Перша у світі біонічна людина. Біонічні руки: історія, майбутнє та реальність Біонічні люди

«Кібатлетика» – змагання між кіборгами – так називають людей із протезами кінцівок. Їхні учасники повинні виконати різні завдання на моторику та подолати смугу перешкод, яка різниться залежно від засобів реабілітації, що використовуються. У Росії організацією подібних змагань займається компанія «Моторика», яка розробляє протези верхніх кінцівок. Сучасні біонічні протези дозволяють їх власникам робити все, що можуть люди без інвалідності: користуватися ложкою, писати ручкою, бігати, плавати і грати в дженгу.

Напередодні «Кібатлетики» The Village поговорив із носіями сучасних протезів і дізнався, як вони справляються з повсякденними справами, борються з бюрократичним апаратом та домагаються ставлення суспільства до себе як до рівних. А також дізнався, чому найближчим часом кіборгами захочуть стати і люди без інвалідності.

Дмитро Ігнатов, Москва

Електронний колінний модуль Rheo Knee, протез Genium X3 (від 3 до 3,8 млн рублів) та біговий протез 3S80 "ОТТО БОК" (близько 1 млн рублів)

Я втратив ногу через військову травму - під час дислокації частини впала ракетна установка. Коли я опритомнів у госпіталі після ампутації, мама сказала: «У тебе буде найкращий протез, не хвилюйся, все буде добре. Ми живемо у ХХІ столітті, і це взагалі не проблема».

Загалом сьогодні ти можеш купити собі протез, а держава компенсує частину грошей. Свій перший протез після ампутації я отримав із частковою компенсацією. А другий, у якому я ходжу зараз, мені дістався від держави безкоштовно, але заради нього довелося пройти через поневіряння. Мені треба було довести державі, що я гідний цієї ноги, протез дуже дорогий і крутий. Мої обидва протези – електронні, тобто вони згинаються та розгинаються за рахунок електрики, заряджаю свою ногу, як смартфон. Це безпечні протези і вони вміють робити все, що й звичайні ноги.

У мене ніяк не змінився спосіб життя після травми: я був активною людиною і ним залишаюся. Хіба що в мене тепер більше за друзів-інвалідів. Я не часто стикаюся з відвертою дискримінацією. З незручностей – мені не подобається, що в Москві взимку так слизько – скрізь поклали плитку. Ще прикро, коли ти стоїш у лікарні чи в якійсь соціальній установі, де маєш право пройти без черги, а тебе не хочуть пропускати. Ти просиш: Я інвалід. Чи можна пройти без черги?» Відповідають: "Ні, не можна". Тоді кажеш: Послухайте, я паралімпієць, я займаюся паралімпійським спортом. Цілком можливо, я скоро захищатиму нашу країну. Можна пройти?" Але, виявляється, у нас деякі люди взагалі не знають, хто такі паралімпійці. Минулого літа в Цюріху на Кібатлоні я посів четверте місце. У Росії я планую брати участь у «Кібатлетиці» - мене звуть ведучим, але мені хочеться позмагатися, я готуюся.

Я обожнюю громадський транспорт. Тільки на ньому і катаюся, і це єдина пільга, якою я користуюсь щодня. Мені поступаються місцем, переважно, бабусі, але я не сідаю. Іноді поступаються жінки та молоді люди. Буває так, що я кудись їду дуже довго, тоді сідаю, заходить типова бухгалтерка і каже: «Молода людина, якого біса ви сидите? Тут місця для інвалідів». Я говорю: «Послухаєте, якщо я вам скажу, чому я тут сиджу, вам буде дуже соромно». І вона якось у збентеженні йде. Але якщо це не працює, то маю трюк: на протезі є кнопка, яка при натисканні повертає ногу на 360 градусів. Я просто сидячи натискаю її, задираю штани, і «бухгалтерки» відразу зникають.

На протезі є кнопка, яка при натисканні повертає ногу на 360 градусів. Я просто сидячи натискаю її, задираю штани, і «бухгалтерки» відразу зникають.

Я живу у Підмосков'ї, у Митищах. Їжджу ще іноді електричкою. Періодично на станції «Митищі» до мене підходила одна людина і пропонувала 70 тисяч рублів на місяць, щоб я ходив і жебракував електричками або стояв на якійсь станції в районі Сергієва Посада.

Влітку я часто ходжу в шортах. Якщо їду гуляти до парку, то чому я маю одягати якісь штани? Моя нога виглядає дуже футуристично, звичайно, що на неї обертаються.

Люди не люблять інвалідів. Ніхто на нас не хоче дивитись по телевізору. Телебачення – це бізнес, цифри, а якщо з'являться якісь програми щодо інвалідів, то прокладки не продати, бо будуть маленькі рейтинги. Програми з інвалідами довго не живуть, але за кордоном вони хоча б їсти, там намагаються щось робити, а в нас один депутат веде програму на візку, але вона нецікава – для протоколу. Щоб дивилися на нас, інвалідів, потрібна самоіронія – потрібно або втілювати мрії людей у життя, або стебатися один над одним. Я весь час кричу, що всі рівні і немає взагалі жодних обмежень: немає в тебе руки, ноги, якісь ментальні відхилення, головне - що ти кажеш, що ти робиш. Суспільство звикло, що інвалід – це жебрак. А це зовсім негаразд. Ми – звичайні люди, які живуть, займаються сексом та ходять по магазинах.

