Digital October

AR/VR Gamedev Moscow Конференция AR/VR Gamedev Moscow

конференция-выставка по использованию технологий дополненной

Лекция Мишеля Махарбиза. Утром - жуки-киборги, вечером - люди-андроиды

26 марта 2012

26 марта в Digital October выступил с лекцией профессор из США Мишель Махарбиз, в которой рассказал, что радиоуправляемые живые жуки-киборги из фантастических голливудских блокбастеров уже встречаются в реальном мире. Живые андроиды на подходе.

М. МАХАРБИЗ: Спасибо за то, что пригласили меня. Для меня это великолепная возможность. Такой фантастический проект, который вы проводите здесь. Я хочу извиниться перед вами, если мне вдруг кто-то постучит. Я огромный знак на стену повесил, что, пожалуйста, не стучите, но у нас в Беркли, в университете, никто не читает знаков, поэтому могут постучать.

Итак, о чем я хотел сегодня поговорить. Это не часть работы, которая была сделана в моей лаборатории. Я, как раз, хочу провести вас через классическую работу, которую мы делали несколько лет назад и некоторую новую работу и часть моей задачи.

Вы, по крайней мере, почувствуете, что реальное, что не реальное. Естественно легко превратить это в научную фантастику и можно продавать очень много глупых вещей, если вы не поймете. Конечно, это потрясающие вещи. Давайте откалибруем свой мозг и будем слушать, о чем я говорю.

Давайте, пока кликнем на мою презентацию, дайте мне немножечко времени. Правильно ли я кликаю? На ту ли кнопку на мышке? А, на ту!

Итак. Дьявол всегда в деталях, как говорят у нас в Америке и здесь фактические места, где вы можете найти детальную информацию о нашей работе. Это все ссылки и, вот, статья в Scientific American. Любая аудитория может получить доступ к ней, а другие статьи – это технические детализированные статьи. Если вы хотите прочитать эти статьи, можете обратиться к ним, поискать их в интернете и найдете.

Хиротако Сато – профессор из Сингапура также выполняет эту работу. В последние несколько лет был целый ряд людей, которые работают над подобным проектом. Самые недавние работы это Джошуа ван Клиф, который является экспертом в нейрофизиологии.

Итак, спасибо. Я хотел бы рассказать вам, как все это началось. Все это началось с идеи того, что вы можете взять каких-то насекомых. Давайте подумаем об обыкновенных гусеницах. Они перестраивают себя в куколки и становятся взрослыми. Вопрос заключается в том, что можете ли вы предложить синтетические компоненты на этом этапе, чтобы, когда в куколке формируется взрослое насекомое, чтобы вы могли его контролировать во время полета. И да, на самом деле это можно делать. Это очень удивительно, но, когда мы это впервые продемонстрировали, это было просто потрясающе. Детали имплантации в куколку, я поговорю об этих деталях позже.

Это может привести к недопонимаю, как мы это все делаем, но это первоначальная идея. Цель, когда мы начали эту работу… Мы решили попробовать, сможем ли мы это делать? Мы начали это как раз на жуках. Я сейчас расскажу вам почему.

Как вы можете представить себе, мне задают очень много сумасшедших вопросов. Почему мы все это делаем? Очень многие странные, интересные электронные письма. Поэтому, я всегда я начинаю с вопросов-ответов.

Первый вопрос, который мне обычно задают и ответ на этот вопрос – нет, они не смогут убежать - убегут ли ваши жуки и натворят ли они что-то?

Прежде всего, этот вопрос был поставлен военными. Единственный ответ, который я мог предложить, не углубляясь в технические дискуссии.

Если у вас есть и на ней есть седло и она, например, встречается с другой лошадью и у них рождается жеребенок. Рождается ли жеребенок с седлом? – Конечно же нет, поэтому это не будет передаваться.

Нет, моя лаборатория людей не убивает. Мы не разрабатываем никаких насекомых, которые убивают людей. Мы не производим игрушки. Если ваши дети захотят такие игрушки – не сможем мы для них и произвести.

Надеюсь, что вы не будете использовать это на своих детях.

Многие люди спрашивают, вы тестируете это на своих детях?

Вредите ли вы этим насекомым? – Нет, мы не вредим этим насекомым, мы очень этично подходим к нашим насекомым и после того, как мы с ними экспериментируем с ними один день, два дня, после этого, они отпускаются и живут как регулярные жуки. Они живут в террариуме с другими жучками, общаются с ними, кушают, занимаются любовью, у них все хорошо и счастливо все кончается.

Возвращаясь к первому вопросу.

Почему я этим занимаюсь? – я вернусь к этому ответу на этот вопрос к концу своей презентации, и мы поговорим где, по моему мнению, является интересная часть, которая интересует меня.

