Сообщество - Лига Биоников
Добавить пост

Лига Биоников

66 постов 559 подписчиков

Популярные теги в сообществе:

Битва экзоскелетов!

Всем привет.

Хочу рассказать об одной очень интересной штуке, которая намечается в следующем году, а именно - Первая Битва Экзоскелетов!
Но обо всём по порядку.

Проект EXO FIGHTING на форуме " Армия 2019" представил опытный образец пехотного модуля, так разработчик называет свой боевой экзоскелет.

Вскоре, на своей страничке ВКонтакте EXO FIGHTING написали: "В виду полного отсутствия противников, мы начинаем постройку второй версии пехотного модуля с более совершенной системой управления."


Казалось бы - прекрасно, совершенствуйтесь, молодцы. Но тут появляется  Sk Al - mehanics, который заявляет: "Отсутствие противников? А вы искали хоть кого нибудь? Или опасаетесь нормальных соперников?"

Стоит заметить, что у гаражного мастера процесс подготовки идёт полным ходом и открыт зрителям: КАНАЛ Sk Al . Уже можно увидеть даже первые вариации обшивки. Сейчас уже ведутся работы по установке гидравлики!

Битва экзоскелетов! Киберпанк, Экзоскелет, Видео, Длиннопост

В то же время EXO FIGHTING пока не показали процесса создания своей боевой машины, ссылаясь на секретность и пока непонятно вообще ничего.


Кроме того уже разработаны первые правила, условия и параметры экзоскелетов!


Человечество уверенно шагает по пути техногенного развития, не оглядываясь и ломая преграда.Возможно именно эта битва положит начало новому виду боевого спорта - боям в экзоскелетах! . Кроме этих двух Первых Механизированных Рыцарей собирается ещё 2 скелета и, возможно, если не в этом году, то в следующем, количество участников удвоится, если не утроится.


Свежие новости по проекту вы можете узнавать в нашей группе ЭкзоМех и на YouTube-канале Александра.


За информационную поддержку большое спасибо группе обитель живущих.


Спасибо за внимание.

Показать полностью 1 1

Инструкция по модификации тела имплантами

Всем привет!

Человек вовсе не «венец природы». Во всех смыслах, в том числе и физическом. Поэтому многих так привлекает идея искусственных или естественных улучшений, наделяющих новыми и расширяющих имеющиеся возможности человеческого тела. Существует много разных направлений «улучшения человека», от приёма специальных веществ, временно повышающих силу, выносливость и восприятие, до генетического сортинга и сложнейших электромеханических имплантатов.

У идеи улучшения тела человека с помощью устройств есть немало сторонников и противников, апеллирующих к морально-этическим и социальным последствиям. Я не стану приводить здесь доводы «за» и «против», но многие из вас наверняка согласятся с утверждением, что сегодня далеко не каждый человек с воодушевлением воспримет предложение о внедрении в его тело чужеродного объекта. Всё же данная технология постепенно обкатывается, можно сказать, андеграундными исследователями. Данная видео инструкция показывает примерный процесс внедрения пассивного импланта.

Усилитель мышц голени

Всем привет!

Продолжаем рассматривать разные виды экзоскелетов и теперь это экзоскелет голени.

До этого уже было:
1. Инструкция по сборке простого экзоскелета (часть 1)

2. Инструкция по сборке простого экзоскелета (часть 2)

3. Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1)

4. Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2)

5. Делаем пневмомускулу.

6. Нейропривод

7. Активный экзоскелет-позвоночник

А теперь к усилителю!

Устройство представляет собой усилитель мышц голени (голеностопа), который работает по принципу аккумулирования энергии в пружине.

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

Устройство состоит из стопы (красный цвет), фиксатора икры (черный цвет), плюсна (черный цвет, находится в контакте с полом) и пружины (бирюзовый цвет). Нога (синий цвет) прикрепляется к устройству при помощи ремней (серый цвет). Между ногой и фиксатором икры желательно поместить кусок войлока, чтобы фиксатор не натирал ногу.

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

Стопа может вращаться относительно фиксатора икры. Ось вращения показана на рисунке, она совмещена с осью вращения стопы относительно голени (лодыжка).


В ненапряженном положении пружина находится в сжатом состоянии. Стопа оттянута. При натяжении стопы «на себя» пружина растягивается и создает силу, которая стремиться оттянуть стопу.


Плюсна может свободно вращаться (натягиваться на себя и от себя). Таким образом можно стоять на месте и ходить. Однако можно изготовить устройство с жесткой, не вращающейся плюсной. Такая конструкция будет менее удобна при ходьбе и стоянии, однако может передать больше силы за счет использования большего рабочего хода пружины.


