Ожившие технологии

Благодаря более детальному изучению модификации клеток можно будет выращивать заплатки для поврежденного человеческого сердца.
Популярно

Как биология помогает прогрессу в хранении информации и роботехнике.

В 2012 году Кевин Кит Паркер и его коллеги из Гарварда создали искусственную медузу. Состояла она из силикона и приводилась в движение сердечными клетками крысы, которые ученые стимулировали электричеством. Разработка получила название медузоид и двигалась она как настоящая. С тех пор биология и кибернетика шагнули вперед: ученые создали настоящих – пока очень маленьких – киборгов.

В июле 2016 года ученые из университета Case Western Reserve презентовали миру биогибридных роботов. Они отличаются от обычных механических наличием клеток живых организмов, а от движимых клетками сердец крыс – большей сопротивляемостью окружающей среде, самостоятельностью и работоспособностью. Новый кибернетический организм построен из частей, напечатанных на 3D-принтере, и клеток морского слизня. Если поместить его в электрическое поле, он ползет по земле, как черепаха. «Когда мы стимулируем эти клетки, наш робот начинает двигаться», – рассказывает Вики Вебстер, одна из исследователей. Кроме того, естествоиспытатели обернули робота слоем кожи этого же животного, обеспечив защиту от неблагоприятных факторов окружающей среды. Ученые надеются, что смогут наладить управление группой таких организмов при помощи интерфейса мозг-компьютер, передавая сигналы из мозга человека напрямую к мускулам робота.

биороботы_внутренняя2

В то же время Кит Паркер представил свою новую разработку – биомеханического ската. Принцип его действия аналогичен медузе – те же силикон и мышцы крысиного сердца, но в этот раз ученые решили добавить скелет из золота, который придал скату большую жесткость. Киборг весит всего 10 г, его длина – 16 мм. При помощи генной модификации его научили реагировать на световые импульсы. Ученый называет этого биоробота если еще не организмом, то уже вполне биологической формой жизни, способной реагировать на внешние раздражители. И как у любого создания, у него есть своя среда обитания – водный раствор глюкозы, способный шесть недель поддерживать нехитрую жизнедеятельность сердечных клеток. Паркер предполагает, что такие устройства – и медузоид, и скат – пригодятся в медицинской биоинженерии.

Благодаря более детальному изучению модификации клеток можно будет выращивать заплатки для поврежденного человеческого сердца.

По утверждению ученых, создание робота стало новым шагом на пути к созданию многоуровневой технологии, сочетающей элементы нервной системы с механикой. В будущем такие биогибридные органические машины, снабженные соответствующими датчиками и системами, могут использоваться для исследования океанских глубин, обследования мест кораблекрушений, авиакатастроф, для поиска черных ящиков упавших в воду самолетов. Кроме этого, такие биороботы, обладающие защитной кожей и даже некоторым подобием иммунной системы, смогут производить исследования, к примеру, в районах активной геотермальной деятельности, где окружающая среда столь агрессивна, что ее не могут выдержать обычные роботы, изготовленные из металла и пластика. Единственная опасность для них – риск быть съеденными. Роботы не принесут вреда хищникам – они состоят из полностью разлагаемых элементов.

Однако на этом эксперименты с живыми тканями не остановились. Ученые из университета Иллинойса вырастили белкового робота размером 2 мм с управляемым технологическим хвостом.

В перспективе испытатели намерены использовать таких мягких роботов для адресной доставки лекарств и проведения простых медицинских операций внутри тела человека.

Человек-флешка

С момента расшифровки человеческого генома в начале 2000-х естествоиспытателей и компьютерщиков не покидает идея использования ДНК в качестве носителя информации. Всего лишь 20 г молекул ДНК позволяют записать на такую «флешку» все цифровые данные, созданные на сегодняшний день. При этом прочитать их можно будет даже спустя сотни лет. Это на несколько порядков выше характеристик современных устройств хранения данных – компания Backblaze провела исследование и выяснила, что HDD хранят информацию лишь 10 лет, тогда как период распада ДНК составляет более 500. В 2016-м идея стала материальной благодаря сотрудникам исследовательского центра Microsoft совместно с Вашингтонским университетом.

биороботы_внутрення1

Самим синтезом фрагментов ДНК из цифрового вида занималась компания-подрядчик Twist Bioscience. Для кодировки данных использовались искусственно синтезированные последовательности элементов ДНК. Каждая такая группа содержит в себе определенное количество бит информации. Собрав такие группы в цепочку, исследователи и получили ту самую «флешку».

Не обошлось и без трудностей – пришлось разработать специальный метод кодировки информации для уменьшения вероятности возникновения ошибок при записи и считывании данных. Каждый файл был сохранен в двух копиях с последующим шифрованием. На «органическую флешку» поместились клип Go группы OK, оцифрованные произведения искусства, 100 величайших литературных произведений проекта «Гутенберг», Всеобщая декларация прав человека ООН более чем на 100 языках и база данных семян некоммерческой организации Crop Trust. По словам исследователей, вся информация находится на носителе размером «меньшем, чем кончик карандаша» и заняла всего 200 МБ.

Но на сегодня такая технология записи данных очень дорогостоящая и медленная. Это мешает масштабному использованию ДНК в качестве носителя данных, но принципиальная возможность такого вида хранения информации доказана. Поэтому такой тип хранилищ вряд ли подойдет для содержания часто используемых данных – ДНК-флешки нам в ближайшее время не видать. Зато для долговременных хранилищ в дата-центрах такой метод станет возможностью сэкономить место. Собственно, сейчас возможность его применения в своих дата-центрах изучает Google.

31.08.2016
Что нового
комментарии
Лекции
WATCH&SHARE
Рынок
ОБЗОР РЫНКОВ
ОТРАСЛЕВЫЕ ТРЕНДЫ
ЭКСПЕРТЫ
ИДЕИ
ИННОВАЦИИ
ВДНГ TECh
ПРАКТИКА
БИЗНЕС-ПЛАНЫ
ЗНАНИЯ
ИСТОРИИ УСПЕШНЫХ
ТЕЛЕКОМ ДЛЯ БИЗНЕСА