Итак, давайте посмотрим на пример насекомых, которых мы используем. Вы можете увидеть здесь, слева, Cotinas texana – это очень маленькое 2-3-сантиметровое насекомое, жучек… Вы видите личинку, затем куколку, затем взрослое насекомое. В средней колонке вы видите, что личинка, куколка и насекомое Merynorhina torquata ugandensis. Вы видите, как оно развивается в процессе своей эволюции. Вот, каким образом они выглядят. Вот это насекомое имеет топливную ячейку, встроенную в него. Это для того, чтобы производить энергию, но вы можете производить больше крупных жуков – это базовые насекомые, которых мы используем в своем эксперименте. Для этого требуется месяц. Таким образом, они живут несколько месяцев, становятся толще, жирнее, в конце концов, наращиваю свой панцирь. Через 3 месяца, может быть, месяц панцирь укрепляется и жук становиться крепким, взрослым насекомым.

Жуки – это фантастические насекомые и существует большее количество жуков, чем кого бы то ни было на этой планете. Люди даже об этом не знают. Самое большое количество насекомых – именно жуков на земле. Они живут не только в различных микроклиматах. Они живут также с точки зрения адаптационности. Вот, например, есть 250-микронный жучек, а вот – огромные жирафы-жуки. Видите, существуют огромные, гигантские жуки существуют, которые даже могут переносить большой вес. Можете посмотреть, это не самый огромный, но он практически сопоставим с моей ладонью.

Одна из вещей, которую необходимо помнить, об этих жуках, что они могут нести 20% своего веса, дополнительной нагрузки. Таким образом, когда вы посмотрите нашу работу, когда мы проводим наши эксперименты, я могу продемонстрировать вам прибор, который мы устанавливаем. Если бы я мог использовать различных насекомых, нельзя представить, что они могут переносить, поэтому это очень потрясающая, интересная работа.

Перед тем, как я покажу вам технологию, которую хотел показать есть еще одна интересная вещь об этих насекомых. Я всегда эти слайды показываю всем потому, что нужно немного забыть об этой технологии, пока мы не послушаем вот об этом. Для многих насекомых, они двигаются очень быстро, они должны производить большое количество энергии и они достигают определенных ограничений, того что мускулы могут производить.

Фактически, мускулы двигают крыло и этот мускул должен выбрать, либо он хочет ускоряться, либо двигаться вперед вниз. Есть некая технология оптимизации мускул. С поколениями они выработали некий механизм, который, в основном, в мухах. Дадли исследовал мух на протяжении долгого времени. Также жуки используют очень интересный механизм. Он заключается в том, что панцирь – это механический резонатор. Давайте подумаем о настроечной вилке. Она начинает колебаться, когда приходит нужная частота. Таким образом, механическая частота этого панциря является очень важным фактором. Эти насекомые имеют мускулы, которые прокачиваю этот механический ускоритель, и он начинает двигаться все быстрее и быстрее, т.е. он ускоряется за счет резонанса. Он делает одно движение и резонирует. Таким образом, очень много таких мускулов, которые создают этот резонанс.

Многие побочные эффекты, которые происходят, это нейроинформация к мускулу. Она не должна соответствовать частоте движения крыльев. Таки образом, если вы посмотрите сюда… Это кузнечик. У кузнечика этого нет. Мозг говорит мускулам: "тяни, тяни, бей, бей", т.е. на каждый цикл движения крылом. Но у жуков, также как и мух, мозг говорит мускулам - тяни, а затем механическая система начинает сама колебаться. Вы можете увидеть это на табличке. Вы видите скачек, а затем позже начинаются колебания. Вот эти все колебания это, как раз, асинхронное движение мускул. Это очень важно понимать, когда я буду показывать вам, как мы модулируем все эти движения и это, частично, происходит потому, что мы как бы в этот ускоритель.

Если вы поужинали, пожалуйста, не обижайтесь на меня. Многие чувствуют неудобно анатомические разрезы насекомых, но давайте покажу вам это. Когда я покажу вам технологию на следующем слайде, вы увидите, что у нас есть 2 общих типа вторжения: в мозг – оптические стимуляторы и стимуляторы в мускулы. Вы также видите здесь в разрезе то же самое место. Это изображение мускула, как это выглядит в жуке и здесь также очень интересно – Базилев мускул, когда он соединяется с мускулами, где он соединяется с крылом и в центре вы можете увидеть красоту вот этой механической системы полета. Даже жук, который не такой хороший летун, как муха. Эти жуки, у них имеется очень сложная механическая связь и десятки различных мускулов, которые участвуют в этом процессе, в этом балете поворота крыла. Даже, создание небольшого угла, для того, чтобы они создавали все эти виражи и полеты, т.е. если вы убиваете муху своей мухобойкой, вы наблюдаете мускулы, которые она использует для того, чтобы облететь эту мухобойку и избежать вас. Используется огромная сложная система. Дизайн этих крыльев просто великолепен.