Устройство не заменяет силу, которую создают мышцы агонисты голени, а именно увеличивает ее, дает прирост силы к ней. При этом маневренность движений сохранятся практически полностью.


Схема работы следующая:

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

I – Момент полета (падения). Человек прыгает с высоты, либо с предыдущего прыжка.

II-III – Момент касания. Работает носок ноги. С оттянутого положения он переходит в горизонтальное.

III-V – Растяжение пружины. На этом периоде к силе икроножных мышц прибавляется сила от пружины. Также на данном этапе происходит гашение усилия падения (амортизация). Сила от пружины берет часть нагрузки на себя. В положении V пружина максимально растянута.

V-VIII – Сжатие пружины. Икроножные мышцы сокращаются и дают силу на прыжок. К этой силе прибавляется сила от сжатия пружины. Следовательно сила отталкивания увеличивается.

VIII-IX – Доработка носком. В этот момент идет окончательное доталкивание за счет оттягивания носка. Это доталкивание задает направление полета стопы (в совокупности с работой руками, отклонением корпуса и работой мышцами бедра). Также оттянутые носки являются следствием правильной работы при отталкивании во время прыжка.


Выбор основных размеров


Для определения момента было составлено уравнение момента относительно точки вращения стопы относительно голени:

M=d∙F, где d – плече, F=k∙x – сила, создаваемая пружиной.

k – жесткость пружины, х – растяжение пружины.

Далее необходимо было получить зависимость момента М от угла поворота ω.

Зависимость длины плеча от угла поворота:

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

Зависимость растяжения пружины от угла поворота:

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

, где Н – длина пружины в ненапряженном состоянии.


Общее уравнение момента в зависимости от угла поворота:

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

Далее составлен график зависимости момента от угла поворота (в радианах):

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

Из этого графика я выяснил, что наиболее оптимально использовать конструкцию при угле поворота от 60◦ до 100◦.


Опытный образец был спроектирован при помощи системы CATIA V5 R19. Были рассчитаны прочностные характеристики его деталей. Материал корпусных деталей – сталь 3. Толщина листа из которого были изготовлены эти детали – 2 мм.

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост
Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост
Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост
Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост
Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

ТЕСТЫ

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

После создания конструкции было выявлено несколько ошибок:


— пружина оказалась очень жесткая (2000 н);

— ось шарнира находится дальше (относительно пятки) чем ось сустава лодыжки примерно на 10-15 мм;

— длина футплейта не достаточна для того, чтобы стопа полностью встала. Носок ноги свисает с футплейта (примерно на 15 мм), что создает некоторый дискомфорт;

— не эргономичная геометрия резинового буфера носка. Необходимо сделать более округлые формы и больший радиус кривизны;

— в зоне А имеется концентрация усилия (реакция) на голень.


В целом опытный образец показал, что конструкция работоспособна. Вес конструкции (на одну ногу) 3 кг.

Усилитель мышц голени Экзоскелет, Бионика, Киберпанк, Длиннопост

Спасибо за внимание.

Показать полностью 14

Активный экзоскелет-позвоночник

Всем привет.

Давно не было что-то постов про самодельные макеты и прототипы экзоскелетов. Надо чуть поправить сие.

Напомню что до это было уже выложено несколько инструкций.

1. Инструкция по сборке простого экзоскелета (часть 1)
2. Инструкция по сборке простого экзоскелета (часть 2)
3. Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1)
4. Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2)
5. Делаем пневмомускулу.

6. Нейропривод

Всё это канеш далеко до того что нужно, но хоть что то.

Теперь же попробую рассказать как делается прототип экзоскелета позвоночника. Причем активного, то есть с приводами. 

Первый пассивный вариант был так себе, но позволил определить что вообще нужно и как это должно выглядеть. Делался из говна, палок и синей изоленты. На нем вместо приводов была пружина, которая пронизывала весь позвоночник и возвращала его в нормальное стоячее состояние. Выглядело это вот так.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

Позже я решил немного улучшить тот пассивный макет, добавив туда приводы, которые по сути играли роль пружин переменной жесткости. Каркас почти не поменялся, но делался с нуля. Все тот же широкий алюминиевый профиль 40 на 20 мм. Широкий он потому нужна большая площадь передачи усилия в спину и от спины в скелет. Если делать из узких элементов то где то такой скелет обязательно будет больно врезаться в спину.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

Дабы чуть по экономить место я решил клапана и часть элементов впилить внутрь каркаса. Также было решено отказаться от массивных подшипников. Все вращение осуществлялось на стальных уголках, через которые были продеты болты на на 6 мм.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

