0
1317
Газета Наука Печатная версия

11.06.2003

В нанометре от начала жизни

Тэги: наноробот


наноробот Потребляя солнечную энергию, эти простенькие с виду кибернетические насекомые способны буквально выталкивать друг друга в борьбе за оптимальное место под солнцем.
Фото 'National Geographic'

"Совсем недавно я с грустью вспоминал, как было заморожено освоение Марса, и потому теперь был удивлен заголовком, свидетельствовавшим, что освоение продолжается. Правда, на свой манер: как я узнал из текста сообщения, NASA и Disney Studios еще два года назад заключили сделку по отправке на Марс нескольких тысяч "муравьев" - миниатюрных роботов с камерами. На днях они стали транслировать свои съемки на Землю, и Марс превратился в виртуальный парк развлечений. Каждый желающий мог теперь не только посмотреть на далекую планету глазами роботов, но и┘ арендовать на время одного из "муравьев" и самостоятельно поуправлять его движениями со своего домашнего компа".

И еще парочка цитат┘

"Это было уже не штучное декоративное чудо, а широкая эпидемия чего-то неуловимого и разрушительного┘ Чудо нанотехнологии вырвалось, как утверждали, из самой IBM Research Lab в Цюрихе. Что хотели там получить, неизвестно. Говорили, что это искусственные вирусы, распространившись по всему телу зараженного ими существа, образовывали сеть из миллиардов электрических наноузлов, так что тело превращалось в своего рода антенну. Согласно этой версии достаточно было сбежать одной лабораторной собаке, чтобы разразилось то "электрическое бешенство", которое и прокатилось пять лет назад по всей Еврафрике. Первые месяцы это смахивало на обычное бешенство. Вскоре стали поступать сообщения о дворнягах, вспыхивающих без видимой причины и моментально сгорающих".

"У нас сейчас по Лондону сотни людей ходят в респираторах - верят, что нановойна давно идет"...

На то они и писатели-фантасты, чтобы порой предвидеть и предсказывать феномены, которые поначалу кажутся лишь игрой воспаленного воображения. Вот и приведенные выше отрывки из киберпанковского романа Мерси Шелли "Паутина", похоже, не сегодня завтра станут всего лишь описанием окружающей нас действительности. Действительности, в которой сети искусственного интеллекта управляют буквально тучами и облаками микророботов - кибернетических механизмов размером в один микрон, а то и в одну миллиардную часть метра (нанометр). Отсюда и название этой кибернетической пыли - наноботы.

Как всегда, первыми положили глаз на научные разработки военные. И действительно: нанотехнологии сулят подлинную революцию в науке побеждать.

Один отдельно взятый нанобот, как и один муравей, не представляет собой никакой силы. Однако когда в одном месте в одно время их, допустим, собраны миллиарды и действуют они, как хорошо вышколенные легионы Юлия Цезаря, ситуация принципиально меняется. Одно из возможных применений, которое придумали американские стратеги, - поражение танков вероятного противника: облако наноботов, несущих заряд, окутывает бронированную машину и взрывается.

При этом, правда, возникает одна очень нетривиальная задачка: как управлять этой ордой "электрифицированных" членистоногих? Ведь речь идет о синхронном взаимодействии не десяти, не ста и даже не тысячи, а как минимум десятков тысяч кибернетических механизмов. Исследования в этом направлении ведутся. А пока ученые моделируют возможные эффекты кооперативного поведения этой "умной пыли" на более крупных объектах.

Как сообщает сетевое информационное агентство Mignews.com со ссылкой на журнал Newscientist, американская компания Icosystems планирует создать подразделение из ста двадцати боевых роботов, которые будут снабжены коллективным разумом. Нечто подобное используется многими общинными насекомыми, например - муравьями.

Главная проблема, с которой столкнулись разработчики, - различные незапланированные ситуации, в которые могут попасть боевые роботы. К примеру, если одна из машин лишится контакта с основной группой, она может превратиться в абсолютно неуправляемый объект. В точности так же, как муравей начинает бегать по кругу, когда находится в изоляции от членов своего сообщества. "Должны существовать некие патологические конфигурации, которые мы и должны найти", - заявляет один из специалистов компании-разработчика Эрик Бонабо.

А вот российские ученые, похоже, знают, как справиться с этими проблемами.