Итак, давайте я продемонстрирую вам некую технологию. Первые попытки создать подобные системы – это батарейка, имплантированная и микроконтроллер. Они были имплантированы в насекомое, как это было изображено на этой картинке. Если посмотрите внимательно, там есть проводочек, который идет прямо в мозг насекомого и 2 проводка, каждый из которого идет к мускулам и еще один идет к контрэлектроду.

Что я продемонстрирую вам изначально – это 2 типа взаимодействий с насекомыми. Это взаимодействие с их мозгом (начинать-завершать колебания), затем мускулы крыльев используются для поворотов, и мы демонстрируем это на более крупных жуках и радио-жуках.

Это более новая система, т.е. вы, можете увидеть здесь антенну, микроконтроллер, который имеет приемник-передатчик и, давайте посмотрим сюда, здесь есть небольшой микрофон для того, чтобы слушать колебания. 2-3 миллиметра от крыла, и он слышит колебания, чтобы мы могли синхронизировать крылья.

У нас есть специальная летная комната. Давайте посмотрим, Святослав – один из тех, кто работает с нами (он сейчас в университете в Вашингтоне). Вот здесь у них область контроля за полетом. Вот антенна, которая присоединена к этим жукам, все компьютеры, которые собирают данные, я покажу вам, как все это работает. Здесь комната и здесь вы видите Nintendo Wii, которую мы используем для того, чтобы отправлять сигналы этому жуку. Эта комната, если вы посмотрите на нее, вы увидите, что она оборудована системой контроля движений, как в Голливуде. Т.е. есть маленькие точечки на жучке и по мере движения этого жучка сенсоры, датчики, которые снимают его движение в режиме реального времени, это отображается на компьютере, т.е. вы все это увидите.

Остановите меня, если у вас возникнут вопросы, но пока я буду продолжать. Итак, самое первое, что мы делаем, нам понадобился год после чтения литературы, после проведения экспериментов. Есть некоторое место в мозге, через которое мы можем запускать и останавливать насекомое с потрясающей 98% и даже 100% долей вероятности. Это постоянно повторяется, мы делали это со многими жуками. Это великолепно и я могу вам показать в свободном полете.

Следующая вещь, которую вы увидите в этом видео – это запуск и остановка этого жука. Как быстро крыльевая система может реагировать. Что происходит? Фактически частота модулирует частоту крыльев. Т.е. вы услышите «вэээуу». Вы увидите, что мы можем ускорять и замедлять. Сейчас я вам продемонстрирую это. Здесь вы видите, мы запускаем-останавливаем, запускаем-останавливаем. Здесь внизу вы видите, сигналы, которые отправляются к ним в мозг по этим кабелям и это продолжается на протяжении нескольких секунд, затем мы начинаем делать это быстрее и быстрее. Еще несколько секунд, посмотрите. Давайте сейчас секунду 1Гц. Сейчас по мере того, как вы становитесь быстрее, она, фактически, уже не выключается. Т.е. крыльевая система не останавливается, они пытаются остановиться, но попадают в следующий цикл колебаний.

Следующая потрясающая вещь об этих ранних экспериментах, когда мы обсуждали этот проект с профессором, он говорил: «Насекомое сидит на столе, и ты говоришь ему – взлетай». У насекомых имеется много сенсоров на теле, которые говорят: «Я не лечу, почему ты говоришь мне, чтобы я летел?» Если насекомое летит, а ты говоришь ему остановиться, насекомое скажет: «Это сумасшествие, почему я должен остановиться? Я упаду, разобьюсь» Получается, что этот тип вторжения, фактически, базовое вторжение и насекомое быстро реагирует, когда вы даете ему такие сигналы. В видео, которое я вам покажу это длится примерно 20 минут. Мы просто включаем-выключаем, включаем-выключаем. Если он летит, то мы выключаем, а если он на полу – ты включаешь его и он улетает. Я покажу вам это с радио управлением. Это, фактически, свободный полет жука. Вот видите, он летает, а затем мы выключаем и он приземляется. Также это подтверждает, что эти насекомые не приземляются сами по себе. Они не приземляются элегантно, как самолеты или вертолеты. Они приближаются к земле и, бум, падают!

Я обещал вам, используя эту амплитудную модуляцию, мы можем ускорять этого жука. Т.е. мы можем регулировать частоту колебаний. Он опускается-поднимается. Вы видите ЖК индикатор у него на голове, он мелькает. Светодиод на его голове, видите? Он мигает. По мере ускорения. Его можно поближе увидеть.

