Роботы, Боты и Электро-овцы V. Реплика

Давайте посмотрим, сможем ли мы собрать настоящего суррогата аки репликанта.

В Телеграм-канале Шалаша мы уже говорили практически о каждой из технологий и компаний, но сегодня, в честь дня рождения проекта - давайте посмотрим, насколько мы близки к «Миру Дикого Запада» и к моему обещанию, данному в самом начале бестселлера «Кровавая Крипто Оргия в Марсианском Аду».

Начнём же сразу с самого громкого и с того, о чем не говорили раньше:

Знакомьтесь, Clone Alpha - андроид с синтетическими органами и искусственными мышцами, работающими на воде.

Польская компания Clone Robotics представила первого полноразмерного андроида, максимально приближенного к человеку по строению и движениям. Вместо традиционных приводов он использует искусственные мышцы, гидравлическую сосудистую систему и полимерный скелет, что делает его движения естественными.

Биомиметическая архитектура Clone Alpha включает:

Руки андроида двигаются по 26 осям, а его корпус — по 164. Биомиметическая рука уже прошла испытания, демонстрируя ловкость и силу, например, легко размахивая 7-килограммовой гантелей.

Цель компании — создать робота-помощника, который будет почти не отличим от человека в том числе в работе (ну и в постели, конечно же, что уж тут скрывать).

Clone Robotics объявила о планах начать прием предварительных заказов на первые три сотни роботов в 2025 году (сомнительно, но окЭй)

Долго думал, как будем собирать нашего репликанта, но та последовательность, что выбрана, на мой взгляд, является наиболее последовательной.

Конкретно о костях поговорим немного далее, а пока вспомним наработки 10-летней давности!

Любопытно, что еще в 2016 году появилась информация о работе профессора Токийского университета Эндо Сузумори по поискам технологий оптимизации двигательных систем современных роботов.

Сузумори и его команда представили странную и несколько пугающую на вид систему из искусственного человеческого скелета с закрепленными на нем искусственными мускулами нижних конечностей.

Японцы постарались максимально близко сымитировать устройство двигательного аппарата человека: приводящие робота в движение мускулы состоят из упругих волокон, организованных в пучки и анатомически расположенных так же, как и у нас. Они способны сокращаться под действием приложенного тока и расслабляться, как только напряжение снимается.

В свою очередь инженеры Массачуссетского технологического университета создают «скелеты» для роботов, приводимых в движение мягкими мышцами. Инженеры изучают способы использования роботов с естественными мышцами.

Новые модульные устройства пружинного типа максимизируют работу живых мышечных волокон, поэтому их можно использовать для питания биогибридных роботов.

Ученые стремились спроектировать скелет, который фокусирует и максимизирует сокращения мышц, независимо от их расположения, для предсказуемого и надежного движения.

Совсем недавно же стало известно, что ученые впервые вырастили в стволовых клетках человека хорду!

Команда из Института Фрэнсиса Крика впервые создали в лаборатории модель человеческой стволовой клетки, которая включает хорду — ткань, необходимую для формирования позвоночника и нервной системы на самых ранних этапах развития.

Ученые полагают, что работа может помочь в изучении и терапии врожденных дефектов, влияющих на позвоночник и спинной мозг. Она также может дать представление о состояниях, влияющих на межпозвоночные диски — амортизирующие подушки между позвонками, которые развиваются из хорды.

Джеймс Бриско, руководитель группы лаборатории динамики развития и старший автор исследования:

«Хорда действует как навигатор для развивающегося эмбриона, помогая установить основную ось тела и направляя формирование позвоночника и нервной системы».

Создан полупроводник-гидрогель для имплантов!

Идеальный материал для соединения живых тканей с электроникой должен быть мягким, эластичным и влаголюбивым. При этом полупроводники это полная ему противоположность

Специалисты из США нашли способ соединить функции полупроводников со свойствами гидрогеля и получили голубоватый гель, похожий на медузу, но обладающий необходимой способностью передавать информацию между биологическим организмом и машиной!

Обо всем, что связано с «мозгами» будет рассказано в самом конце.

