Космос для не космонавтов - Денис Игоревич Юшин

Поражает тот факт, что по времени отклика на воздействие света и возврата к неактивному состоянию фотосенсоры искусственного глаза превосходят человеческие фоторецепторы. Так, фотосенсорам искусственного глаза на фиксацию света, передачу сигнала и возврат к исходному состоянию требуется до 43,1 мс. А фоторецепторам человеческого глаза – от 40 до 150 мс.

Но, пожалуй, самый впечатляющий факт – это высокое разрешение изображения, полученное искусственной сетчаткой глаза. Оно объясняется высокой плотностью массива фотосенсоров, которая достигает 4,6×108 см-2, что намного больше, чем у фоторецепторов в сетчатке глаза человека (около 107 см-2).

Сигнал от каждого фотосенсора может быть получен индивидуально. Но пиксели в текущем устройстве формируются из групп по 3–4 фотосенсора. Такими темпами нам недалеко до настоящего киберпанка.

Общая производительность искусственного глаза представляет собой огромный скачок вперёд для подобных устройств. Но впереди ещё очень много работы. Необходимо разрабатывать гораздо более дешёвые высокопроизводительные методы изготовления. Потребуется значительно увеличивать матрицу фотосенсоров, которая сейчас составляет всего 10×10 пикселей примерно с 200-микрометровыми зазорами между ними.

Помимо этого, придётся улучшить разрешение и масштаб сетчатки, уменьшить диаметр галлий-индиевых проводов с 700 до нескольких микрометров. Ну и, конечно, потребуется много испытаний. Но, так или иначе, данная разработка является огромным скачком вперёд.

Робот-хирург будущего готовится к отправке в космос, но изменит жизнь и на Земле

Всё, о чём вы только что прочитали, конечно, потрясает. Однако не следует забывать, что это ещё только первые шаги на пути будущего освоения космоса. Но ведь мы летаем туда и сегодня, а до полноценного выращивания искусственных органов для замены настоящих ещё далеко.

К тому же кто-то или что-то должно будет их заменять. Ведь как ни крути, но в ближайшем будущем человечество намерено всерьёз осваивать космос. Первые объекты для освоения – конечно, Луна и Марс, на который, помимо всего прочего, ещё и лететь больше четырёх месяцев, находясь в замкнутом пространстве космического корабля, о чём мы уже говорили.

Кроме того, NASA уже сегодня начинает испытывать технологии для коммерческого использования пространства Земля – Луна. В общем, в ближайшем будущем человеку необходимо научиться находиться в космосе довольно продолжительное время, что создаёт много самых разных проблем, включая медицинское обслуживание. Особенно, когда дело доходит до проведения операций.

Без роботов в космосе делать нечего

Одним из первых автоматических аппаратов в хирургии, о котором, уверен, многие слышали, был робот-хирург da Vinci. Его рабочий прототип был разработан ещё в конце 80-х годов прошлого века в рамках контракта с армией США. Уже к 2015 году было построено более 3 000 таких аппаратов, 25 из которых находятся в России.

В общем, система очень успешно применяется для проведения сложнейших минимально инвазивных операций по всему миру. Но вот для космоса, по крайней мере сегодня, она вряд ли подойдёт. Как минимум из-за того, что весит полтонны.

А из-за габаритов такую систему будет крайне сложно доставить в какой-либо модуль одной из будущих космических станций.

Решение уже есть

Профессор инженерии, изучавший робототехнику в Массачусетском технологическом институте и работавший над созданием марсоходов Curiosity и Perseverance вместе с профессором хирургии Медицинского центра Университета Небраски в 2006 году основали стартап Virtual Incision.

© Virtual Incision

Всё это время они разрабатывали роботизированный хирургический комплекс MIRA, который привлек венчурный капитал в размере более 100 млн долларов, а недавно и грант в размере 100 тыс. долларов для подготовки его к испытаниям на борту МКС в 2024 году.

Систему MIRA отличают от других роботизированных хирургических комплексов три особенности:

• возможность проведения ещё менее инвазивных операций, таких как абдоминальная хирургия и резекция толстой кишки;

• возможность использования телемедицины, когда хирурги могут выполнять операции удалённо (в августе 2021 года с помощью MIRA была успешно проведена первая дистанционная операция в рамках клинического исследования, а в другом эксперименте астронавт NASA в отставке Клейтон Андерсон управлял MIRA из Космического центра Джонсона на расстоянии 1450 км от системы);

• возможность автономного выполнения операций. Астронавты, работающие на Луне и Марсе, могут получать хирургическую помощь без привлечения хирурга-человека. Тестирование автономной работы MIRA пройдёт на МКС. Хотя основной целью будет настройка робота для работы в условиях микрогравитации.

Не только для космоса

Само собой, компактному, высокоточному роботу-хирургу с возможностью полностью автономной работы найдётся применение и на Земле. Внедрение такой системы в коммерческое использование позволит сделать гораздо более доступной высококлассную хирургию. А это ещё один шаг на пути развития человечества, как единого вида.

Робонавты – следующий шаг в освоении космоса

Раз уж мы заговорили про роботов, стоит вкратце упомянуть и о так называемых робонавтах. Вопросы, связанные с необходимостью пилотируемого освоения космоса, всё чаще возникают в самых разных кругах – от СМИ до руководства аэрокосмическими агентствами. Несколько ранее проведённых исследований, направленных на изучение возможности замены человека роботом, управляемым с Земли, показали неготовность подобных технологий в настоящее время.

Но другое дело японцы. Для них робототехника, кажется, уже сегодня стала обыденной. Японский стартап Gitai разрабатывает управляемого антропоморфного робота для работы в космическом пространстве. Он, по словам разработчиков, поможет сэкономить японскому космическому агентству до 90 % затрат, связанных с отправкой каждого отдельного человека в космос.

Так ли всё хорошо?

Расчёты, прямо скажем, сомнительные, да и продемонстрированный робот не особо эффективно справлялся с поставленными задачами. Чаще всего, когда речь заходит о об использовании роботов в космосе, говорится о том, что на них будут возложены максимально опасные и сложные задачи. Но на сегодня они даже гаечный ключ из ящика достают с трудом. К тому же при работе даже на околоземной станции имеет место пусть и незначительная, но задержка, которая может стать критичной при возникновении форс-мажора.

Безусловно, эти технологии необходимо развивать и будущее за ними. Но на данном этапе замена человека роботом в деле освоения космического пространства выглядит маловероятной. То ли дело искусственный интеллект…

О, дивный новый мир: ИИ дадут возможность решать за нас, на что расходовать средства, чтобы побороть голод и бедность

В 2015 году все государства – члены ООН утвердили 17 целей устойчивого развития мира (ООН, б.д.), направленные на «развитие и одновременную защиту планеты». Эти цели предполагается достичь к 2030 году. Они включают в себя вопросы бедности, неравенства, повсеместного распространения образования и медицины, изменений климата и ухудшения состояния окружающей среды и многое другое.

Эти цели необходимо решать одновременно и силами всех стран. А эффективное моделирование такого рода сложных сценариев невозможно с использованием традиционных экономико-статистических методов.