На другой стороне ставим блокировочные элементы. Они нужны чтобы позвоночник гнулся только в одну сторону. На самом деле они поставлены немного под углом и это позволяет гнуться позвоночнику немного и в обратку. Блокировочные элементы сделаны из профиля 20 на 20.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

Смотрим чтоб всё хорошо сгибалось, но при этом в обратную сторону срабатывал стопор. Спина гнется в обратную сторону, но лишь чуть и это скорее нужно для более точного обхвата и передачи формы спины.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

Устанавливаем в пропилах клапана. Клапана у меня всегда одни и те же -  от полуавтоматической сварки. Уже много лет показывают себя очень хорошо и спокойно держат до 6-7 атмосфер. Управляются с 12 вольт и имеют хорошую обмотку в отличии от более мелких которые греются при долгой работе.
Сейчас им уже найдены более лёгкие аналоги.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

Из каждого клапана выходит по 2 трубки на 6 мм. Изначально думалось ставить 3 привода поэтому там стоят 6 клапанов, но в итоге все сократилось до 1 общего привода и нужно было всего 2 клапана - на впуск и выпуск воздуха. Остальные клапана позже снял.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

Теперь самое важное - приводы. В качестве приводов тут лучше всего подходили мои пнемомускулы так как они по сути и являются пружиной с изменяемым коэффициентом жесткости. Жесткость тут напрямую зависит от давления.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

Приводы протягиваются от самого верхнего позвонка и до низа. Кривость тут потому что болты пока не затянуты - нужно же всё настроить и подогнать. Важно чтобы приводы в расслабленном состоянии позволяли нормально сгибаться позвоночнику.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

Добавляем пневматику, состоящую из мелкого компрессора, ресивера, модуля реле (для управления . Роль накопителя тут играла роль та мелкая бутылка) Давление мелкое и нужно было что-то лёгкое, так что вот такое решение было оптимальное.
Крепиться всё это добро должно портфельными шлейфами. Тут чем больше, тем лучше, но 4 хватило бы.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

В итоге получилось вот такое. Модуль реле тут лучше видно. Вон это 4 синих блока. Работать это должно от внешнего источника ибо прототип и нужно ещё пилить и пилить.

Активный экзоскелет-позвоночник Бионика, Робот, Киберпанк, Экзоскелет, Робототехника, Трансгуманизм, Видео, Длиннопост

А вот небольшое видео с тестом гибкости и как оно вообще в живую выглядит.  К сожалению, я так и не довёл всё до конца и пришлось этот позвоночник разобрать. Всё это весело примерно 1.5 килограмма. Может чуть больше, может чуть меньше.

Вроде бы всё.
Спасибо за внимание.
Не забываем подписываться на сообщество
А ещё есть дискорд https://discordapp.com/invite/pMZN7TM !

Показать полностью 11 1

Сеттлеретика. Наука о оцифровке сознания.

Всем привет. Сегодня я хочу вам поведать о новой необычной науке о постепенной оцифровке живых существ, которая не требует их смерти - Сеттлеретике

Сеттлеретика. Наука о оцифровке сознания. Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Космос, Бессмертие, Видео, Длиннопост

«Человек смертен. Мало того, он внезапно смертен», утверждал герой знаменитого романа Михаила Булгакова. Современного человека опасности подстерегают практически повсюду. И чем дольше существует наша цивилизация, тем больше люди задумываются о том, какой хрупкий наш мир и каждая отдельная жизнь в нем.


Человечество может погибнуть от эпидемии неизвестного заболевания, или после столкновения Земли с огромным метеоритом. Непродолжительная и хрупкая человеческая жизнь, которая может существовать только в узких границах физических параметров (гравитация, содержание кислорода, различные виды излучения), оказывается абсолютно непригодной для освоения далекого космоса. Впрочем, для освоения Луны и Марса она тоже мало пригодна. Представляете, как бы упростились космические полеты, без громоздких скафандров и систем жизнеобеспечения? А бывает, что отдельный человек ценен сам по себе для всего человечества: его интеллект, его передовая научная мысль, его лидерские качества. Но и ему на голову может упасть кирпич;)


Выход из этой ситуации дает новая наука сеттлеретика—наука о переселении сознания и личности человека из старого или мертвого мозга в резервную систему. В качестве резервной системы ученые предлагают использовать или молодой и здоровый мозг биоклона или кремниевый мозг киборга. Само слово «сеттлеретика» происходит от английского settler – переселенец. Эта новая наука пытается решить две задачи: чтение информации о сознании и личности из человеческого мозга (uploading) и запись информации на другой носитель (downloading).



Небольшой рассказ о этой науке.

А теперь подробней.