Наразі після скандалу з дівчинкою-візочницею, яку відправили на «Євробачення», усі ЗМІ стали різко виявляти до нас інтерес. Люди починають розуміти, що інваліди – круті чуваки, вони використовують нові неймовірні технології. Купа будь-яких технологій, які надходять завдяки нам, інвалідам. Хоча насправді навіть звичайних людей можна називати кіборгами: усі ходять до стоматолога, у когось стоять вініри, пломби, частина населення має кардіостимулятори. У майбутньому ми станемо кіборгами, у яких можна буде поміняти будь-яку деталь.

Костянтин Дебліков, Воронеж - Москва

Протези обох рук MyoFacil (близько 800 тис. рублів за кожен) компанії «Отто Бокк» та BeBionic 3 (близько 1,8 млн. рублів за кожен)

Я проводив фаєршоу на корпоративах і святах, один раз у мене в руках вибухнула неякісна піротехніка - так я втратив пензлі. Після ампутації рук я прийшов до тями в лікарні і дізнався, що мої друзі вже збирають гроші мені на протези. Потрібну суму ми зібрали досить швидко, за два з половиною місяці. З моменту встановлення протезів уже минуло більше двох років – гарантія на них закінчилася, і зараз я намагаюся отримати нові за рахунок держави, бо за законом будь-яка людина має право на забезпечення технічними засобами реабілітації.

Час отримання протезів залежить від кожного конкретного випадку та регіону. Наприклад, у Воронежі я домагаюся протезів уже більше року і, думаю, пройде ще півтора року до моменту, коли мені їх дадуть. Звичайно, можна в результаті і не досягти успіху.

Зазвичай людина, якій потрібний протез після ампутації, проходить медико-соціальну експертизу, їй призначають групу інвалідності та визначають, які саме типи протезів будуть гарантовані за рахунок держави. Раніше люди кілька разів ходили та підтверджували, що у них все ще немає рук, зараз такого немає.

У мене дві пари біоелектричних протезів. Одні з них – протези німецької фірми «Отто Бок». Їхні кисті тільки відкриваються і закриваються - роблять лише один жест. Вони не можна окремо поворушити кожним пальцем - це мій повсякденний варіант.

Технології активно розвиваються, і років через десять протези вийдуть на рівень, перевершує людські можливості

Я ношу їх завжди: у побуті, в магазин, у справах. Ще я маю пару чорних протезів BeBionic 3. Вони мені дозволяють робити 80 % від усіх повсякденних справ. Звичайно, я не можу робити те, що вимагає складної моторики: грати на гітарі, картоплю чистити незручно. Але я можу готувати, працювати, ходити до магазину.

До ампутації я займався музикою і дуже радий, що зараз є можливості продовжувати. Разом із моїм другом Вовою Рязановим ми створили групу «Головогруди». Назву не знаю, звідки з'явилося, але з 2015 року ми існуємо, граємо дивну музику, виступаємо з концертами.

Торік у Цюріху проходив «Кібатлон» – перші змагання людей із високотехнологічними протезами та іншими засобами реабілітації. Я був на Кібатлоні від компанії Моторика, ми їздили нашою командою з прототипом протезу руки. Ми не зайняли призових місць, але змагалися з лідерами світового протезування і отримали цікавий досвід - побачили експериментальні протези, що вживлюються. Технології активно розвиваються, і років за десять протези вийдуть на рівень, що перевершує людські можливості.

15 червня цього року з «Моторикою» ми організуємо аналогічні змагання у Росії серед користувачів протезів рук, ніг та електровізків під назвою «Кібатлетика». У нас буде три змагальні дисципліни. Користувачі протезів рук проходитимуть трасу з різних побутових завдань. В одному з них треба приготувати сніданок: нарізати хліба, відкрити банки, пляшки, сервірувати стіл. В іншому, наприклад, треба буде прищіпками розвісити білизну. Це змагання, які допоможуть побачити реальні можливості протезів, як вони щодня допомагають людям у побуті. Так само і з протезами ніг, і з електровізками - їх власники долають перешкоди, які вони зустрічають щодня: сходові прольоти, дверні отвори, ями на дорогах.

У мене був досвід життя без протезів та без рук близько чотирьох місяців. Це було дуже складно і психологічно, і фізично. Але як тільки я отримав протези BeBionic 3, це одразу змінило ставлення до мене оточуючих. Коли люди бачать людину з ампутацією, вони зазвичай відводять очі, захищаються психологічно, як від якогось страждання. А коли це людина з крутими протезами, які виглядають технологічно та сучасно, це допомагає їй почуватися супергероєм. Люди дивляться на нього з цікавістю, цікавістю, ставлять багато запитань. Обмеження зі здоров'я у XXI столітті - не тавро на людині.

Зазвичай я ношу протези під шкіру - якщо не придивлятися, їх можна навіть не помітити. На мене рідко звертають увагу на вулиці, громадському транспорті, але іноді пропонують допомогу. Коли мені потрібно акцентувати увагу на протезах – на виставках, форумах – я вдягаю BeBionic.

У Росії її загалом ставлення до людей із протезами однакове - однаково не вироблене. Ні в кого немає патернів поведінки, як варто чи як не варто діяти – допомагати чи не допомагати. Це нормально, з огляду на те, що в нас у країні століттями було не прийнято взагалі розповідати про свою інвалідність. У багатьох не було можливості навіть виходити з дому, та й зараз немає в деяких, наприклад, колясочників. Потрібно, щоб інвалідів було більше у публічному полі, причому без акцентів на їхній інвалідності. Якщо в кожному телешоу буде хоча б по одному інваліду, то вже за півроку люди перестануть плакати побачивши візочника.