Вновь поговорим про купленный США польский стартап, который, в первую очередь, знаменит тем, что создал мышцы для роботов

Разработка Torso от стартапа Clone Robotics напоминает человеческий торс без кожи и без крови. Как мы узнали выше, ее гидравлическая система и искусственные сухожилия сделают движения роботов более плавными и естественными.

Torso 2 by Clone with Actuated Abdomen

А исследователи из Штутгарта, Линца и Боулдера (это в Колорадо) заявили, что искусственные мышцы могут в один прекрасный день позволить роботам функционировать подобно живым организмам.

Эти мышцы могут создать новые возможности для того, чтобы роботы формировали мир. Однако в центре внимания исследователей находится вопрос о влиянии этих мышц на… окружающую среду.

Совместными усилиями умников разработаны полностью биоразлагаемую высокоэффективные искусственные мышцы на основе желатина, масла и биопластика.

Начнём с очень важного открытия: импланты из крови быстро восстанавливают сломанные кости!

Ученые представили новую технологию создания имплантов, которые можно печатать на 3D-принтере. После печати из собственного биоматериала пациента имплант вводится в поврежденную область и запускает процесс регенерации!

Новый подход уже превзошел коммерчески доступные заменители костей и оказался в два раза быстрее естественного процесса заживления

Также ученые успешно вырастили новые кости из еще одного гидрогеля!

Новую технологию представили ученые из Южной Кореи, которые стремились создать простой и быстрый способ для восстановления поврежденной кости. Теперь для регенерации костной ткани нужно ввести в организм гидрогель, который с помощью воздействия света преобразуется в твердую пористую кость со всеми необходимыми минералами.

Помимо этого - исследователи успешно вырастили биоинженерные зубы у свиней, используя комбинацию человеческих и свиных клеток!

Отмечается, что хотя это направление биоинженерии всё еще находится на ранней стадии, полученные результаты могут однажды привести к будущему, в котором отсутствующие зубы можно будет заменить биологическими.

Дополним про кровь:

Ученые из Гарварда напечатали на 3D-принтере кровеносные сосуды, удивительно похожие на натуральные. Материалом послужили белок коллаген и живые клетки.

Созданы искусственные клетки, которые ведут себя как настоящие.

Ученым из Университета Северной Каролины-Чапел-Хилл удалось создать клетки, которые выглядят и функционируют как клетки живого организма, манипулируя ДНК и пептидами. Ученые перепрограммировали ДНК так, чтобы она связывала пептиды, строительные блоки белков, друг с другом.

В итоге формировался искусственный цитоскелет — каркас клетки.

Искусственные клетки, в отличие от живых, более предсказуемы и устойчивы к неблагоприятным условиям, например, высоким температурам. Кроме того, их можно модифицировать под конкретные задачи. Это открытие имеет значение для таких областей, как регенеративная медицина, доставка лекарств и диагностика.

Ученые создали модули для искусственной формы жизни

Консорциум ученых из Нидерландов работает над созданием искусственной клетки. Им уже удалось разработать две ключевые системы: одна преобразует энергию, а другая накапливает питательные вещества.

Первая система использует энергию расщепления аминокислоты для синтеза молекул АТФ, а вторая — электрический заряд для перемещения протонов и транспортировки молекулы лактозы.

В ближайшие 10 лет ученые планируют создать полностью автономную синтетическую клетку.

Американские ученые же научились формировать из стволовых клеток конкретные органы и ткани!

Умники из США разработали способ управления развитием стволовых клеток. Эта технология открывает удивительные возможности в лечении самых разных заболеваний, поскольку позволяет получить целевой биологический материал для замены поврежденного болезнью.

Разработан лазерный принтер для биологических тканей. Микрофиламенты — нити белковых молекул диаметром несколько нанометров — есть у всех живых организмов, клетки которых содержат ядро.

Ученый из Китая Лю Хао разработал технологию получения синтезированных микрофиламентов для исследовательских и медицинских целей. Теперь эта технология готова к выходу на европейский рынок.