Что переселять?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать принципы кодирования. Точно этого никто не знает, однако есть гипотезы и экспериментальные данные, позволяющие их оценить на разных функциональных уровнях. Начнем с нижнего уровня — с нервной клетки.


Не исключено, что для рассматриваемого проекта наиболее интересна модель работы нервной клетки и внутриклеточных уровней, которую построил доктор биологических наук Е. А. Либерман в 1965— 1990 гг. Согласно этой модели, внутри нейрона действует «молекулярная вычислительная машина», анализирующая входящую информацию. Программы такой машины закодированы структурой ДНК, а в результате ее работы нейрон вырабатывает последовательность электрических импульсов и веществ-медиаторов, передающих информацию посредством мембраны в другие нейроны или на управляющие органы.


Следующий уровень — межнейронные взаимодействия и популярная ныне среди нейрокомпьютерщиков гипотеза памяти с реализацией в виде сети так называемых «искусственных или формальных нейронов». На этом уровне, согласно концепции нейробиологов Г. А. Вартаняна и А. А. Пирогова, главный информационный элемент, «единица» нейрокода, — интервал времени между импульсами.


Самый верхний уровень — мозг как единое целое, о поведении которого судят с помощью различных энцефалограмм и томограмм, причем некоторые результаты удается трактовать в рамках теории самоорганизующихся систем. Например, в 1994 г. И. Пригожин упоминал работы, из которых следует, что "в стадии глубокого сна в активности головного мозга обнаруживается детерминистический хаос с фрактальным аттрактором в пятимерном пространстве».


Итак, попробуем построить технологическую схему «сквозного» согласованного нейрокодирования. На разных уровнях оно осуществляется следующим образом: в неокортексе в целом — аттракторами фазового пространства и игрой автоволн электромагнитных и химических «полей» мозга; в нейросети — межимпульсными интервалами; в мембране — структурой проводящих ионных каналов; в теле нейроклетки — активностью клеточных структур, в ядре нейроклетки — строением ДНК. Если эта схема верна, то процесс расшифровки сознания может перейти в научно-техническую плоскость.


Как переселять?

Вообще-то есть сведения (см. «Технику — молодежи», 1997, № 11) о том, что нейропротезами уже пытаются лечить спинномозговые травмы: врачи либо хотят управлять обездвиженными мышцами с помощью внешнего миникомпьютера либо вживляют в поврежденный участок спинного мозга микросхему. Но такие «вживления» для заявленного проекта — грубая и недостаточная полумера. Нужно расшифровывать информацию, а потом ее заново кодировать в новом носителе. Задача осложняется тем, что хочется не просто создать информационную копию, а обеспечить непрерывность жизни пересаживаемой личности.


Однако необязательно передавать информацию вовне из черепной коробки. Можно потихоньку создавать новый мозг, постепенно заменяя естественные нейроклетки искусственными и записывая в них всю текущую информацию. (Начало работ по моделированию искусственной мембраны, которая функционально подобна естественной и обучается в процессе жизни организма, описано, например. Л. Д. Бергельсоном.)


Если же речь идет просто о съеме информации с работающего мозга, то пригодятся томографы, благо их разрешающая способность уже достигла 0,05 мм2. Этого разрешения достаточно, чтобы наблюдать, например, за электрической активностью нервных клеток зрительного центра. Скорее всего, для съема кода межимпульсных интервалов нужно построить нейротомограф, работающий на уровне собственных резонансных частот нервов (дендритов и аксонов), по электромагнитному излучению которых можно попытаться рассчитать передаточные функции тел нейронов как «черных ящиков». Здесь следует учесть, что, по оценке автора настоящей статьи, гипотетическая собственная частота нервов должна быть порядка 10^13—10^15 Гц, то есть лежать на границе радио- и оптического диапазонов, и поперечные электромагнитные волны будут гаситься водно-липидной средой мозга.


Но даже если снять всю электрическую активность мозга-донора и записать ее в мозг-реципиент, то все равно нет гарантии точной передачи смысла информации. Нейроструктура мозга-реципиента, в том числе и клонированного от организма-донора, может отличаться от структуры «переселенца». Привести их в соответствие удастся, если мозг действительно представляет собой самоорганизующуюся среду. Тогда принципом «переселения» станет определение и передача параметров уравнений, описывающих динамику мозга «переселенца» как единого целого.



Куда переселять?

Первое, что приходит в голову, — это электронно-вычислительная машина. И наш академик В. М. Глушков, и американский профессор А. Болонкин считали, что развитие промышленности достигнет необходимого уровня к 2020—2035 гг.