Эти видео они великолепны, потому что радиоконтроль над управлением далеко находится и издалека так не увидеть этого жука, поэтому вблизи его снимали. Вот это видео было сделано дистанционно. Это ранние видео, которые мы снимали в комнате, которая была недостаточно оборудована, как она оборудована сейчас. Вы видите по мере того, как он взлетает, его голова начинает мигать – это светодиод. Очень часто вы видите на полу светодиоды разных цветов, они говорят ему команды, которые мы отправляем. Это различные приемники-передатчики, т.е. с большим количеством камер мы можем снимать, что мы ему говорим ему делать и что он делает.

Это несколько видеоклипов. Вот, включение-выключение. Если вы зайдете на наш интернет-сайт у нас, также есть там видео, снятое с очень высокой скоростью – 6000 кадров/сек. Вы можете его видеть в очень замедленном движении. Фактически, балет этого жука, который приспосабливается к полету, получая сигналы. Таким образом, это то же самое, как и в примере, который я давал вам. Мы делали очень быстрое видео для того, чтобы проиллюстрировать, что когда насекомое сидит, когда мы отправляем ему стимул, оно не только начинает лететь, но и его лапки адаптируются к летной позиции, т.е. мы его электрически не убиваем. Мы просто даем ему сигнал, и он уже адаптируется к летной позиции, фактически, взлетая.

Другая потрясающая вещь, это обычно когда люди чувствуют плохо, им очень грустно за жучков. Здесь вы увидите, как мы скажем включиться (вы увидите небольшое мигание) и выключиться. Вне зависимости от того, что он делает, мы выключаем его, и он тут же опускается. Дальше он жил в террариуме. Эти насекомые действительно живут очень долго и все выносят, очень выносливые. Не подумайте, мы не пытаем их.

Когда мы делали это, нас попросили, а вы можете сделать это с большим размером насекомых? Таким образом, мы нашли самых больших жуков, которых мы могли найти. Мы не ловим их в природе, мы нашли вот этих слоновых жуков. Они весят 30 гр. Для сравнения, экран справа – полноразмерный осциллоскоп, осциллограф. Знаете, вот этот, большой осциллограф. Представьте, насколько велико это насекомое, почти как экран осциллографа. Та же техника работает с этими жукам. Это очень большой жук, 30 гр. Фактически, он может переносить около 7-9 грамм спокойно. Это достаточно большая нагрузка. Он, естественно, начинает взлетать.

Давайте я продемонстрирую вам еще некоторые кадры. Это как он поворачивает. Здесь вы видите в приближении. Мы даем сигнал, и он поворачивается налево, направо. Левый базальный мускул стимулируется – он поворачивает направо, правый – он поворачивает налево. Когда мы читали литературу, которая говорит о факте, что эти конкретные мускулы дают больше мощи, если их стимулируют на более высокой частоте, чем они обычно ускоряются в полете. 76 Гц – стандартная частота, а когда мы его стимулировали – мы использовали частоту 100 Гц. Если вы не стимулируете эти мускулы, то он просто делает то, что он хочет делать.

Давайте посмотрим на него в свободном полете. У нас много видео, где мы отслеживаем, т.е. отслеживающая информация будет показана. Вы видите, как он поворачивает, после того, как мы подаем сигнал. Еще одна вещь, о которой я буду говорить, это то, что когда я говорю поворачиваем это не то, что как самолет. Ты говоришь ему, чтобы он повернулся, и он поворачивается, но один из вызовов это то, чтобы он имел более четкую траекторию. У жуков траектория нечеткая. Я думаю, это видео будет продолжаться некоторое время, мы подавали различные сигналы: направо, налево, даже, кружиться.

Итак, давайте двигаться дальше, потому что я покажу вам еще многие вещи. Это видео будет продолжаться еще очень долго. Снизу данные по отслеживанию, позиционированию. Мы собираем данные о траектории. Задержка 300 мс к реальному смещению насекомого. Мы имеем компьютерное отображение того, что происходит, а затем компьютер просчитывает все это и это то, в чем мы были заинтересованы. Здесь вы видите пример – те данные, которые вы считываете, отслеживаете траекторию. Слева вы видите очень много параметров, которые вы экстраполируете для полета этого насекомого. Это скорость, частота поворотов, различные углы в трехмерном пространстве, ускорения, угловое ускорение и т.д.

Вы можете себе представить, как выбрать из всех этих данных то, что делает этот жук. Одна из вещей, которую мы делаем в нашем документе – это справа сверху мы можем посмотреть на какой-то момент времени, какой мы приложили сигнал – поворот налево, поворот направо. Мы можем посмотреть все траектории после этого сигнала и закодировать их. Зеленый – левый поворот, красный – правый поворот затем посмотреть на статистическое распределение этих данных. Очень огромные объемы данных.