Параллельно с этим австралийским ученым удалось в 350 раз ускорить биологическую 3D-печать

На создание человеческих тканей уходят считанные секунды!

Разработан метод 3D-печати тончайших волокон диаметром 1,5 мкм

Тончайшие волокна и волоски, которыми природа наделила многих животных, обеспечивают им эволюционное преимущество. Ученые пытаются воспроизвести эти структуры в лабораториях, чтобы их уникальные свойства стали доступны человеку (и постчеловеку 😬)

Также специалисты из США разработали передовую технологию аддитивной печати для быстрой печати тонких и длинных гелевых волокон.

Вновь возвращаемся с чего начинали.

Clone Robotics собирается обеспечить рынок андроидов самыми человекоподобными верхними конечностями. Кости искусственной руки во многом повторяют устройство конечностей человека, суставы обеспечивают почти такой же диапазон движений, какой доступен людям. Разработчики утверждают, что роборука обладает 27 степенями свободы, включая движения запястья и большого пальца — столько же у человеческой руки.

В свою очередь японские ученые вырастили мускулы для протеза руки

Команды из Токийского университета и Университета Васэда разработали биогибридную руку, способную выполнять жест «ножницы» и манипулировать мелкими предметами.

В основе устройства — тонкие нити выращенной в лаборатории мышечной ткани, скрученные в цилиндры. Эти сухожилия обеспечивают достаточную силу для сокращения пальцев.

В Швейцарии же ученые смогли создать новый бионический протез ноги, позволяющий человеку, имеющему ампутированную конечность, чувствовать шаги. Разработка дает возможность уменьшить нагрузку, получаемую пациентом во время ходьбы.

Инновационный протез, разработанный инженерами в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (ETH Zurich) и технологической компанией SensArs, позволяет ощущать искусственную ступню и колено в процессе ходьбы. Для того, чтобы получить такой эффект, создатели решили соединить сенсоры протеза и нервные волокна бедра.

Ученые из Китая хотят сделать реалистичнее не только походку, но и внешний вид роботов. В Даляньском музее будущего и науки представлены прототипы с кожей из медицинского силикона, имитирующей настоящую до мельчайших деталей.

Андроиды разработаны компаний EX Robots. Ее основатель Ли Боян заявил, что на данный момент их творения являются самым сложным продуктом в индустрии, поскольку имеют более 140 степеней свободы от лица до кончиков пальцев.

«Наши роботы могут общаться не только с помощью голоса, но и выражать свои эмоции благодаря мимике. Также они умеют определять настроение человека, с которым взаимодействуют, что делает их очень похожими на людей», — добавил Ли.

В России также разработали искусственную кожу.

Учёные СПбПУ создали прототип тактильного сенсора для промышленных роботов. Разработка поможет лучше ощущать предметы во время захвата и других манипуляций, а также контролировать силу сжатия. Также разработана система, анализирующая полученные с сенсора данные.

Бонусом поговорим про BioHybrid Device — это инновационный контроллер для видеоигр, который сочетает биологический рост и цифровое производство.

Разработанный с использованием SCOBY (симбиотической культуры бактерий и дрожжей), этот контроллер растет сам, объединяя проводящие элементы и датчики.

Хотя устройство ориентировано на игры, его возможности выходят за рамки игрового процесса, открывая двери для создания биологически выращенных технологий. Используя биофабрикацию, проект демонстрирует будущее интерактивных устройств, которые могут развиваться, адаптироваться и разлагаться.

В Токийском университете учёные смогли создать кожу для роботов, выращенную из человеческих клеток.

Она представляет собой сочетание клеток человеческой кожи, выращенных в коллагеновом каркасе и помещенных поверх смоляной основы, напечатанной на 3D-принтере.

Главным отличием от других разработок в этой сфере стало то, что она содержит эквивалент связок, которые у людей и других животных находятся в глубоких слоях кожи, удерживая её на месте и придавая ей прочность и гибкость.

В свою очередь учёные из Осакского университета разработали технологию, которая помогает андроидам выражать сложные эмоции с использованием тн «волновых движений».

Этот метод позволяет создавать реалистичные мимические реакции в реальном времени, избегая резких и неестественных переходов, которые пугают зрителей.