Возможно, игра «на равных» компьютера «Дип Блю-2» в матче с экс-чемпионом мира по шахматам Гарри Каспаровым показала, что по порядку величины возможности человека и компьютера сравнялись. «Дип Блю-2» имел 160*109 компьютерных ячеек, анализируя за секунду 200*106 ходов (160*109*200*106=32*10^18), в то время как человек задействовал (1—2)*10^11 нейроклеток-ход/с. Тогда один «ячейко-ход» человека соответствует (0,8— 1,6)*108 машинных «ячейко-ходов». При средней «тактовой частоте» мозга 10 Гц (альфа-ритм) емкость нейрона оказывается не менее 1—2 Мб.


Как известно еще с середины семидесятых, например из работ американского нейрофизиолога В. Маунткастла, неокортекс построен из мини-колонок — вертикальных групп из 110 нейронов, с большим количеством связей по вертикали и малым по горизонтали. Миниколонки собраны в 600 тысяч макроколонок неокортекса. Мини-колонка управляет памятью в 220 Мб, макроколонка — в 220 Гб, а весь неокортекс — в 132 Тб. При этом производительность эквивалентного компьютера должна быть 1018 байт в секунду. Много это или мало? Примерно столько будет иметь машина с 1000 параллельно расположенными процессорами с тактовой частотой 1 ГГц, которые IBM обещает начать выпускать в 2002 году. Предел же производительности твердотельной электроники — 10^21 байт в секунду.


Однако пересадка сознания возможна не только в нейрокомпьютер, но и в носитель биологического происхождения. Успехи в генной инженерии и клонировании млекопитающих показывают, что серийное производство носителей с достаточно сложным строением, чтобы принять пересаживаемое сознание, дело не такого уж далекого будущего.


Не исключено, что к середине XXI века станет практически возможным регулярное «переселение» личности и сознания человека из стареющих организмов в молодые тела-биоклоны либо с помощью промежуточного нейрокибернетического «мозга-носителя», либо в результате прижизненного симбиоза и параллельной работы организма-оргинала и организма-дублера. Более того, сетевая организация виртуально бессмертных личностей может привести, по законам синергетики, к возникновению планетарного сверхмозга с общепланетарным сознанием.


А вот лекция самого автора это науки о ней.

Автора Сеттлерики зовут Корчмарюк Ян Илларионович
его вк https://vk.com/id83175417

Спасибо за внимание. Не забываем подписываться на сообщество.

Показать полностью 1 2

По-простому о нейроинтерфейсах. 2 часть

Продолжение
Первая часть тут.

По-простому о нейроинтерфейсах. 2 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Основная масса протезов с управлением от нервных сигналов не имеют обратной связи, но есть модели и с реализацией частичной обратной связи.


После ампутации конечности в организме остаются двигательные нервы, которые ее контролировали. Остатки нервов можно хирургическим путем перенести на маленький участок какой-нибудь крупной мышцы (это и называется реиннервацией). Например, к большой грудной мышце, если речь идет об ампутированной руке. В результате человек думает, что надо бы пошевелить пальцем. Мозг отправляет сигнал участку грудной мышцы, к которой присоединили нерв, шедший раньше к пальцам. Сигнал фиксируют электроды, которые отправляют импульс по проводам в процессор внутри роботической руки. Тут помогает электромиография. Эта технология позволяет регистрировать разность электрических потенциалов, возникающих при работе мышцы. Она улавливает движение реиннервированного участка грудной мышцы, после чего сигнал передается к нужной части протеза, и эта часть двигается.

Аналогичным образом осуществляется целевая сенсорная реиннервация. Она нужна для того, чтобы при помощи протеза человек мог чувствовать прикосновение, тепло или давление. Тут все в обратном порядке. Хирург перешивает уже оставшийся чувствительный нерв к участку кожи на груди. А сенсоры на протезе передают сигнал от прикосновения к этому самому кожному участку. И человек испытывает тактильные ощущения.

Первым пациентом, получившим эту «целевую реиннервацию», был Джесси Салливан, инженер-энергетик, который потерял обе руки из-за электрических ожогов. После того, как нервы рук были перенаправлены на его грудные мышцы, Салливан смог управлять протезными руками, просто думая о действиях. Но, к всеобщему удивлению, он также почувствовал, когда его груди коснулись. Будто бы коснулись его рук. Оказалось, что перенаправленные нервы вросли в кожу груди, и его мозг интерпретировал сенсорные сигналы в исходящие из его руки. Отдельные участки груди отвечали за касание ладони, другие же за касания пальцев и предплечья.

По-простому о нейроинтерфейсах. 2 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Но применение нейропротезов в медицине не ограничивается только управление моторикой и частичным восстановлением слуха. Немаловажной областью является восстановление зрительных систем.