Сигналы также могут очень сильно отличаться от насекомого к насекомому. Даже, в рамках одного насекомого, как поворачивают налево, направо сигналы могут отличаться. Снизу справа вы увидите пример траектории. Если посмотреть на нее сверху, он начинает поворачиваться после подачи сигнала. Через несколько секунд он осознает: «Эй, подождите, ребята, я не собирался поворачивать». И затем он пытается вернуться на свою траекторию. Это еще один вызов, с которым мы сталкиваемся. Один из фундаментальных критицизмов в нашей работе, потому, что мы пытаемся применить синтетический контроль над системой, которая обладает собственным сложным контролем и очень странная, эволюционно унаследованная нейронная система, в которую мы пытаемся вмешиваться. Естественно, есть другие вещи, которые эта система пытается делать сама.

Таким образом, я поговорю об этом немножко позже. Это была небольшая вводная информация о работе с насекомыми. Я расскажу вам еще о других вещах, которые мы делаем сегодня. Затем, в конце я расскажу вам о том, что интересует меня больше всего. Я считаю, что это будет потрясающе движение вперед и повлияет на многие области науки. Итак, где же мы находимся сегодня? Это та работа, которая производится сегодня в моей лаборатории и частично в лаборатории New Taco.

По мере того, как мы продемонстрировали вам, что вы можете заставить жука достаточно хорошо поворачивать, контролировать его полет, контролировать частоту и достаточно неплохо контролировать все это. Мы хотим быть более конкретными с точки зрения типов мускул, которые мы можем контролировать и различных других вещей. Исследования, которые я вам продемонстрирую, они пытаются создать лучший интерфейс и понять биологические системы намного лучше. Позвольте мне с этой точки зрения говорить об этом исследовании.

Здесь реальный вопрос заключается в том, каковы же ограничения этой системы? Ограничения этой системы на сегодняшний день по мере того, как я вам ее демонстрировал. Первое ограничение: насколько поведение от насекомого к насекомому может повторяться? Оно может повторяться, но что менее повторимо – это, прежде всего вы должны осознать, что когда мы видим поворот, это насекомое отклоняется по отношению к горизонту влево или вправо. Вы никогда не видите, чтобы насекомое летело вниз головой. Насекомое имеет собственную балансировочную систему, т.е. когда я регулирую правую мышцу, он делает так, а когда левую – так относительно горизонта. У него есть определенный наклон влево, вправо и также отклонение по горизонтали и вертикали. Первая проблема состоит в том, насколько он будет отклоняться в зависимости от длительности импульса, от силы импульса по этим мышцам.

Второй вопрос, что этот мускул делает, т.е. я могу видеть большой мускул, который очень сильно меняет, но это не элегантный мускул, не те маленькие мускулы, которые пытаются сбалансировать немножечко, чтобы сделать очень мягкий контроль за полетом.

Следующий – глобальный вопрос, который я также упомяну. Вы должны осознать, что насекомое – это не робот, насекомое обладает своей собственной нервной системой, унаследованной у предыдущих поколений. И она несет в себе те адаптации, которые предыдущие поколения адаптировали. Они внутри. Это сложнейшая система, непонятная, хаотичная система и у него есть собственные приоритеты. Он притягивается визуально к цветам, противоположному полу.

Таким образом, это все те вызовы, которые мы должны решать. Давайте поговорим о вторжении в работу мускул. Давайте покажем вам 3 коротких истории типов результатов, которые мы получаем. Последняя история, о которой мы говорили несколько месяцев назад как раз на биологической конференции, где очень многие люди обсуждали этот вопрос. Это интересная история, потому что помимо того, что мы делаем с точки зрения элегантного контроля за полетом, выясняется, что мы смогли взять но себя некое определение того, что еще немцы в 40-е годы пытались определить. Они говорили, что движение этих жуков больше, чем просто движение мускул.

Давайте посмотрим на этих насекомых. Эти насекомые в своей системе, которую я описывал вам, имеют все эти маленькие мускулы, которые управляют движением крыла и, в частности, мускул, притягивающий крыло. В европейских архивах мы нашли, что в середине XIX века немцы производили диссекцию насекомых и назвали вот это мускул сгибающий крыло. Мы посмотрели на него и здесь мы начали исследовать анатомию на протяжении длительного времени. Он посмотрел на него и сказал: «Это мускул связан с этой маленькой функцией – склерит». Этот маленький склерит связан с другим мускулом, а он механически связан с основой крыла и поэтому он подумал, это очень странно, что вот этот мускул не имеет никакой функции в полете. Если он не имеет никакой функции, наверное, он имеет какую-то функцию с точки зрения корректировки полета. Что он сделал? Давайте посмотрим фильм.