Інвалідність - не якась індульгенція, тобі не можуть прощати і говорити, що все, що ти робиш, - чудово. Якщо людина без ноги погано танцювала, їй можна сказати: «Ти погано танцювала». У цьому і є та сама рівність - говорити людині прямо.

Євген Домрачов, Москва, - батько Оксани

Оксана має дитячий тяговий протез кисті «Кібі» (близько 110 тис. рублів)

Про те, що Оксані буде потрібний протез, ми думали з її народження - вона народилася з однією рукою. Поки дочка була зовсім маленька, він був ні до чого, а з трьох років почали шукати. Спершу намагалися отримати протез за держпрограмою, але потім зрозуміли, що простіше на Місяць злітати. Ми довго шукали лікаря, який погодився зробити зліпок з руки, щоб приступити до виготовлення протезу. У Москві всі лікарі відмовлялися на той момент, ніхто не приходив до них із таким запитом до нас. Нам допомогли та зробили зліпок у Санкт-Петербурзі. З цим зліпком ми прийшли до хлопців із «Моторики», і вони зробили перший протез для Ксюші.

На початку 2016 року ми хотіли укласти офіційний договір із компанією, щоб держава компенсувала вартість протезу. Я прийшов до дитячої поліклініки з проханням зробити зміни в індивідуальній програмі реабілітації дитини-інваліда (ІПР), до неї треба було вписати лише один рядок: «Потрібно протезування». Я не знаю, чому 2011 року, коли ми проходили з Оксаною комісію на визначення інвалідності, лікарі не записали цього. Ось уявіть, чи приходить дитина-інвалід до лікаря, вони складають ІПР і не вказують у ній, що дитині потрібне протезування. Цей запис я отримував вісім місяців. Вісім місяців я бігав лікарями, і щоразу вони робили великі очі. Лікарі розуміли, що технічно це просто – візьми та впиши, але, мабуть, до мене ніхто не просив зробити такий запис, і вони боялися якоїсь відповідальності. В результаті з'ясувалося, що взагалі не треба було ніяких лікарів проходити. Я тоді мало не розплакався від щастя.

Приходиш до соцзахисту, а там люди кажуть, що такого ніколи не робили. Я їм відповідаю: «Я знайомий із цією проблемою. У нас та лікарі нічого ніколи не робили. Тепер ось ви давайте вчитеся»

Держпрограма справді компенсує дитині-інвалідові вартість протеза. Якщо держава не має потрібного засобу реабілітації, його можна замовити в будь-якому іншому місці, надати документи, і вона компенсує 100 відсотків її вартості. Нам тоді віддали 107 тисяч карбованців. Але знову ж таки не все так просто. Можливо через те, що в нас на південному сході Москви дуже мало звернень щодо компенсацій, не всі органи розуміли, чого від них хочуть. Приходиш до соцзахисту, а там люди кажуть, що такого ніколи не робили. Я їм відповідаю: «Я знайомий із цією проблемою. У нас та лікарі нічого ніколи не робили. Тепер ось ви давайте вчитеся». Після наших з Ксюшею звернень по всіх інстанціях тепер, за чутками, туди почали й інші батьки звертатися з дітьми. Але щоб ця доріжка не заросла, їх треба мурижити частіше.

Діти вже звикли. Але іноді, коли Ксюша приходить до школи, їй там кричать: «О, термінатор прийшов! Де твоя рука, термінатор? Діти довкола неї збираються через протез. Коли Оксана народилася, я дуже переживав, як до неї ставитимуться в суспільстві. Але я зіткнувся з неприйняттям таких дітей, як вона, лише кілька разів – коли інші діти починали дражнитися. Це насамперед пов'язане з їхнім вихованням, їм не розповідають про такі проблеми, батьки не пояснювали, що всі рівні. У дитини буває дві реакції на людину з протезом: здивування, а потім бажання познайомитися або бажання обізвати. Я навчаю Оксану: «У тебе удар з лівої сильніший, ніж із правої». Нехай вона це знає.

Найголовніше, щоб дитина не комплексувала з цього приводу і могла спокійно відповісти на розпитування: «Коли була маленька, нігті гризла, тато мені руку відрізав». Одна дівчинка в школі нещодавно почала дражнити Ксюшу. Ми з донькою це обговорили, вона з дівчинкою переговорила сама, і вони помирилися, більше проблемне було.

Мені дуже подобається, що діти з обмеженими можливостями здоров'я проходять навчання у звичайних класах, а не у спецустановах. Важливо не відокремлювати їх від загального колективу, тоді вони швидше асимілюються та соціалізуються. Якщо дитина-інвалід перебуває у колі звичайних дітей, то й вона до них, і вони до неї швидко звикають і не звертають уваги на інвалідність.

Зараз Оксана ходить на подовж, займається в кількох гуртках. Вона бере участь у різних заходах у школі, співає, грає у спектаклях, на олімпіади їздить. Нині ось перше місце у класі посіла на олімпіаді з малювання. Вчителі теж добре допомагають, підтримують Ксюшу. З січня ми почали наголошувати на плаванні. Є Дар'я Домрачова – біатлоністка, а Ксюша стане паралімпійською чемпіонкою з плавання, амфібією.

Він ходить, він каже, у нього б'ється серце, але він не людина – вона перша у світі повністю біонічна істота. Ця істота була «пожвавлена» 20 жовтня о 18 годині вечора.

Подібно до монстра Франкенштейна, зібраного з частин безлічі тіл, біонічна людина являє собою сплав найпросунутіших людських протезів – від роботизованих кінцівок до штучних органів та синтетичної кровоносної системи.