По-простому о нейроинтерфейсах. 2 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Миниатюрная камера, установленная на очках, используется для захвата изображения. Затем эти изображения анализирует портативный процессор и преобразует в электронный сигнал. Импульсы сигнала транслируются на имплантат по беспроводной сети через радиочастотные катушки. Полученный сигнал передается в электродную решетку, управляющую нервными элементами сетчатки (то есть биполярными и ганглиозными клетками). Именно здесь начинается обработка сигнала, и далее интегрируется, когда он проходит через зрительный нерв на зрительную кору для окончательного восприятия визуального изображения. Общая методика заключается в электрическом стимулировании зрительных путей с помощью протеза зрения или «бионического глаза». Суть стимуляции — в вызывании активности нейронов на участке, который остается функциональным независимо от основной причины слепоты.


Развлекательная и игровая индустрии. С 2012 года произошел бум НКИ в игровой индустрии: от «перетягивания каната», а точнее, шарика в устройстве MindBall до управления шариком в тубе в Star Wars Force Trainer. К сожалению, многие девайсы в этой категории используют название нейроинтерфейса, не имея с ним ничего общего. В некоторых считывается напряжение лицевых нервов, другие измеряют напряжение на самой голове, не доходя до нейронов. В целом, большая часть устройств в этих сферах применяют интригующую приставку «нейро», но в действительности не используют сигналы мозга.

Принцип работы НКИ

На данный момент существует 2 пути реализации работы нейроинтерфейсов: через дешифровку сигналов мозга и через двойную шифрацию сигнала.


Прямая дешифровка однозначно более перспективный путь, но и многократно сложнее в реализации. На данный момент, несмотря на то что общие принципы работы контуров мозга более-менее изучены, более сложные структуры и их алгоритмы изучены не очень подробно и не пока не известно как можно «загружать» нужную информацию в нужные узлы или же дублировать их электронным аналогом.

По-простому о нейроинтерфейсах. 2 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Поэтому аналитическая дешифровка и затруднена, хоть и возможна, что можно увидеть в самых современных проектах . Это протезы с ОС, о которых написано выше, усилители памяти, контролеры эмоций и «привязанностей» .

По-простому о нейроинтерфейсах. 2 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Исследователи из Иллинойского государственного университета создали чип, имплантируемый в мозг, способный автоматически замерять уровень дофамина в организме и давать команду на выработку дополнительной дозы, если уровень находится ниже заданного. Проверенный пока на мышах, имплантат в перспективе может сильно облегчить жизнь людям с заболеваниями, связанными с недостаточной выработкой нейромедиаторов.


Дофамин – это один из нейромедиаторов, веществ, посредством которых осуществляется передача электрического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани. Он является одним из химических факторов внутреннего подкрепления и служит важной частью «системы вознаграждения» мозга, поскольку вызывает чувство удовольствия (или удовлетворения), чем влияет на процессы мотивации и обучения.

Ранее считалось, что дофамин является главным химическим веществом, связанным с удовольствием. Однако недавние эксперименты показали, что он участвует в обучении методом проб и ошибок, вырабатываясь, когда ожидание результата оправдывается его наступлением.

Дофамин играет немаловажную роль в обеспечении когнитивной деятельности. Его недостаточность передачи приводит к повышенной инертности. Подобные нарушения – типичные симптомы, например, болезни Паркинсона.

В отличие от аналогов-имплантатов, которые измеряют прохождение нервных сигналов для оценки количества содержания дофамина в организме, новый чип измеряет непосредственно концентрацию химического вещества. Чип работает по принципу термостата, который меряет температуру, и в случае отклонения включает или выключает отопление.

Сейчас пациентам прописывают лекарства, повышающие уровень нейромедиаторов, однако постоянное отслеживание этого уровня и употребление соответствующей дозы связано с определёнными трудностями. Использование автоматики позволит устранить эти проблемы.

Чип использует электрод из углеродного волокна для измерения pH и уровня дофамина. При понижении его уровня ниже критического он отправляет электрический импульс в нужные клетки, стимулируя выработку. Создатели устройства утверждают, что его можно запрограммировать на работу не только с дофамином, но и с другими нейромедиаторами.

Среди проблем, которые необходимо решать – источник питания для чипа и обход трудностей, связанных с отторжением организмом имплантатов, но этот чип уже сейчас может «принудительно» стимулировать мозг на выработку «гормона удовольствия»

Все же несмотря на все трудности некоторыми результатами подобных работ мы можем воспользоваться уже сейчас.


