми, тем не менее ему удалось настроить свои собственные радиостанции для передачи данных. Радиоканалы, собранные Манном в конце 1980-х годов, могли передавать данные со скоростью 56 килобайт в секунду.

Для чего это всё? Для улучшения человеческих способностей. Носимые устройства Манна дополняли реальность. Например, он разработал сварочную маску с технологией, улучшающей зрение. Во время сварки в такой маске можно было различить кончик блестящего электрода, форму электрической дуги и при этом видеть детали окружающего пространства. Объекты на заднем плане, которые в обычных условиях были бы поглощены темнотой, тоже были видны. В масках использовалась изобретённая Манном техника обработки изображений, которая сейчас широко применяется для создания HDR-фотографий.

Но больше всего он известен, как создатель EyeTap — очков дополненной реальности. С помощью компьютерных дисплеев и дополнений она помогает пользователю видеть мир иначе и зачастую более чётко, чем невооружённым глазом, например, читать вывески, неразличимые на расстоянии. Вот как функцию этих очков объясняет сам создатель:

«Например, когда фары автомобиля светят мне прямо в глаза ночью, я всё равно могу чётко различить лицо водителя. Это происходит потому, что компьютеризированная система комбинирует несколько изображений, сделанных с разной экспозицией, прежде чем показать мне результаты».

Фил Кеннеди

Фил Кеннеди — американский учёный, который экспериментировал на людях и мечтал создать совершенный интерфейс «мозг—компьютер». А в процессе чуть не лишился рассудка.

Всё началось в конце 80-х годов. Работая в лаборатории Технологического института Джорджии, Кеннеди узнал, что канадские учёные стимулируют рост нейронов в мозге крыс, добавляя кусочки седалищного нерва. У него возникла идея: почему бы не создать имплантат, который будет стимулировать рост мозга? Если мозг сможет соединиться с таким устройством, нервные клетки будут постоянно удерживать его на месте, и риски снизятся.

Он начал эксперименты на крысах. Взяв крошечный стеклянный конус, он наполнил его смесью факторов роста нервов и пропустил через него две тонких золотых проволоки. Затем он вставил его в череп крысы прямо над моторной корой головного мозга, которая контролирует движения. Вскоре нейронные клетки проросли сквозь имплантат, удерживая его на месте и давая надёжное электрическое соединение. Проволоки тем временем проводили нейронные сигналы через череп наружу, где могли быть усилены и проанализированы. В результате экспериментов он убедился в пластичности мозга и его способности адаптироваться, улавливая различные внешние сигналы. Всё это позволило ему вывести концепцию нейронного протеза.

Кеннеди хотел перенаправлять нервные сигналы, например, повреждённого позвоночника в протез. И если бы можно было расшифровать намерения мозга в отношении движения, то можно и найти способ создать интерфейс между этими нервными паттернами и внешним миром.

В 1989 году Кеннеди запатентовал устройство, названное «Нейротрофический электрод», и далее испытывал его на обезьянах. Всё более совершенная технология могла усиливать нейронные сигналы примерно в 10 000 раз, преобразовывать их в радиоволны и передавать на FM-приёмник. Этот приёмник, в свою очередь, мог передавать сигналы в виде радиоволн на расположенный поблизости компьютер.

В 1996 году FDA разрешило Кеннеди проводить испытания на людях. В 1998 году  совместно с нейрохирургом Роем Бэкэем он провёл свою самую известную операцию — вживил в мозг пациента Джонни Рэя, перенёсшего инсульт, электроды для передачи сигнала компьютеру. В результате Рэй мог двигать курсор на мониторе, лишь думая об этом. Его мозг напрямую общался с компьютером — так был создан первый нейроинтерфейс.

С 2014 года Кеннеди стал проводить подобные эксперименты на себе. В 2014 ему в мозг вживили несколько электродов. Цель была всё та же — создать нейроинтерфейс и облекать мысли в слова с помощью внешних импульсов. Но когда Кеннеди очнулся, то не смог произнести вслух или написать самые элементарные вещи. Со временем речевая активность восстановилась, и эксперименты продолжились. 

Несмотря на то что его дальнейшие эксперименты не имели большого успеха, его называют «Отцом киборгов», а его вклад в разработку средств, помогающим парализованным людям, велик.

Кевин Уорвик

Ещё один человек с приставкой «киборг» — британский ученый© Кевин Уорвик.

В 1998 году Уорвику вживили в руку чип радиочастотной идентификации (RFID) длиной 2,5 см. Ему имплантировали нейронную систему, которая позволяла управлять роботизированной рукой с помощью сигналов своего мозга из любой точки мира. 