Тем временем группа разработчиков искусственного интеллекта из компании Марка Цукерберга, объявили о разработке «искусственной зрительной коры мозга» для роботов. Она позволят роботам с ИИ автономно функционировать в реальном мире. Эти разработки являются крупным шагом вперёд в создании универсального «воплощённого ИИ», способного взаимодействовать с реальным миром без вмешательства человека.

Еще одна новая система машинного зрения отчасти сделана из мёда.

Вдохновившись устройством человеческого мозга, международная команда ученых разработала органический электролитический транзистор, сочетающий три ключевых функции: датчика освещенности, процессора и запоминающего устройства. Вдобавок, даже при отключении питания он сохраняет информацию

Более того, часть компонентов изготовлена из меда, чтобы снизить количество отходов

Переходим к финальной части

В США на 3D-принтере смогли создать кору головного мозга и полосатое тело, которые могут расти и функционировать как настоящие. А нейроны внутри напечатанного мозга образовали связи в обоих типах тканей.

Ученым впервые удалось собрать процессор из клеток мозга. Процессор состоит из электронных компонентов и мозгового органоида, выращенного из стволовых клеток человека. Не секрет, что мозг является крайне сложной системой, а когнитивный процесс задействует миллионы нейронов.

Нынешний процессор Brainoware, созданный профессором Фэн Го из Университета Индианы в Блумингтоне и его командой, уже умеет распознавать речь и решать нелинейные уравнения. Сам мозг меньше обычного и состоит из нейронов и клеток. Подключается к ПК через электроды для быстрого обучения.

Всего за несколько дней это изобретение смогли научить распознавать голоса и решать сложные уравнения!

Параллельно создан первый искусственный синапс из воды и соли!

Команда физиков из Нидерландов и Южной Кореи добилась успеха в создании искусственного синапса. Он работает в солевом растворе и может считаться первым экспериментальным доказательством возможности системы обрабатывать сложную информацию в той же среде, в какой действует человеческий мозг!

Швейцарская компания Final Spark сконструировала гибридный биокомпьютер, сочетающий в себе выращенный в лаборатории миниатюрный человеческий мозг с обычными электронными схемами.

Разработчики утверждают, что такой биокомпьютер «потребляет в миллион раз меньше энергии, чем традиционные цифровые процессоры», но есть одна большая проблема:

Выращенные в лаборатории миниатюрные человеческие мозги постоянно изнашиваются и умирают, поэтому ученым приходится выращивать новые, чтобы заменить их.

Стволовые клетки, полученные из тканей человеческой кожи, используются для создания 16 сферических "органоидов" мозга, на которых базируется система

Каждый из 16 мини-мозгов состоит примерно из 10 000 живых нейронов, и они поддерживаются "микрофлюидической системой, которая снабжает клетки водой и питательными веществами".

Проект MetaBOC, разработанный в Тяньцзиньском университете и Южном университете науки и технологий, нацелен на использование клеток человеческого мозга в роботизированных системах. MetaBOC объединяет исследователей из Лаборатории взаимодействия мозга и компьютера, разрабатывая интерфейс между биокомпьютерами и другими устройствами. Это позволяет мозговому органоиду воспринимать мир через электронные сигналы и управлять устройствами, обучаясь выполнять некоторые задачи, например, избегание препятствий и использование манипуляторов для захвата объектов.

Главное преимущество биокомпьютеров – способность к обучению. В Университете Монаша, Австралия, проект DishBrain показал, как 800 000 клеток мозга, выращенных на чипе, научились играть в Pong всего за пять минут. Биокомпьютеры на основе человеческих нейронов учатся быстрее и потребляют меньше энергии, чем современные AI-чипы.

Ученые уже научились культивировать и выращивать нейроны, однако до сих пор новые клетки могли создавать только хаотичные связи. Команда из Японии представила технологию, которая позволяет вырастить в лаборатории нейроны со свойствами настоящих — в первых экспериментах они добились естественной нейропластичности

Результаты открывают новые возможности в изучении и развитии клеточных технологий

Ученые Северо-Западного университета создали новый органический электрохимический нейрон, который может имитировать работу человеческих нейронов. Разработку интегрировали с искусственными тактильными рецепторами и синапсами, и в результате получилась система, которая может «чувствовать» прикосновения.