Сначала он попытался стимулировать его непосредственно одним из наших стимуляторов, просто этот мускул. И когда он начал его стимулировать, вот это маленькое надбрюшие медленно изменяет свое положение, каждый раз, когда он кликает, он предлагает стимуляцию. Он подумал: «Очень интересно, этот мускул имеет очень четкий эффект». Первое, что он сделал (поэтому Хиро - потрясающий человек), он взял эту область в несколько насекомых и хирургически очень аккуратно удалил этот мускул, не удаляя склерит. Это очень сложная операция, которую он сделал. Он обнаружил, что если вы не удалите склерит, он будет просто летать по кругу, он летает нормально, но если вы удалите этот склерит, он может летать, но он нестабильно летает. Это означает, что недостаток этого маленького склерита влияет на его способность управлять полетом.

Это очень интересно. Мы взяли это насекомое, сделали небольшую воздушную установку, как труба для самолетов, дали ему визуальную стимуляцию. Вы можете увидеть на экране. Белые полосы, когда они двигаются влево, жук двигается налево, когда полосы вправо двигаются – жук тоже двигается направо. В то время, когда мы говорили жуку поворачиваться в этой искусственной среде, когда говорили ему, чтобы он двигался, мы записывали все значения его мышц и мы выяснили, что этот маленький мускул запускается во время поворотов. Только во время полета. Вот этот маленький склерит – демонстрация того, что эти маленькие мускулы используются именно во время поворота.

Таким образом, следующее, что мы сделали, это отследили движение мускулов. Вы можете посмотреть, это третий склерит. Мы посмотрели на него, на маленькую белую точку и затем пытались отследить высокоскоростной камерой. Этак камера очень быстрая, потому, что крылья двигаются очень быстро. Что мы делаем? – мы отслеживаем его по мере поворота, как мышечный склерит двигается и показывает механически, как мускул запускает склерит и склерит, фактически меняет свое положение для крыла. Эта мышца во время поворотов крыла касается этого склерита. Показывается размещение этой точки во время левого поворота, он втягивает его по мере того, как делает поворот. И, в конце концов, последняя часть испытания. Мы сделал это во время свободного полета. Мы приложили к нему стимул во время свободного полета, и когда мы стимулируем вот этот маленький мускул, склерит может очень хорошо контролировать это. Левое стимулирование этой мышцы отклоняет этого насекомого влево, а правое – отклоняет направо.

Таким образом, здесь вы видите один из подходов, как это можно делать, т.е. фактически вникнуть в эти маленькие мысли. Я покажу вам еще один подход, который мы только начинаем использовать. Это тоже очень мощные исследования и они имеют свои последствия.

Еще одна из вещей, которую люди считают шокирующей, это работа, которая сейчас пересматривается, изучается. Примерно в конце этого года она будет продемонстрирована публично. Я хочу продемонстрировать вам эту работу потому, что сейчас мы вторгаемся в то, что действительно становится чем-то большим и это вопрос, который я хочу задать всем вам. И я бросаю вам вызов, потому что когда ключевой спикер говорит, я в этот момент пытаюсь убедиться, что люди запомнят и зададут мне этот вопрос в конце, если это вас волнует.

Фундаментальная часть нашей работы, которую мы демонстрируем, это экстремальная миниатюризация вычислений коммуникаций. Мы достаточно хорошо этого достигли. Цифровая миниатюризация, ультра миниатюризация очень быстро связана с биологическими системами. Это некий пункт взаимосвязи. Это означает, что есть некое искушение перед всеми, даже теми, у кого есть хобби. И доступность подобных систем, очень дешевых систем в природе, где можете имплантировать различные типы биологических организмов, которые существуют вокруг вас.

Знаете, есть некоторые семантические последствия, т.е. те вещи, о которых мы должны подумать. Движение вперед даже сверх этого иными словами. Сейчас я пишу работу «должны ли животные стать запчастями?». Представьте себе, вместо радио контролируемого вертолета у вас будет локальный московский клуб радио контролируемых насекомых, потому что работу, которую я вам продемонстрировал, стоит примерно $40 с точки зрения портативного оборудования и может быть $100-150 с точки зрения базовой станции для контроля. Таким образом, минимальные инвестиции и вы можете сами создавать себе насекомых и можете создавать сумасшедшие вещи помимо насекомых. Двигаясь далее, вы подходите к некоторому этическому моменту, когда вы все это свяжете с быстро развивающимися вещами синтетической биологии, которыми наша лаборатория также занимается. Вы начинаете задавать себе вопрос. А можем ли мы начать производить различные странные вещи, которые будут смесью живых и неживых вещей. Вы начинаете добавлять контрольные сети к биологическим цепям. Это становится реально страшным. Т.е. это та область, над которой мы заинтересованы и в которой люди задают вопросы.