Його створенням керували англійські робототехніки Річ Вокер і Метью Годден із Shadow Robot Co, збираючи біонічну людину з протезів та штучних органів, які їм надали безліч лабораторій по всьому світу.

Робот вартістю майже 1 мільйон доларів змодельований у багатьох фізичних аспектах на образ Бертольта Майєра, соціального психолога з Університету Цюріха, який носить одну з найпросунутіших біонічних рук у світі.

У нової біонічної людини такий же протез, як і у Майєра - i-LIMB, виготовлений Touch Bionics, з зап'ястям, що обертається, і моторами в кожному пальці. На сьогоднішній день його можливості просто вражають.

Також у робота пара біонічних колін і ступнів від компанії BiOM з Бедфорда, Массачусетс, спроектованих біоінженером Х'ю Герром з Массачусетського технологічного інституту, який втратив свої ноги після того, як виявився захопленим сильною завірюхою за часів своєї молодості.

Для підтримки своїх штучних ніг біонічна людина носить роботизований екзоскелет, названий Rex, який виготовлений REX Bionics з Нової Зеландії.

Але на цьому справа не закінчується - крім кінцівок, він має майже повний комплект штучних органів, включаючи синтетичне серце, кров, легкі (і трахею), підшлункову залозу, селезінку, нирки і працюючу кровоносну систему.

На додачу, штучний «мозок» біонічної людини може імітувати деякі функції людського мозку. Він має штучні очі, які дають обмежений зір сліпим людям. А також у нього є кохлеарний імплантат, система розпізнавання мови та власне мовна система.

Інженери оснастили біонічну людину витонченою програмою чат-ботом, яка може ефективно підтримувати розмову. Єдиною проблемою є те, що, за словами Уокера, в неї закладено особу «дратівливого 13-річного хлопчика з України».

Але, мабуть, найнервівнішою частиною біонічної людини є її штучне обличчя. Воно є точною реплікою обличчя Майєра, проте коли сам Майєр побачив його, то зненавидів з першого погляду, заявивши, що воно дивне.

У результаті біонічна людина успішно імітує приблизно дві третини людського тіла. Однак йому не дістає кількох великих органів, включаючи печінку, шлунок та кишечник, які досі надто складні, щоб відтворити їх у лабораторії.

Слід сказати, що створення цієї біонічної людини порушує деякі етичні та філософські питання: Чи є створення чогось настільки людиноподібного загрозою нашому розумінню, що взагалі означає бути людиною? Яку кількість удосконалень людського тіла можна вважати прийнятною? І наскільки правильно, що лише виключно невелика кількість людей має доступ до таких технологій, що продовжують життя?

Питання про доступ до подібних технологій є найпроблемнішим, каже Уокер. «Це нагадує нам, що збереження життя та якість життя в нашому світі перетворилися на технічне та економічне питання».

Його звуть Рекс. Він майже людина.

«Біонічна людина» – це «людина», що повністю складається з протезів. Це не єдина дерев'яна нога одноногого пірата. Вся «людина» цілком!

Протези привезли літаками з різних країнсвіту. Це найкращі сучасні протези, створені за допомогою найпередовіших технологій у галузі протезування у всьому світі. З цих протезів, немов із деталей дитячого конструктора, зібрали… майже людину? Чи все-таки робота?

Ось якщо у звичайної людини протезовані всі кінцівки і, наприклад, серце, вона продовжує вважатися людиною. А якщо протезовано все? Цей витвір інженерів, лікарів та психологів назвали «біонічною людиною». І дали ім'я Рекс. Можливо, для того щоб підкреслити його близькість до людини. Все-таки собака набагато ближче і дружелюбніша до людини, ніж робот.

До речі, про дружелюбність. Рекс створений не для того, щоб викликати релігійні, філософські чи етичні дискусії. Рекс – це приклад дієвої доброзичливої допомоги людині. У грудях Рекса б'ється електричне серце на батарейці. Воно качає синтетичну кров по синтетичних судинах. Такий серцевий протез урятував життя багатьох людей. І протези судин теж…

У Рекса одна нирка. Важко навіть сказати, скільки людей на Землі врятував життя цей інженерний виріб.

У Рекса очі з окулярами, здатними перетворювати зображення на оцифрований сигнал і повністю моделювати людський зір. Завдяки цьому тисячі людей на планеті матимуть змогу побачити світло.

За даними деяких джерел, у Рекса є підшлункова залоза, селезінка, трахея. А отже, сотні та тисячі людей отримають шанс на життя.

Рекс має штучні кінцівки, суглоби і, так званий, екзоскелет – зовнішній каркас, що моделює біомеханічні функції людини. Екзоскелет повертає здатність рухатися людям, які перенесли травми чи захворювання та паралізовані. Паралізована людина одягає екзоскелет з електроприводами та отримує можливість ходити, рухати руками. Якщо кінцівки ампутовані, екзоскелет доповнюється протезами і людина може жити і навіть працювати. А якщо видалені внутрішні органи, вони також замінюються протезами. А далі… далі Рекс. У нього поки що немає легень, і шлунка. Адже проблема не в тому, щоб створити модель природних органів людини, а щоб це був повністю працездатний надійний виріб, що адекватно виконує свої функції.

Рекс може бачити, чути, говорити. За деякими даними, завдяки штучному інтелекту він може відповідати на нескладні питання. Але все це зроблено не на забаву глядачеві. Рекс - еталонний, у сенсі технічної досконалості, проект, що встановлює найвищі стандартив сучасному протезуванні і показує їх людям. І цей проект коштував творцям $1 млн. Усього $1 млн! Давайте порівняємо цю суму зі щорічними вкладеннями у війни та наркотики! Після цього всі релігійні та етичні заяви про неприпустимість моделювання людини або її органів здадуться маренням безумців. Люди живуть у світі, де існують війни та наркотрафік, і якщо крихітна частина грошей піде не на смерть, а на життя – це добре!