Хотя Уорвик не чувствовал физической боли ни во время, ни после эксперимента, имплантат всё же оказал влияние на его тело, причём ментально: «Я чувствую себя гораздо более сильным». Уорвик описал ощущение от импланта, как «гораздо большей близости» с технологией. Имплантат в руке Уорвика был удалён только через десять дней из-за опасений, что его организм начнёт принимать его, что затруднит его последующее удаление.

Второй чип представлял собой кремниевую микросхему, состоящую из батареи, радиопередатчика, приёмника и блока обработки, он был подключён к нервным волокнам его левой руки. Это был эксперимент «Киборг 2.0», опыт которого был описан так: «11 нейросигналов между моим мозгом и телом передавались, записывались и анализировались компьютером... Используя обнаруженные моторные нейронные сигналы, мы смогли использовать нейронный интерфейс для перемещения искусственной руки».

Чипирировали и жену Уорвика, и они фактически «соединились» через сеть. Вот как об этом пишет Уорвик: «сигналы её мозга распространялись электрически, стимулируя мою нервную систему и мозг, и когда она трижды двигала рукой, я почувствовал в своём мозгу три импульса, мой мозг понимал, что жена общается со мной». Когда Уорвика спросили, как ощущается нейронный имплантат и есть ли какие-то неосознаваемые ощущения, он ответил: «Каждый день у меня появлялись странные ощущения в пальцах или в большом пальце. Сигналы громкие и чёткие, но трудно понять, что, чёрт возьми, они означают». 

Уорвик носил имплантат в течение трёх месяцев во время эксперимента «Киборг 2.0» — первого в мире успешно задокументированного электронного общения мозга с мозгом.

Джесси Салливан

Если три предыдущих «киборга» не обладали никакими физическими дефектами и добровольно модифицировали свои тела, то Джесси Саливан стал киборгом не по своей воле. В 2001 году в результате несчастного случая он лишился обеих рук. После ампутации Салливан научился пользоваться обычными протезами, двигая спиной и нажимая на вкладки шеей. 

Однако врачи из Реабилитационного института Чикаго решили провести на нём исследования новой технологии протезирования, и Салливан стал «Человеком на шесть миллионов долларов» — в 2005 году ему первому в мире установили бионические протезы рук, управлять которыми можно силой мысли. 

Роб Спенс

Американский режиссёр Роб Спенс со своим красным механическим глазом похож на Терминатора. Он потерял глаз из-за несчастного случая, фактически  выстрелив в себя из пистолета.

В 2007 году после операции по протезированию Робу пришла идея заменить обычный эстетический имплант на функциональный, с настоящей видеокамерой. Чтобы найти единомышленников и инженеров, готовых взяться за проект, Спенс создал проект Eyeborg. В итоге работать над прототипом глаза-камеры взялся бывший сотрудник SpaceX Коста Грамматис. 

В 2008 году сделали первый прототип размером 8 на 8 мм, куда уместились аккумулятор, радиочастотный микротрансмиттер для передачи изображения на внешний носитель, плата для обработки видео и устройство включения-выключения. Был придуман специальный магнитный механизм: чтобы камера начала снимать, к глазу надо было поднести магнит. Также в протез была встроена красная лампочка, которая загоралась при съёмке.

Хотя Спенс и не ходит с камерой в глазу постоянно, он использовал её, когда японский издатель видеоигр Square Enix поручил ему снять документальный фильм о реальных киборгах в преддверии выхода в 2011 году игры Deus Ex: Human Revolution. Спенс включил в 12-минутный фильм кадры, на которых его глазная камера снимает интервью с другими людьми, обсуждающими высокотехнологичные протезы.

Люди-киборги в спорте

Пожалуй, самый известный в мире спортсмен-киборг с бионическими протезами — это Оскар Писториус. Он ворвался на сцену Летних Паралимпийских игр в 2004 году, установив мировой рекорд в беге на 200 метров. 

Он родился с аномалией — двумя пальцами на каждой ноге, малоберцовые кости отсутствовали. Его родители оказались перед сложным выбором — либо сын остаток дней проведёт в инвалидном кресле, либо ему ампутируют ноги, и у него появляется шанс ходить с помощью протезов. В 11 месяцев он перенёс операцию по удалению конечностей ниже колен.

Писториус использует для бега углепластиковые протезы, разработанные по специальному заказу исландской фирмой Össur. Они называются Cheetah Flex-Foot («Гепардовые гибкие ноги») и стоят более 30 тысяч долларов. 

В 2008 году Писториуса отстранили от соревнований, так как проведённое немецким профессором Гертом-Петером Брюггеманом исследование позволило заключить, что «пружинящие» протезы дают Писториусу значительное преимущество перед обычными бегунами. Писториус оспорил это решение в Спортивном арбитражном суде, который 16 мая 2008 года объявил, что доказательства преимущества Писториуса не учитывают имеющиеся у спортсмена негативные обстоятельства, связанные с пользованием протезами.