Давайте вернемся к веселым мультфильмам! Примерно 3 года назад мы отметили что-то очень интересное с этими насекомыми. Это Корнел отметил с бабочками также. Вот здесь вы видите личинка, куколка. Если вы возьмете куколку и введете в нее некоторые вещи, вот это – силиконовый микрочип, это также нейропроба, которая используется также, 50 микрон в диаметре. Вы видите кабель, затем микрофлюидная трубочка. Если вы вставите это в куколку, затем, когда он вырастает, он становится насекомым. В насекомое нельзя это вставить, потому что будет рассечение, но если вы встроите это в куколку, куколка закроется, закроет это в своей структуре. Когда вы смотрите на взрослое насекомое, у него уже чип встроен в голову. Это микросканированное изображение этого микрочипа в этом насекомом и нейроинтерфейс практически под панцирем. Это очень интересно, но может быть немного странно.

Здесь японские ученые провели исследования, они взяли целый микроконтроллер и имплантировали его в голову этого насекомого. И когда это развилось под его панцирем, это стало идеальной системой управления. Можно подсоединять батарейки, т.е. фактически вся система внутри этого насекомого под панцирем. Мы взяли те данные, не сильно даже их обрабатывали, потому что я не видел научной ценности в этом. Такая немного страшная информация в СМИ. СМИ естественно делает очень большой шум вокруг всего этого.

Примерно 1,5 года назад один из моих выпускников сделал наблюдение. Он сказал, давай-ка посмотрим, когда я смотрю на вот эти куколки, область, где растет глаз, она прозрачная. Панцирь прозрачный. Я могу видеть глаз, по мере того, как он растет, создается, фабрикуется. Таким образом, он сделал гипотезу, что если я посмотрю на это, я могу увидеть, что на этой стадии куколкообразования нейроны, которые соединяют глаз с оптическим нервом, эти нейроны, они формируют взаимосвязи на этом этапе.

Мне интересно, смогу ли я вставить некий интерфейс, который имеет отверстия с перфорацией, с электродами таким образом, чтобы эти нейроны проходили через нее, и мы могли бы записывать эту информацию из глаза. Это гипотеза. Это, фактически, то, что он создал. Как я уже сказал, это было на раннем этапе. Это перфорированный гибкий полимер, некий интерфейс (он был вставлен примерно здесь). Это взрослый глаз. Он был встроен в куколку, где та под лобовой костью. И что мы обнаружил, это было просто потрясающе, то сенсорные органы, которые были имплантированы в определенный период не слишком рано потому, что он умрет, не слишком поздно потому, что он не залечится, то вы получите потрясающее слияние. Вот вы видите куколка и вот взрослое насекомое. Глаз сформировался идеально. Вы получаете абсолютно слитно с его панцирем. Здесь, вы видите, антенна выходит с глазом.

Если вы вставите это в личинку, то глаз никогда не разовьется, не сформируется. Он будет либо без глаза, либо глаз будет без сетчатки и т.д. Если вы аккуратно посмотрите, то под электронным микроскопом вы увидите фронтальную часть интерфейса. Фактически, это созданный интерфейс. Это глаз с одной стороны и если вы посмотрите, процессы проходят через эти отверстия, т.е. мы все еще как-то исследуем. Мы должны как-то уменьшить размеры этих отверстий.

Здесь я хочу продемонстрировать, насколько это слито. Это самая последняя версия. Глаз великолепно сформирован. Это насекомое ведет себя нормально, т.е. поведенческие исследования были проведены, он ведет себя нормально. Т.е. с нормальным глазом и с имплантированным глазом. Он видит хорошо, он видит со всех сторон. Как хорошо он видит, мы еще точно не знаем, но знаем, что видит и реагирует. Таким образом, вы можете увидеть, как механически прочна эта система. Все эти насекомые развиваются очень успешно и становятся абсолютно нормальными. Вы видите, он счастливый, ползает по своим палочкам, общается с другими мальчиками, девочками, он всех видит и отлично.

Последняя вещь. Это, конечно, предварительные данные, но выглядят так, как будто мы начали проводить запись из этих каналов. Вы можете записывать световую нейронную информацию, которая передается нейронами от глаза и мы через этот интерфейс, фактически, можем видеть синхронно со стимулом. Мы можем видеть, что мы записываем нейронные события. Вот эти события очень конкретны. Можем ли мы что-то выбрать из этих нейронных событий, мы пока еще исследуем на данном этапе, но наиболее вероятно, что мы сможем записывать. И по мере того, как мы будем делать эти интерфейсы меньше и меньше (наноразмеры), тогда мы сможем собирать большое количество данных из глаз. Это моя мечта.

