Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 221

И самым первым объектом приложения сил и средств Управления биологических технологий будет человеческий мозг. Это понятно. Человек не самое сильное, не самое быстрое и не самое зоркое существо на планете. Но он является хозяином планеты за счет того, что наделен довольно мощным головным мозгом, развившимся для взаимодействия в стаях приматов и отточившимся во взаимных войнах этих самых потомков обезьяны … И понятно, почему первое, что взялись совершенствовать военные инженеры, – это мозг!

Задача непроста: больно уж сложно само устройство. Сотня миллиардов нейронов, сотня триллионов синаптических соединений… Правда, технология этот рубеж уже преодолела. Суперкомпьютер из Поднебесной Tianhe-2 выполняет в секунду 33 860 триллионов операций. Только вот мозг на треть мощности развивает, потребляя 20 ватт, чуть больше светодиодной лампочки, а творение китайских инженеров нуждается в 24 мегаваттах…

В последние десятилетия благодаря функциональной магниторезонансной томографии магнитоэнцефалографии и сканированию мозга с высоким разрешением человек стал представлять, как функционирует мозг, значительно лучше. Но задача создания полноценного человеко-машинного интерфейса всё ещё остается за пределами возможностей технологии. Максимум того, чего добилось тут человечество, — это использование биотоков для управления протезами.

Такие исследования, анонсированные в 2009 году программой DARPA Revolutionizing Prosthetics, лишь пару лет назад позволили сотрудникам чикагского Реабилитационного института (Rehabilitation Institute) продемонстрировать управляемый биотоками протез, посмотреть который в действии вы сможете по этой видеоссылке. Эти исследования впредь будет курировать Управление биологических технологий. Конечная цель — создание протезов, управляемых сигналами от головного мозга; требуемое в настоящее время сращение нервов и электродов малоприятно.

Но, как говоритдиректор DARPA Арати Прабхакар (Arati Prabhakar), помощь инвалидам войны является лишь одной из задач. Комплекс исследований служит созданию имитирующих работу мозга устройств, которые смогут применяться в самых различных областях. По программе Cortical Processor, на которую в 2015 бюджетном году будет выделено $2,3 млн, предполагается создать программную модель процессов в коре головного мозга. Неокортекс привлекает американских военных тем, что успешно решает задачи распознавания образов в реальном времени и с ничтожными энергозатратами.

А это — очень важно. Ведь биоэлектронное управление с помощью сигналов, снимаемых непосредственно с головного мозга, позволит куда качественней управлять и пилотируемыми, и беспилотными аппаратами (снимается «тау» — задержка на прохождение сигналов по нервам и отработку их мышцами, приводящими в действие штурвал или ручку). Ну, примерно так, как в 2010 году было продемонстрированоуправление пылесосом Roomba, для которого использовались сигналы, снимаемые со зрительной коры головного мозга.

Практичные китайцы из Чжэцзянского университета в 2012 году использовали электроэнцефалограмму для управления БПЛА. Правда, не боевым, а четырёхвинтовой детской игрушкой. Но разница-то тут чисто в масштабах… И именно это интересует военных инженеров. Однако снять сигнал, не влезая в мозг, с достаточным разрешением невозможно. Зато можно, используя аппаратно-программные модели мозга, лучше интерпретировать те сигналы, которые снимаются с неокортекса. А дальше такие модели станут справляться с задачами и без живого мозга.

Следующим направлением работы Управления биологических технологий будет конструирование биоматериалов с заранее заданными свойствами. Такие работы осуществляются по программе 1,000 Molecules, являющейся частью DARPA’s Living Foundries initiative. Это широкомасштабные исследовательские работы, имеющие целью быстрое и масштабируемое получение на биологической основе материалов с заданными свойствами.

В рамках этой программы биотехнология должна превратиться в инженерную дисциплину, позволяющую получать материалы с требуемыми прочностными, структурными, электрическими и оптическими свойствами. Ей надлежит предоставлять создателям новых поколений систем оружия небывалые возможности гибко объединять более дешёвые, долговечные и прочные материалы, чем те, которые доступны ныне. Примеромтаких работ будет создание первой искусственной хромосомы, недавно собранной из 273 871 фрагмента молекул ДНК.