Так, на Международном симпозиуме по микророботам, микромашинам и микросистемам, который проходил в апреле нынешнего года в Москве, в Институте проблем механики РАН, программисты из Таганрога представили математическую модель, которая способна обеспечить управление буквально целыми облаками микророботов. При этом каждый отдельно взятый нанобот в этом облаке сможет двигаться к своей индивидуальной цели...

"Представим себе, что десятками тысяч роботов нужно управлять из одного центра, - поясняет доктор технических наук Игорь Каляев из НИИ многопроцессорных вычислительных систем при Таганрогском государственном радиотехническом институте. - Там должен стоять очень мощный сверхкомпьютер, способный отследить положение каждого робота и дать ему инструкцию. Это требует огромных затрат времени, а кроме того, весьма небезопасно: управляющий центр может выйти из строя. Значительно проще дать возможность каждому роботу принимать самостоятельные решения и координировать действия со своими соседями".

Итак... Сначала роботы образуют единое облако. Ему сообщают координаты целей. Каждый из роботов, зная свои координаты и координаты целей, выбирает ближайшую из них и начинает принимать решение - стоит ли к ней двигаться. Для этого он анализирует, сколько роботов уже направилось к этой цели. Если их число вполне достаточно, он начинает искать другую цель или остается в резерве. Если нет, то принимает решение об атаке, о чем и начинает оповещать всех соседей. В результате облако достаточно быстро распадается на кластеры, каждый из которых перемещается к своей цели.

Компьютерное моделирование показало, что предложенный подход очень эффективен. Самое главное, что алгоритм принятия решений микророботами оказывается столь простым, что его легко "прописать" в виде программы в кремниевых чипах электронных мозгов этих миниатюрных созданий. Кроме того, вся процедура оказывается чрезвычайно гибкой, способной быстро учитывать и потери микророботов, и изменения в поведении целей.

Но самое удивительное, что процесс кластеризации в облаке наноботов, похоже, имеет свои аналогии и в так называемой живой природе. Так, по сообщению агентства InformNauka, сотрудники Университета Тель-Авива впервые показали, что нейроны головного мозга могут самоорганизовываться в электрически активные кластеры, которые соединяются между собой пучками аксонов.

Ученые выяснили, что подобные преобразования происходят, только если плотность клеток была более 10 тысяч на квадратный миллиметр. Образующиеся кластеры диаметром около 250 микрометров содержат примерно 10 тысяч клеток. Связь между ними осуществляется через пучки аксонов толщиной в 10 микрометров. Исследователи измерили величину электрических импульсов, возникающих на поверхности клеток. Оказалось, что нейронные сети могли самостоятельно контролировать силу внутренних связей и форму группы, чтобы удерживать необходимый уровень электрической активности. (Почти как наноботы в модели таганрогских ученых.) По мнению авторов работы, полученные результаты важны для понимания самоорганизации центральной нервной системы и мозга.

Остается только добавить, что самих наноботов многие энтузиасты рассматривают как псевдожизнь, то есть как объекты, занимающие промежуточное положение между живым и неживым. Так, в Национальной лаборатории Сандиа (США) уже сегодня достигнуты впечатляющие результаты в разработке самосборных нанокомпозитных материалов. Эти материалы (вещество? популяции наноботов иногда называют "Серой слизью") способны к спонтанной самоорганизации в сложные трехмерные конструкции наномасштаба. Главный же интерес исследований, заявляет один из ведущих сотрудников лаборатории Джеф Бринкер, заключается в опыте придания материалам "жизнеподобных" свойств - то есть получения таких материалов, которые чувствуют окружающую среду и соответствующим образом реагируют, могут самоисцеляться и избегать угрожающих их существованию обстоятельств. Наноботы из таких материалов предлагается использовать, например, для ремонта на молекулярном уровне тех же нейронов.

Другими словами, нашпиговывая человеческое тело "полуживыми" наноботами, мы запросто можем достигнуть такой степени киборгизации человека, что уже трудно будет отличить, где кончается биология и начинается электроника. Земная популяция вида гомо сапиенс, таким образом, может превратиться в популяцию человекоподобных существ, полностью состоящих из кибернетических клеток-наноботов.

Вот и не верь после этого некоторым философам, которые утверждают, что судьба человеческого тела - стать протезом.


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Другие новости

Загрузка...
24smi.org