Дальнейшие исследования показали, что высокотехнологические протезы не делают спортсменов супер-людьми. Большинство бегунов-паралимпийцев медленнее, чем спортсмены-олимпийцы, какими бы совершенными не были их протезы, к тому же в спортивных соревнованиях запрещены протезы с электронными компонентами. Тем не менее развитие протезирования меняет мир паралимпийского спорта и позволяет людям максимально использовать свои спортивные способности.

Экзоскелеты и российские киборги

В СССР первый прототип современного бионического протеза был разработан ещё до того, как стало известно слово «бионика», в 1956 году. Принципы его работы в книге «Физиологические аспекты биоэлектрического управления» описал исследователь Яков Славуцкий. 

В современной России бионические протезы делают частные компании «Моторика» и Max Bioniq. Обе компании делают  высокотехнологические футуристические протезы с возможностью выбора цвета, формы. Иногда в них добавляют экспериментальные фичи — например, чип для оплаты проезда или покупок. 

Несмотря на сложность и дороговизну, индустрия развивается. Средняя стоимость протеза в России составляет от 5 тыс. до 50 тыс. долларов США, но по большей части протезы оплачивают страховая компания или государство. 

Отдельно стоит отметить и экзоскелеты — ещё более мощное средство киборгизации. Экзоскелеты бывают военные: например, с их помощью можно переносить груз до 70 кг и перепрыгивать траншеи до 1,5 м. Промышленные — усиливают физические возможности работника, снижают риск травматизации из-за высоких нагрузок. И, наконец, медицинские, предназначенные для реабилитации и социальной адаптации.

В 2016 году российский стартап ExoAtlet один из первых в мире выпустил медицинский экзоскелет. Целью основателей стартапа было ускорение процесса реабилитации и улучшение качества жизни пациентов с инсультом, травмами спинного мозга, ДЦП, рассеянным склерозом и прочими болезнями. Но к моменту выпуска прототипа выяснилось, что рынка экзоскелетов в России нет. Компании пришлось строить его с нуля, привлекая инвестиции, меняя на ходу бизнес-модели и не прекращая исследования и улучшения экзоскелета.

В результате к 2021 году уже более шести тысяч пациентов прошли реабилитацию в экзоскелетах.

Модификации чувств и мозгов

Neuralink

Илон Маск, кажется, успел отметиться во всех областях. В контексте разговора о киборгах расскажем про его нейротехнологическую компанию Neuralink. Она была основан в 2016 году, чтобы по словам Маска, «достичь симбиоза между человеческим мозгом и искусственным интеллектом».

Цель Neuralink — создание «мозгового интерфейса с высокой пропускной способностью, беспроводного имплантата, который мог бы видеть, как мы выходим в интернет с помощью разума. Проще говоря, имплант нужен, чтобы силой мысли управлять компьютером. Больше никаких стуков по клавиатуре и мышек! Так ведь?

В 2019 году Маск объявил, что Neuralink успешно имплантировала чип обезьяне, и та смогла успешно управлять компьютером лишь силой мысли.

Но независимые учёные-неврологи разрушили магию, заявив, что в этой новости нет ничего удивительного и впечатляющего. «Обезьяна не серфит в интернете. Скорее всего, она просто двигает курсор, чтобы переместить маленький шарик и попасть в цель», — сказал профессор Эндрю Хайрс, доцент нейробиологии Калифорнийского университета. В итоге за опыты над обезьянами на Маска набросились зоозащитники, но эксперименты всё же продолжились. 

Хотя ни одна из технологий, которые продемонстрировала Neuralink, не была новаторской, нейробиологи впечатлены тем, насколько хорошо в компании смогли объединить существующие наработки в области нейронауки. При этом пока ни один чип не был внедрён людям, несмотря на громкие заявления Маска. 

Во имя искусства

Нил Харбиссон — киборг из мира искусств. Он дальтоник, который может различать цвета благодаря антенне на голове. Она позволяет ему «слышать» цвет через вибрации черепа. Его антенна также поддерживает Bluetooth, и Харбиссон может подключаться к устройствам, которые находятся рядом с ним, либо подключаться к интернету. 

По словам художника, он чувствует более сильную связь с природой и считает себя трансвидом: наличие антенны (например, вибриссов) или восприятие в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах — обычное дело для других видов, но не типично для людей.