Новый вид импланта недавно создали ученые из Кембриджского университета — он будет синхронизировать работу мозга и высокотехнологичных протезов, который заменят пациенту отсутствующую часть тела.

Ранее уже были попытки перенаправить сигналы нервной системы на импланты, но полностью интегрировать плоть и электронику не удавалось.

Ученые решили вопрос обратившись к биотехнике и клеточной терапии: им удалось совместить живые ткани и электроды – для этого они создали микроскопические электронные устройства такого размере, что они могут быть размещены на кончике нерва. Они в свою очередь были внедрены в искусственную мускульную ткань, которая стала связующем звеном между имплантом и телом человека.

Первые испытания проводились на парализованных крысах – мозг грызуна успешно воспринял новый орган как свой и отдавал ему такие же команды как и обычным конечностям.

Завершим же с чего начали. А именно на «клонах».

Colossal Biosciences пытается возродить вымершие виды, включая шерстистого мамонта и тасманийского тигра. Интерес инвесторов к стартапу, вероятно, обусловлен его разработками в сфере искусственных маток, потенциально способных решить проблему бесплодия.

Команда изучила геномы 23 живых и вымерших видов слонов и мамонтов. Ученые планируют внести около 50 изменений в ген индийского слона, чтобы полученный гибрид смог выжить в арктике.

После этого оплодотворенную яйцеклетку поместят в искусственную матку, где она будет вызревать порядка 22 месяца. Но поскольку на сегодняшний день эта технология далека от совершенства, не исключено использование живых слонов для вынашивания будущих мамонтов.

Тем временем врачи в США готовятся к испытаниям искусственной матки для человека.

Технология не предназначена и не способна поддерживать развитие от зачатия до рождения — она должна повысить шансы на здоровое развитие для недоношенных детей, родившихся в период между 22 и 28 неделями. По задумке, недоношенные дети должны помещаться в биомешок, который наполняется электролитами для имитации околоплодных вод.

Кровеносные сосуды пуповины соединяются с системой, которая обеспечивает кровь кислородом. Испытания на ягнятах были успешными, но провести подобные эксперименты на людях — огромный шаг, сопряженный с этическими и прочими рисками.

Впрочем, помним мы и про Хашема Аль-Гайли. Это он пару лет назад предложил концептуальную «фабрику младенцев», где детей вынашивают искусственные матки. Его идею мы разбирали в РетроДайджесте «От Матрицы до Метавселенной»

Искусственные яйцеклетки и сперматозоиды могут стать реальностью через 10 лет (как обычно 😅).

Ученые приближаются к созданию искусственных гамет, которые позволят людям с бесплодием иметь биологических детей. Такое заявление прозвучало на заседании Управления по фертилизации и эмбриологии человека в Великобритании (HFEA).

Разработку технологии активно поддерживают стартапы Кремниевой долины, а внедрение сопряжено с этическими вопросами и медицинскими рисками. На сегодняшний день ее использование в клинической практике запрещено!

(Но кого это останавливало)

Специально не буду конкретно в этом эпизоде рассказывать про интерфейсы Мозг-Машина - на днях в ТГ-канале поговорим о #НейроВозня (аки #Чипизация) а также про достижения в области оцифровки чувств для отправки нашего сознания в мир XR (#ВиртДайджест).

🤖 Первая часть

🤖 Сиквел

🤖 Триквел

🤖 Квадриквел

🐕 Doggy Style

🤖 Спин-офф

🤖 Спин-офф II

🤖 Эпизоды

🤖 Триптих

🦾 Proof of Personhood - подтверждение личности/уникальности/человечности в эпоху ИИ

Всем огромное спасибо за прочтение, интерес к проекту, за 👍, комментарии и подписки (а в teletype и за 🍩)

Подписывайтесь на этот блог и на Telegram-канал ШАЛАШ