У світі існує кілька компаній, що займаються біонічними кінцівками та екзоскелетами. Це є Argo Medical Technologies Ltd. в Ізраїлі, Honda Motors у Японії, кілька компаній у США та, звичайно, Rex Bionics у Новій Зеландії. Компанія Rex Bionics була створена приблизно 8 років тому двома друзями-ентузіастами, матері яких були прикуті до інвалідних крісел. Внаслідок їх душевного пориву, технічної творчості та вкладених особистих грошей, хворі та травмовані люди отримали можливість вести повноцінне життя. Одна з історій описана.

Двометровий андроїд Рекс було виставлено у лондонському Музеї Науки. А з 7 лютого Рекса можуть побачити не лише фахівці-вчені, а й звичайні відвідувачі виставки. Натхненником проекту є вчений Цюріхського університету соціальний психолог із Швейцарії Бертольд Майєр. За злою іронією долі, Майєр народився з уродженою потворністю – без лівої руки. Нещодавно 35-річному Майєру зробили та встановили біонічний протез руки, і тепер учений може брати предмети і навіть робити складні обертальні рухи пензлем. Не випадково штучне обличчя Рекса – точна копія з самого Майєра, і на фотографіях це виглядає вражаюче.

Бертольд Майєр позитивно оцінює науковий результат цього проекту. Адже завдяки цьому тисячі людей зможуть повноцінніше жити і творити, як і сам Майєр. Етичні проблеми можуть розпочатися, якщо штучні людські органи перевершать за своїми характеристиками природні, і тоді люди зможуть захотіти заміняти «деталі» своїх здорових тіл більш досконалими. Наприклад, для створення ефективнішої армії з таких людей.

Укладачі Ігор та Лариса Ширяєва.

За матеріалами Джерел:

У травні 2016 року 62-річний Крег Пол піднявся на вершину гори Еверест. Три роки тому Пол страждав від артриту і не міг навіть піднятися сходами. «Я хочу показати всім, хто сумнівається у своїх можливостях чи почувається старим. Там, де є воля, є перемога. Сходження на Еверест перетворилося для мене на епічну подорож», - писав Пол у своєму блозі. Підлога змогла стати альпіністом завдяки кільком складним операціям і двом штучним колінним суглобам. За прогнозами експертів, обсяг ринку імплантів та протезів колін і стегон досягне $33 млрд до 2022 року. "Секрет" розповідає про його розвиток.

Біонічні протези

Біоніка поєднує біологію та техніку, вивчає нервову систему та нервові клітини, а також досліджує органи почуттів людини для створення нових технологічних пристроїв. Один із головних напрямів цієї науки - дослідження, пов'язані зі створенням протезів та імплантів. Електронні пристрої замінюють втрачені органи та кінцівки, взаємодіючи з нервовими клітинами. Їх виробляють із штучних матеріалів, але людина може керувати ними за допомогою власної нервової системи за рахунок методу цільової м'язової реіннервації. Його суть полягає в тому, що нерви, які раніше керували, наприклад, ампутованою кінцівкою, з'єднують з м'язами, що збереглися, і ті посилають сигнали на електронні датчикипротезу.

Після ампутації кінцівки в організмі людини залишаються рухові нерви, їх хірурги з'єднують з ділянками великого м'яза - наприклад, грудної, якщо йдеться про ампутовану руку. Коли людина думає, що треба поворухнути пальцем, мозок відправляє сигнал грудному м'язі. Сигнал фіксується електродами, які відправляють імпульс по дротах у процесор усередині електричної руки до потрібної ділянки. Протез здійснює рух.

Щоб людина могла відчувати дотик, тепло і тиск електронною кінцівкою, хірурги пришивають чутливий нерв, що залишився, до ділянки шкіри на грудях, цей метод називається цільовою сенсорною реіннервацією. Сенсори протезу передають сигнал цій ділянці шкіри, а звідти він надходить у мозок, і пацієнт може обсмикнути руку, якщо відчуває, наприклад, високу температуру. Наразі компанії активно працюють над впровадженням біонічних кінцівок. 2013 року з'явилася перша біонічна нога, яка повністю контролювалася мозком.

Біонічне коліно

Над створенням біонічного коліна замислилися ще 1990-х. Компанія Blatchford розпочала виробництво мікропроцесора для контролю протезу колінного суглоба, його випустили у 1993 році під назвою Intelligent Prosthesis. 1997 року німецька компанія Otto Bock представила мікропроцесор штучного коліна C-leg. У 2005 році ісландська компанія Ossur зробила електронний колінний модуль – Rheo Knee, а через рік – протез із двигуном Power Knee вартістю від $60 000 до $80 000.

За статистикою, 52,5 млн американців страждають на хвороби суглобів. Кількість операцій із заміни коліна за Останніми рокамизбільшилося втричі серед людей віком від 45 до 64 років. У цьому кожен п'ятий пацієнт незадоволений результатом. Пацієнти часто скаржаться на біль і неможливість почуватися так, як із натуральним коліном. Компанії - виробники протезів постійно працюють над покращенням технологій та намагаються встановлювати імпланти, які за відчуттями не відрізняються від натурального коліна. Канадська компанія ConforMIS пропонує надрукувати нове коліно на 3D-принтері. Вартість імпланту, створеного таким чином, становитиме близько $4000. Розроблена в компанії платформа iFit Image-to-Implant дозволяє щоразу друкувати персональні імпланти, що підходять конкретній людині, та впроваджувати їх за 70 хвилин. Зараз компанія працює над тим, щоб персоналізувати стегна, плечі та кісточки – всі частини тіла, які починають хворіти з віком.