Моделирование работы мозга человека — задача, выполнить которую ученые смогут только в отдаленном будущем (если вообще смогут). Отобразить в цифровой модели все эти миллиарды соединений между нейронами, а также смоделировать обмен информацией пока никому не под силу.Но это касается мозга человека. А вот упрощенную модель мозга простейшего червя-нематоды уже создали. Дело в том, что нематода — очень простой организм, состоящий всего из 900 с лишним клеток. Нервная система червя состоит из 302 нейронов. Взаимодействие между отдельными клетками и системами давно описано, поэтому создать цифровую копию относительно несложно (по сравнению со сложностью моделирования в цифре более сложных организмов). Код, или даже скорее цифровую копию нервной системы, мы можем загрузить в робота, и он будет работать уже на биологических алгоритмах.

ОЦИФРОВАННАЯ НЕМАТОДА

https://github.com/nategri/nematoduino

По-простому о нейроинтерфейсах. 2 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Удивительно, но без всяких дополнительных инструкций робот сможет самостоятельно передвигаться, причем поведенческие паттерны робота схожи с аналогичными паттернами обычного червя. Предположительно в перспективе можно будет оцифровать и что-то более сложное и также просто загрузить в нужное шасси.

При двойной шифрации, которую в основном и используют, не пытаются определить что именно значат каждый сигнал, а просто, собирая статистику таких сигналов, выделяют его и маркируют под определенную задачу. Такие интерфейсы наиболее хорошо отработаны, повторяемы в реализации и относительно распространены.

По-простому о нейроинтерфейсах. 2 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Технологии таких интерфейсов настолько хорошо развились что уже доступны для репликации почти каждому.

http://brainduino.com/

https://github.com/brain-duino

По-простому о нейроинтерфейсах. 2 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Спасибо за внимание. Не забываем подписываться на сообщество.

Показать полностью 7

По-простому о нейроинтерфейсах. 1 часть

Всем привет!
Продолжаем.

Очередные технологии "Юного техника" за 1972 и в этот раз нейроинтерфейсы


До недавнего времени мечта о возможности контролировать окружающую среду «силой мысли» была в области научной фантастики. Однако продвижение технологий принесло новую реальность: сегодня люди могут использовать электрические сигналы активности мозга, чтобы взаимодействовать с ними, влиять или изменять их среду. Технология интерфейса «мозг—компьютер» или нейрокомпьютерных интерфейсов сможет позволить людям, неспособным говорить и/или использовать свои конечности, снова общаться или управлять вспомогательными устройствами для ходьбы и манипулирования объектами . Пользователь и нейрокомпьютерный интерфейс ( далее НКИ) работают вместе. Пользователь после периода обучения начинает генерировать сигналы мозга, которые кодируют намерение, а НКИ, также после обучения, обнаруживает эти сигналы, декодирует и переводит их в команды на устройство вывода, которое выполняет намерение пользователя.

По-простому о нейроинтерфейсах. 1 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Если выбирать трех самых влиятельных исследователей в истории разработки нейроинтерфейсов, то это будут Филипп Кеннеди, Уильям Добелл и компания «Кибернетикс».


Невролог Филипп Кеннеди первым внедрил НКИ в мозг обезьяны в 1987 году, а в 1998 году — в мозг человека. После запрета ставить эксперименты над людьми, Кеннеди вживил электроды в собственный мозг, а затем удалил их после нескольких дней успешных тестов. Врач и исследователь Уильям Добелл  в 2002 году частично вернул зрение пациенту с помощью нейроимпланта. Система НКИ Добелла включала в себя черно-белую камеру, дальномер и компьютер весом в пять килограмм, соединенный с электродами в коре головного мозга. Этого было достаточно, чтобы пациент проехал за рулем машины по парковке. После гибели Добелла в 2004 году пациент снова потерял зрение.В 2005 году компания «Кибернетикс»  добилась впечатляющих результатов по вживлению НКИ в человеческий мозг, который позволил пациенту управлять роботизированной рукой.


НКИ бывают трех видов, каждый из которых определяется способом передачи сигналов.


1. Инвазивные интерфейсы предполагают вживление электродов в мозг и обеспечивают прямую нейронную связь. Несмотря на высокую эффективность и чистоту сигнала, у этого вида есть серьезный недостаток — со временем нейроны теряют чувствительность, и для продолжения использования приходится устанавливать их вновь уже в другом месте.


2. В полуинвазивных нейроинтерфейсах электроды прикрепляются к поверхности серого вещества.

По-простому о нейроинтерфейсах. 1 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

3. В неинвазивных — электроды устанавливаются на голове методом электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Благодаря этому нет ограничений, связанных с потерей чувствительности, однако есть другие недостатки: продолжительность установки, смещение по мере использования, необходимость обновлять проводящий гель и невозможность прикрепить электрод к нужной группе нейронов. Из-за этих особенностей системам неинвазивных НКИ нужно обучаться определять сигналы каждого конкретного пользователя.

