На сайті здiйснюються технічні роботи, у зв'язку з чим можливе некоректне відображення статей. Просимо вибачити за тимчасові незручності.

Технології що ожили

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

Як біологія допомагає прогресу в зберіганні інформації і роботехніки. 

У 2012 році Кевін Кіт Паркер і його колеги з Гарварду створили штучну медузу. Складалася вона з силікону і приводилася в рух серцевими клітинами щури, які вчені стимулювали електрикою. Розробка отримала назву медузоидов і рухалася вона як справжня. З тих пір біологія і кібернетика зробили крок вперед: вчені створили справжніх – поки дуже маленьких – кіборгів.
У липні 2016 року вчені з університету Case Western Reserve презентували світу біогібрідних роботів. Вони відрізняються від звичайних механічних наявністю клітин живих організмів, а від рухомих клітинами сердець щурів – більшою опірністю навколишньому середовищу, самостійністю і працездатністю. Новий кібернетичний організм побудований з частин, надрукованих на 3D-принтері, і клітин морського слимака. Якщо помістити його в електричне поле, він повзе по землі, як черепаха. «Коли ми стимулюємо ці клітини, наш робот починає рухатися», – розповідає Вікі Вебстер, одна з дослідників. Крім того, дослідники природи обернули робота шаром шкіри цього ж тварини, забезпечивши захист від несприятливих факторів навколишнього середовища. Вчені сподіваються, що зможуть налагодити управління групою таких організмів за допомогою інтерфейсу мозок-комп’ютер, передаючи сигнали з мозку людини безпосередньо до м’язів робота.

биороботы_внутренняя2
У той же час Кіт Паркер представив свою нову розробку – біомеханічного ската. Принцип його дії аналогічний медуз – ті ж силікон і м’язи щурячого серця, але в цей раз вчені вирішили додати скелет з золота, який надав скату велику жорсткість. Кіборг важить всього 10 г, його довжина – 16 мм. За допомогою генної модифікації його навчили реагувати на світлові імпульси. Вчений називає цього біоробота якщо ще не організмом, то вже цілком біологічної формою життя, здатної реагувати на зовнішні подразники. І як у будь-якого створіння, у нього є своя середовище проживання – водний розчин глюкози, здатний шість тижнів підтримувати нехитру життєдіяльність серцевих клітин. Паркер передбачає, що такі пристрої – і медузоїдів, і скат – стануть в нагоді в медичній біоінженерії. Завдяки більш детального вивчення модифікації клітин можна буде вирощувати латочки для пошкодженого людського серця.
За твердженням вчених, створення робота стало новим кроком на шляху до створення багаторівневої технології, що поєднує елементи нервової системи з механікою. У майбутньому такі біогібрідние органічні машини, забезпечені відповідними датчиками і системами, можуть використовуватися для дослідження океанських глибин, обстеження місць корабельних аварій, авіакатастроф, для пошуку чорних ящиків впали у воду літаків. Крім цього, такі біоробот, що володіють захисною шкірою і навіть якоюсь подобою імунної системи, зможуть виробляти дослідження, наприклад, в районах активної геотермальної діяльності, де навколишнє середовище настільки агресивна, що її не можуть витримати звичайні роботи, виготовлені з металу і пластика. Єдина небезпека для них – ризик бути з’їденими. Роботи не принесуть шкоди хижакам – вони складаються з повністю розкладаються елементів.
Однак на цьому експерименти з живими тканинами не зупинилися. Вчені з університету Іллінойсу виростили білкового робота розміром 2 мм з керованим технологічним хвостом. У перспективі випробувачі намір використовувати таких м’яких роботів для адресної доставки ліків і проведення простих медичних операцій всередині тіла людини.

Людина-флешка

З моменту розшифровки людського геному на початку 2000-х натуралістів і комп’ютерників не покидає ідея використання ДНК як носія інформації. Всього лише 20 г молекул ДНК дозволяють записати на таку «флешку» все цифрові дані, створені на сьогоднішній день. При цьому прочитати їх можна буде навіть через сотні років. Це на кілька порядків вище характеристик сучасних пристроїв зберігання даних – компанія Backblaze провела дослідження і з’ясувала, що HDD зберігають інформацію лише 10 років, тоді як період розпаду ДНК становить понад 500. З 2016-му ідея стала матеріальної завдяки співробітникам дослідного центру Microsoft спільно з Вашингтонським університетом.

Самим синтезом фрагментів ДНК з цифрового виду займалася компанія-підрядник Twist Bioscience. Для кодування даних використовувалися штучно синтезовані послідовності елементів ДНК. Кожна така група містить в собі певну кількість біт інформації. Зібравши такі групи в ланцюжок, дослідники і отримали ту саму «флешку».

биороботы_внутрення1
Не обійшлося і без труднощів – довелося розробити спеціальний метод кодування інформації для зменшення ймовірності виникнення помилок при записі і зчитуванні даних. Кожен файл був збережений в двох копіях з подальшим шифруванням. На «органічну флешку» помістилися кліп Go групи OK, оцифровані твори мистецтва, 100 найбільших літературних творів проекту «Гутенберг», Загальна декларація прав людини ООН більш ніж на 100 мовах і база даних насіння некомерційної організації Crop Trust. За словами дослідників, вся інформація знаходиться на носії розміром «меншому, ніж кінчик олівця» і зайняла всього 200 МБ.
Але на сьогодні така технологія запису даних дуже дорога і повільна. Це заважає масштабного використання ДНК як носія даних, але принципова можливість такого виду зберігання інформації доведена. Тому такий тип сховищ навряд чи підійде для утримання часто використовуваних даних – ДНК-флешки нам найближчим часом не бачити. Зате для довготривалих сховищ в дата-центрах такий метод стане можливістю заощадити місце. Власне, зараз можливість його застосування в своїх дата-центрах вивчає Google.

31.08.2016
Що нового
Популярне