Біонічні руки та ноги

У 2012 році американець Зак Воутер, якому ампутували ногу після аварії, за допомогою біонічного протезу піднявся сходами на оглядовий майданчик хмарочоса Чикаго. «Коли Зак хоче зробити рух, мозок посилає вниз по спинному мозку імпульс до непошкодженого м'яза. У протезі встановлені електроди, які контролюють ці імпульси. Спеціальна комп'ютерна програма декодує отримані дані і передає їх протезу для виконання, чи то згинання або випрямлення коліна, чи згинання кісточки, чи прийом сидячого положення», - пояснював професор університету Чикаго Леві Харгрув.

Мікрокомп'ютер протезу збирав дані від 11 електродів, закріплених на стегні Воутера. Роботизована нога отримувала електричні імпульси від нервових волокон, пришитих до підколінного сухожилля американця під час ампутації - вони зберегли здатність передавати імпульси в нижню частину кінцівки.

Проекти створення технологічних протезів часто підтримують силові відомства різних країн, яким потрібно повертати до нормального життя ветеранів військових дій. У 2013 році фахівці Реабілітаційного інституту Чикаго створили першу ногу, яка безпосередньо керується мозком. Розробники залучили $8 млн від Міноборони США, а протягом найближчих п'яти років протез буде доступний для тестування безкоштовно. Тестувати біонічні протези можуть не лише люди з ампутованими кінцівками – у 2013 році актор та письменник Брент Роуз носив штучну ногу для репортажу на сайті Gizmodo, і йому сподобалося. Творці хочуть, щоб їх протез коштував якнайдешевше - близько $20 000. Цього року вчені Університету Джона Хопкінса представили протезовану руку, пальці якої контролюються мозком, розробка велася за підтримки агентства Міноборони США DARPA.

Канадська компанія Spring Loaded Technology, творець біонічного бандажу Levitation для коліна, уклала контракт із Міністерством національної оборониКанади на $1 млн на постачання гідравлічних наколінників. Пристрій використовуватимуть військові для випробувань у бойових умовах. Пізніше компанія залучила $1,9 млн. у посівному раунді від венчурного фонду Build Ventures. Компанія збирається зробити продукт масовим, його зможуть купувати спортсмени та любителі фітнесу, щоб захищати коліна від травм та зайвих навантажень. У перший день краудфандингової кампанії на Indiegogo Spring Loaded Technology залучила більше половини потрібної суми з $75 000. Передзамовлення колінного бандажу коштувало $1200, у майбутньому ціна підніметься до $2500.

Канадський наколінник можна назвати екзоскелетом - пристроєм, призначеним для заповнення втрачених функцій, збільшення сили м'язів та розширення амплітуди рухів. Портал SnapMunk писав цього року: «Екзоскелети зробили перехід від наукової фантастики до відчутної технології у військовій та промисловій індустрії. Вони допоможуть тим, хто хворий на параплегію, розлади м'язів, має рухові порушення у повсякденному житті».

Найбільш прогресивний екзоскелет Phoenix розробляє компанія SuitX. Він коштуватиме близько $40 000, у той час як його конкурент ReWalk коштує $77 000. Phoenix важить 27 фунтів, це один із найлегших екзоскелетів. Параметри роботи протеза можна встановити у програмі для Android.

Минулого року російська компанія "ЕкзоАтлет", яка займається виробництвом екзоскелетів для людей з паралічем нижніх кінцівок, залучила 16 млн рублів від фондів Moscow Seed Fund та "Біофонд РВК". Поки компанія розповсюджує безкоштовні пілотні версії і планує, що її екзоскелети стануть значно дешевшими за зарубіжні аналоги.

Експерти прогнозують, що обсяг ринку роботів для реабілітації, зокрема екзоскелетів, зросте до $1,1 млрд до 2021 року.

Експерименти

Під час конференції Code Conference 2016 підприємець Ілон Маск заявив: «Людям необхідно створити комп'ютери, пов'язані з корою головного мозку. В іншому випадку ми будемо настільки нижчими за роботи в інтелектуальному плані, що станемо їх домашніми вихованцями. Вони будуть ставитись до нас, як зараз люди ставляться до домашньої кішки».

Крім створення протезів та імплантів, біотехнологічні компанії ведуть експерименти з друку органів на 3D-принтері. Вже вдалося надрукувати серцеві та судинні тканини зі стовбурових клітин дорослих людей у рамках експериментів. У 2015 році російська компанія 3D Bioprinting Solutions надрукувала щитовидну залозу миші, яка була успішно імплантована. Людські 3D-органи зараз все частіше використовують для планування складних хірургічних операцій. Так, кілька місяців тому китайські лікарі врятували дев'ятимісячну дитину завдяки заздалегідь роздрукованій моделі серця. Американська Organovo вже виробляє тканини печінки, які використовуються як зразки для тестування нових лікарських препаратівна ефективність, токсичність та побічні ефекти.

Скептики стверджують, що повноцінні органи надрукувати неможливо, бо мають складну структуру. Найімовірніше відтворення щитовидної залози, яка не має складної системипроток для виведення продуктів. Однак і там виникає багато питань, пов'язаних із тим, як мінімізувати ризики.