По-простому о нейроинтерфейсах. 1 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Для чего используют НКИ?


1.Наука. Открытие сигналов мозга и их связь с деятельностью человека в свое время получило научный вес, сравнимый с исследованиями ДНК и расшифровкой генома человека. До сих пор научное сообщество познает работу мозга через его электропроводность, и каждый год происходят новые открытия.


2. Медицина.. Нейропротезы считаются стандартным методом решения проблемы потери слуха.

Самый популярный и самый первый по времени разработки протез такого типа— кохлеарный имплантат. В 1748 году Бенджамин Уилсон использовал лейденскую банку, чтобы стимулировать слух у глухой женщины. В 1957 году два французских врача имплантировали во внутреннее ухо пациенту устройство, которое непосредственно стимулировало слуховой нерв. Вскоре после этого в 1961 году доктор Уильям Хаус разработал первый кохлеарный имплантат с одноканальными электродами. Затем в конце 1970-х были разработаны имплантаты с многоканальными электродами. Использование многоканального электрода позволило создать более сложный и реалистичный сигнал, за счет стимуляции улитки. Имплантат состоит из внешней части, которая находится за ухом, и внутренней, которую хирургически помещают под кожу. Имплантат состоит из следующих устройств:

По-простому о нейроинтерфейсах. 1 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

Микрофон и речевой процессор (внешнее устройство) принимают звуковые сигналы от внешнего мира и передают информацию в приемник/стимулятор (внутреннее устройство), который соединен с электродной решеткой. Имплантат не восстанавливает нормальный слух, зато помогает понять речь окружающих. Кохлеарный аппарат сильно отличается от слухового аппарата тем, что слуховые аппараты усиливают звуки, чтобы их можно было обнаружить поврежденными ушами. Кохлеарные имплантаты обходят поврежденные участки уха и непосредственно стимулируют слуховой нерв. Сигналы, генерируемые имплантатом, отправляются через слуховой нерв в мозг, который распознает их как звук. Слух через кохлеарный имплантат отличается от обычного слуха и требует времени для изучения или переучивания. Благодаря имплантату люди могут понимать речь других людей и звуки окружающей среды. Текущей областью исследования является разработка полностью имплантируемого устройства. Для воплощения этого в реальность нужно, чтобы микрофон был малым и очень чувствительным. Кроме того, аккумуляторная батарея должна иметь достаточно долгий срок службы и самозаряжаться, а вся система должна быть достаточно мала, чтобы полностью имплантироваться.


На подходе управление экзоскелетами и роботизированными протезами рук и ног.

По-простому о нейроинтерфейсах. 1 часть Нейроинтерфейс, Киберпанк, Бионика, Трансгуманизм, Экзоскелет, Мозг, Длиннопост

(к пикче - Узловые сенсоры располагаются в местах сгибания механических пальцев. Контактные сенсоры — сенсоры, контактирующие с предметами.)


Через 2 дня вторая часть. А пока подписываемся на сообщество и спасибо за внимание.

Показать полностью 5

Привод VAMP

Помимо наших классических пневматических мускулов есть ещё один привод с похожими свойствами и функционирующий как человеческая мышца. Это привод типа VAMP.

Привод VAMP Привод, Робот, Экзоскелет, Бионика, Вакуум, Пневматическое оружие, Видео, Длиннопост

Созданный сотрудниками Гарвардского университета актуатор из эластичного материала имеет ячеистую структуру. Полости в нем соединены с вакуумным насосом, который, откачивая из них воздух, заставляет всю конструкцию сокращаться. Форма и расположение ячеек обеспечивают равномерное сокращение по всей длине эластомера.

Изменяя конфигурацию и положение полостей, можно добиться линейного, скручивающего, сгибающего движений или их комбинаций Это позволяет приводам, названным VAMP (vacuum-actuated muscle-inspired pneumatic structures, приводимые вакуумом и вдохновленные мышцами пневматические структуры) сокращаться подобно настоящей мышце.

Привод VAMP Привод, Робот, Экзоскелет, Бионика, Вакуум, Пневматическое оружие, Видео, Длиннопост

В силу своей конструкции «робомышцы» безопасны в использовании: они поглощают удары, продолжают работать при двухмиллиметровом повреждении и в случае поломки просто перестают работать, не лопаясь, не загораясь и не оставляя острых краев.


В общем это пневматика наоборот, т.е. работает от вакуума..

Показать полностью 2 1
Отличная работа, все прочитано!