Это пример создания вот этого странного слияния. Взрослое насекомое уже рождается с этой штукой в нем, и мы можем использовать ее для стимуляции глаза. Это очень стабильно. Есть различные пути взаимодействия с этими сложными сенсорами в насекомых. Это полностью в нем и он живет полноценной жизнью. Это конечно мечта. Может быть, когда-нибудь мы сможем записывать в свободном полете, что видит его глаз, в то время, когда мы отслеживаем его движения или другие стимулы. Моя мечта продемонстрировать, что вы можете взять свободно летящее насекомое и собирать богатые сенсорные данные и записывать, и коррелировать их с информацией о полете.

Я хочу закончить двумя сумасшедшими вещами. Первая сумасшедшая вещь – сотрудничество, которое было профинансировано CFD. С первого дня они попросили нас, можете ли вы имплантировать топливную ячейку, чтобы они производили электроэнергию? Мы сказали: «Да, можем!» Итак, насекомые не едят глюкозу, но есть другие сахара, которые они поглощают для жизнедеятельности. Мы осознали, что вы можете взять глюкозную топливную ячейку, модифицировать ее. Она настолько хороша, что при имплантации в насекомое мы, фактически, получили позитивный результат. Вы можете имплантировать эти топливные ячейки и получить действующие топливные ячейки, которые живут фактически всю жизнь этого насекомого. Эти насекомые живут примерно месяц или полтора месяца. Большие жуки живут практически 2 года. Те, которых мы используем, живут в среднем 2 месяца, поэтому эти топливные ячейки работали очень хорошо на протяжении всего этого времени.

Идея, что мы встроим что-то, что будет производить электроэнергию из сахара, который производит этот жук. Здесь вы можете увидеть, что верхняя часть перфорирована, чтобы поступал воздух, т.е. кислород проходит через топливную ячейку, производится вода. Со стороны у нас есть энзимы, которые мобилизованы со стороны другого электрода и они берут глюкозу и воду и производят 2 электрона. Фактически, вы можете использовать его для того, чтобы что-то питать. Если вы посмотрите на него, это то, что я показывал вам раньше. Вот, это насекомое – живая батарейка, вот она прямо на панцире. В панцире есть отверстие, в которое врощена эта батарейка.

Что происходит? Это просто потрясающе, они производят электроэнергию. На данный момент времени мы оптимизируем эти энзимы. Они производят электроэнергию несколько недель. Несколько микроватт, конечно. 10-20 мкВт. Наиболее вероятно, что мы сможем до 100мкВт производить, но 100 мкВт это достаточно много энергии. Вы можете создать небольшой передатчик или приемо-передатчик. Фактически мы сейчас этим занимаемся, мы создаем систему, которая работает на нескольких сотнях микроватт. Потрясающи вещи вы можете делать с чем-то таким простым. Пару милливольт можно получить. Или несколько ячеек можно соединить, чтобы получить до 1В. Мы создали очень маленькие ячейки. Вы можете имплантировать их в насекомое.

У нас есть проект, который создает некую пыль для вашей кожи. Это еще одна идея, чтобы получать интерфейс для общения с вашим телефоном. Мы думаем, мы сможем делать это с меньшими насекомым. Например, домашняя муха, которая летает вокруг с этой батарейкой, и мы можем пользу из мухи извлекать. Сенсорная система, которую использует муха, некий внутренний гироскоп, для того, чтобы летать. Мы можем потрясающие вещи с этим гироскопом делать. Другие проекты, которые Джошуа ванн Клиф делает со стрекозами.

Что хочу оставить вам, это окончательная история. Она просто экстремальная моторизация, которой мы можем достигнуть при помощи технологий. Это позволяет нам совместно с быстро ускоряющимся пониманием биологических познаний, мы попадаем в некую зону, где мы пытаемся понять, а возможно ли это встраивать во все, а правильно ли это, чтобы дети встраивали это в жуков и расширяли диапазон того, куда мы встраиваем эти синтетические контроллеры.

Естественно, это этический вопрос, который также необходимо осмыслить, подумать. Мы движемся быстро, но и другие люди также начинают видеть, как это можно использовать. Мы проводили дискуссию. Позвольте мне закончить, поблагодарить вас за ваше внимание.

У нас недавно была беседа. Мы думали, давайте создадим микродвижение. Мы дискутировали с нашей группой, должны ли мы обучать людей в локальных хакерских сообществах, как работать с жуками и другими червями.

Итак, спасибо за то, что пригласили меня.

контакты

119072, Москва, Берсеневская набережная, 6, стр.3

+7 (499) 963–31–10
+7 (985) 766–19–25
do@digitaloctober.com