У червні головний учений у компанії Techshot, давній партнер NASA в галузі біотехнологій, заявив, що компанія готова надрукувати серце зі стовбуровими клітинами до 2024 року. Наприкінці 2015-го Techshot розробила метод виробництва кровоносних судин із власних стовбурових клітин пацієнта та розраховує, що він допоможе біологам у майбутніх експериментах.

Фотографія на обкладинці: Peter Endig / EPA

Гасло біоніки: "Природа знає краще". Що це за наука така? Вже сама назва і такий девіз дають нам зрозуміти, що біоніка пов'язана із природою. Багато хто з нас щодня стикається з елементами та результатами діяльності науки біоніки, навіть не підозрюючи про це.

Ви чули про таку науку, як біоніка?

Біологія – популярне знання, з яким нас знайомлять ще у школі. Чомусь багато хто вважає, що біоніка - один із підрозділів біології. Насправді, це твердження не зовсім точне. Справді, у вузькому значенні слова біоніка - це наука, що вивчає живі організми. Але найчастіше ми звикли асоціювати із цим вченням щось інше. Прикладна біоніка - наука, яка поєднує у собі біологію та техніку.

Предмет та об'єкт біонічних досліджень

Що вивчає біоніка? Щоб відповісти на це питання, слід розглянути структурний поділ самого вчення.

Біологічна біонікадосліджує природу такою, якою вона є, без спроби втручання. Об'єктом її вивчення є процеси, що відбуваються всередині

Теоретична біоніказаймається вивченням тих принципів, які були помічені в природі, і на їх основі створює теоретичну модель, яка надалі застосовується в технологіях.

Практична (технічна) біоніка- це застосування теоретичних моделей практично. Так би мовити, практичне впровадження природи у технічний світ.

Звідки все починалося?

Батьком біоніки називають великого Леонардо да Вінчі. У записах цього генія можна знайти перші спроби технічного втіленняприродні механізми. Креслення да Вінчі ілюструють його прагнення створити літальний апарат, здатний рухати крилами, як у польоті птиці. Свого часу такі ідеї були надто зухвалими, щоб стати затребуваними. Вони змусили звернути на себе увагу значно пізніше.

Першим, хто став застосовувати принципи біоніки в архітектурі, був Антоні Гауді-і-Курнет. Його ім'я міцно надруковано в історії цієї науки. Архітектурні споруди за проектами великого Гауді вражали в момент їх спорудження, і таке ж захоплення вони викликають багато років у сучасних спостерігачів.

Наступним, хто підтримав ідею симбіозу природи та технологій, став під його керівництвом почалося широке застосування біонічних принципів у проектуванні будівель.

Твердження біоніки як самостійної науки відбулося лише у 1960 році на науковому симпозіумі в Дайтоні.

Розвиток комп'ютерної техніки та математичного моделюваннядозволяють сучасним архітекторам набагато швидше та з більшою точністю втілювати в архітектурі та інших галузях підказки природи.

Природні прототипи технічних винаходів

Найпростішим прикладом прояву науки біоніки є винахід шарнірів. Усім знайоме кріплення, що базується на принципі обертання однієї частини конструкції навколо іншої. Такий принцип використовують морські черепашки, щоб керувати двома своїми стулками і по необхідності відкривати їх або закривати. Тихоокеанські серцевидки-велетні досягають розмірів 15-20 см. Шарнірний принцип у поєднанні їх черепашок добре проглядається неозброєним поглядом. Дрібні представники цього виду застосовують такий самий спосіб фіксації стулок.

У побуті ми часто використовуємо різноманітні пінцети. Природним аналогом такого приладу стає гострий і кліщеподібний дзьоб веретенника. Ці птахи застосовують тонкий дзьоб, встромляючи його в м'який ґрунт і дістаючи звідти дрібних жуків, черв'яків та інше.

Багато сучасних приладів та пристрої оснащені присосками. Наприклад, їх використовують для удосконалення конструкцій ніжок різних кухонних пристроїв, щоб уникнути їх ковзання під час роботи. Також присосками оснащують спеціальне взуття мийників вікон висотних будівель для забезпечення їхньої безпечної фіксації. Цей нехитрий пристрій теж запозичений у природи. Квакша, маючи на ногах присоски, надзвичайно спритно тримається на гладкому і слизькому листі рослин, а восьминогу вони необхідні для тісного контакту зі своїми жертвами.

Можна знайти безліч таких прикладів. Біоніка - це саме та наука, яка допомагає людині запозичувати у природи технічні рішення своїх винаходів.

Хто перший – природа чи люди?

Іноді трапляється, що той чи інший винахід людства вже давно «запатентований» природою. Тобто винахідники, створюючи щось, не копіюють, а вигадують самі технологію чи принцип роботи, а потім виявляється, що у природній природі це вже давно існує, і можна було просто підглянути та запозичити.

Так сталося із звичайною липучою застібкою, яка використовується людиною для застібання одягу. Було доведено, що для зчеплення тонких борідок між собою теж застосовуються гачки, подібно до тих, які є на застібці-липучці.

У будові фабричних труб спостерігається аналогія з порожнистими стеблами злаків. Поздовжня арматура, що використовується в трубах, подібна до склеренхімних тяжів в стеблі. Сталеві кільця твердості - міжвузля. Тонка шкірка із зовнішнього боку стебла - це аналог спіральної арматури у будові труб. Незважаючи на колосальну схожість структури, вчені самостійно винайшли саме такий метод будівництва фабричних труб, а вже пізніше побачили тотожність такої будови з природними елементами.

Біоніка та медицина

Застосування біоніки в медицині дає можливість урятувати життя багатьом пацієнтам. Не припиняючись, ведуться роботи зі створення штучних органів, здатних функціонувати у симбіозі з організмом людини.