В 2010 году Харбиссон стал соучредителем Cyborg Foundation, международной организации, которая защищает права киборгов, пропагандирует киборгское искусство (sic!) и поддерживает людей, которые стремятся стать киборгами и сами выбирать, какие органы чувств хотят использовать. В организации есть даже билль о правах киборгов. Кроме распространения «киборгового» искусства», фонд также помогает слепым людям — детям и взрослым — почувствовать цвета с помощью антенн Eyeborg.

Эксперименты киборгов

А напоследок подборка разных неожиданных человеческих модификаций. Если киборги выше модифицировали себя после несчастного случая или во имя науки, то эти люди сделали это ради повседневного удобства. Ведь именно такая рутинная киборгизация — и есть то самое будущее, которое уже наступило.

Карта «Тройка» в руке

В 2015 году инженер Влад Зайцев растворил в ацетоне карту «Тройка», извлёк из неё чип и вживил себе в левую руку имплант с ним. Теперь лёгким движением руки он может проходить в метро. В дальнейшем он вживил себе чип от банковской карты и офисные пропуска. Сам Зайцев называет себя не киборгом, а биохакером.

Тони Старк на минималках

Инженер-программист из США Бен Воркман вживил в себе в ладони NFC и RDIF-чипы. На вопрос зачем, Воркман говорит, что это для того, чтобы расширить границы технологий. Он работает исследователем кибербезопасности в штате Юта и изучает, насколько эффективны такие имплантаты для улучшения кибербезопасности.

Одним взмахом руки он может скопировать контакт с телефона на свой вставленный чип, а затем добавить контакт в свою базу данных. Также он может настроить Wi-Fi. Он сам пишет код для имплантатов и использует свои руки для управления умными устройствами дома, например, для включения и выключения света. Также чипированной рукой он может открывать электронные замки в офисе.

Воркман считает, что пока процедура биочипирования сложна и болезненна, люди не будут повсеместно улучшать себя таким образом. Так что дождёмся тех времён, когда вживить в себя чип станет не сложнее, чем проколоть ухо. 

Секс-машина Lovetron9000 

Ключи от офисов и проездные — это, конечно, хорошо. Но что насчёт того, чтобы использовать силу науки для действительно важных дел?

Некто Рич Ли — американский биохакер — потратил около 15 тыс. долларов на разработку импланта Lovetron9000 для мужчин. Предполагается, что он будет вставляться под кожу таза, чтобы «улучшить общий опыт занятий сексом, излучая страстную вибрацию, которая соединяет вас с вашим партнёром». 

После установки имплант предложит различные текстуры, скорости и вибрации. В нём также есть специальная функция, которая синхронизирует ритмичные вибрации, пульсирующие от тела, с музыкой. Для питания используется беспроводное индуктивное зарядное устройство, которое необходимо заряжать всего 20 минут для 30 минут использования.

Человек с ухом в руке

А бывают модификации, которые не несут никакой явной пользы и кажутся лишними. Например, Стелиос Аркадио, или Стеларк — художник-перформансист — считает, что человеческое тело устарело. Чтобы доказать это, вживил себе в левую руку искусственно созданное ухо.

Но если отбросить культурологическую составляющую, то суть такого перформанса также кроется в создании интерфейса «человек—компьютер».

«Биологическое тело плохо "организовано". Тело должно быть подключено к интернету более интимными способами. Проект "Ухо на руке" предлагает альтернативную анатомическую архитектуру — создание нового органа для тела: доступного и мобильного органа для других тел в других местах, позволяющего людям находить и слушать другое тело в другом месте», — вот как об это говорит сам Стелиос Аркадио.

Потребовалось 10 лет, чтобы найти хирургов, согласившихся на этот сюрреалистический эксперимент. Первая операция, проведённая в 2006 году, заключалась в имплантации кожного экспандера для создания избыточной кожи, где можно было бы разместить ухо. Возникло несколько серьёзных проблем: из-за некроза в процессе расширения кожи пришлось её иссечь и изменить положение уха на руке. 

На второй операции ввели биосовместимый имплантат для стимулирования роста клеток. Внутри уха был размещён миниатюрный микрофон, но из-за инфекции его пришлось удалить. Стеларк хочет в итоге превратить ухо в функциональный орган. Он планирует повторно имплантировать микрофон, который будет подключён к интернету по беспроводной связи. И тогда псвевдоухо можно использовать для прослушивания того, что происходит в других уголках мира.

Итог

Индустрия высокотехнологических протезов и имплантов развивается. Бионические протезы — это уже не просто нечто чужеродное, но сложное устройство с искусственным интеллектом, которое становится частью тела. Люди модифицируют себя не только по причине увечий и травм, но и чтобы сделать свою жизнь удобней. Так что маленькими шагами мы идём в светлое кибербудущее.

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:

— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.