Першим пощастило випробувати данця Денніса Аабо. Він втратив половину руки, але зараз має можливість сприймати предмети на дотик за допомогою медиків. Його протез підключений до нервових закінчень потерпілої кінцівки. Сенсори штучних пальців здатні збирати інформацію про дотик до предметів і передавати їх у мозок. Конструкція зараз ще не доопрацьована, вона дуже громіздка, що ускладнює її використання в побуті, але вже зараз можна назвати таку технологію справжнім відкриттям.

Всі дослідження в даному напрямку повністю ґрунтуються на копіюванні природних процесів та механізмів та їх технічному виконанні. Це і є медична біоніка. Відгуки вчених свідчать, що незабаром їх праці дадуть можливість змінювати живі органи людини, що зносилися, і замість них використовувати механічні прототипи. Це справді стане найбільшим проривом у медицині.

Біоніка в архітектурі

Архітектурно-будівельна біоніка – особлива галузь біонічної науки, завданням якої стає органічне возз'єднання архітектури та природи. Останнім часом все частіше під час проектування сучасних конструкцій звертаються до біонічним принципам, запозиченим у живих організмів.

Сьогодні архітектурна біоніка стала окремим архітектурним стилем. Народжувалась вона із простого копіювання форм, а зараз завданням цієї науки стало запозичити принципи, організаційні особливості та технічно їх втілити.

Іноді такий архітектурний стиль називають екостилем. Все тому, що основні правила біоніки – це:

пошук оптимальних рішень;
принцип економії матеріалів;
принцип максимальної екологічності;
принцип економії енергії

Як бачите, біоніка в архітектурі - це не лише вражаючі форми, а й прогресивні технології, що дозволяють створювати споруду, що відповідає сучасним вимогам.

Характеристики архітектурних біонічних будов

Спираючись на колишній досвід в архітектурі та будівництві, можна сказати, що всі споруди людини неміцні та недовговічні, якщо вони не використовують закони природи. Біонічні будівлі, крім дивовижних форм і сміливих архітектурних рішень, мають стійкість, здатність витримувати несприятливі природні явища і катаклізми.

В екстер'єрі будівель, збудованих у цьому стилі, можуть проглядатися елементи рельєфів, форм, контурів, вміло скопійовані інженерами-проектувальниками з живих, природних об'єктів та віртуозно втілені архітекторами-будівельниками.

Якщо раптом при спогляданні архітектурного об'єкта здасться, що ви дивитеся на витвір мистецтва, з великою ймовірністю перед вами будова в стилі біоніка. Приклади таких конструкцій можна побачити практично у всіх столицях країн та великих технологічно розвинених містах світу.

Конструкція нового тисячоліття

Ще в 90-х роках іспанською командою архітекторів було створено проект будівлі, що ґрунтується на абсолютно новій концепції. Це 300-поверхова будова, висота якої перевищуватиме 1200 м. Задумано, що пересування по цій вежі відбуватиметься за допомогою чотирьох сотень вертикальних та горизонтальних ліфтів, швидкість яких – 15 м/с. Країною, яка погодилася спонсорувати цей проект, виявився Китай. Для будівництва було обрано найбільш густонаселене місто - Шанхай. Втілення проекту дозволить вирішити демографічну проблему регіону.

Вежа матиме повністю біонічну структуру. Архітектори вважають, що тільки це зможе забезпечити міцність та довговічність конструкції. Прототипом будови є дерево кипарис. Архітектурна композиція матиме не лише циліндричну форму, схожу на стовбур дерева, а й «коріння» – новий вид біонічного фундаменту.

Зовнішнє покриття будівлі - це пластичний та повітропроникний матеріал, що імітує кору дерева. Система кондиціювання цього вертикального міста буде аналогом теплорегулюючої функції шкіри.

За прогнозами вчених та архітекторів, така будівля не залишиться єдиною у своєму роді. Після успішного втілення кількість біонічних будов в архітектурі планети лише збільшуватиметься.

Біонічні будинки навколо нас

У яких відомих творах було використано науку біоніка? Приклади таких споруд неважко знайти. Взяти хоча б процес створення Ейфелевої вежі. Довгий час ходили чутки, що цей 300-метровий символ Франції збудовано за кресленнями невідомого арабського інженера. Пізніше була виявлена повна її аналогія з будовою великої гомілкової кістки людини.

Крім вежі Ейфеля у всьому світі можна знайти безліч прикладів біонічних споруд:

зводилася за аналогією з квіткою лотоса.
Пекінський національний оперний театр – імітація водяної краплі.
Плавальний комплекс у Пекіні. Зовні повторює кристалічну структуру ґрат води. Дивовижне дизайнерське рішення поєднує й корисну можливість конструкції акумулювати енергію сонця та надалі використовувати її для живлення всіх електроприладів, що працюють у будівлі.
Хмарочос "Аква" зовні схожий на потік падаючої води. Знаходиться у Чикаго.
Будинок засновника архітектурної біоніки Антоніо Гауді – це одна з перших біонічних споруд. До сьогоднішнього дня він зберіг свою естетичну цінність і залишається одним із найпопулярніших туристичних об'єктів у Барселоні.

Знання, необхідні кожному

Підбиваючи підсумки, можна сміливо заявити: все, що вивчає біоніка, актуально і необхідне розвитку сучасного суспільства. Кожен має ознайомитись із науковими принципами біоніки. Без цієї науки неможливо уявити технічний прогрес у багатьох сферах діяльності. Біоніка – це наше майбутнє у повній гармонії із природою.