Število današnjih raziskav v svetu, ki lahko spremenijo dogodke priznanega filma "Avatar" Jamesa Camerona, narašča vsak dan in daje oprijemljive rezultate. Takšne študije spremljajo konkretni rezultati; o njih ne govorijo le sanjači in pisatelji znanstvene fantastike, ampak tudi ugledni znanstveniki in voditelji, tudi ruski. Na primer, Dmitrij Rogozin je ne tako dolgo nazaj v enem od intervjujev novinarjem povedal, da je med projekti, ki jih izvaja Ruska fundacija za napredne študije, tudi delo za ustvarjanje avatarja.
Danes avatar razumemo kot sklop komponent - nekakšno simbiozo stroja (izvršilni mehanizem) in človeških možganov, ki je zgrajen na podlagi nevrointerfejsa. Če se takšne tehnologije izvajajo v celoti, bo človek s pomočjo svojih misli lahko upravljal tako ločen aktuator kot celoten stroj na daljavo. Avatar je nekakšen polnopravni "jaz" na daljavo. Vse, kar se dogaja okoli robota-avatarja, je treba operaterju v celoti prenesti s takšno stopnjo zaupanja, da se počuti, da je na istem mestu kot sam aktuator. To je veliko težje izvesti kot običajno upravljanje robota na daljavo, ki je na voljo že od časov sovjetskih lunarjev.
Znanstveni in tehnični dosežki, ki so se nabrali v zadnjih pol stoletja, skupaj že omogočajo nadomestitev 60-70% funkcij človeškega telesa. Trenutno je treba le še analizirati, kaj točno nam bo dalo priložnost, da se oddaljimo od fantazij in preidemo na pravo zasnovo avatarja, saj za to res obstaja predpogoj. Dosežek vsega človeštva je razvoj velikega števila najrazličnejših robotov, ki danes pridobijo sposobnost ne le reševanja programiranih nalog, ampak tudi samostojnega odločanja, ocenjevanja stanja. Kognitivne sposobnosti sodobnih robotskih sistemov se vse bolj približujejo človeškim sposobnostim.
Tudi sodobna velika podjetja so čutila možnosti za tovrstno delo. Na primer, Google je samo v letu 2013 v samo šestih mesecih pridobil 8 podjetij za robotiko po vsem svetu. Med nakupi internetnega velikana je znano podjetje Boston Dynamics, pa tudi japonski Shaft. Poleg tega ima Google interes za bioinženiring, Google pa je leta 2013 ustanovil California Life Company, biotehnološko podjetje Calico.
Prvi pogoltne
Nevrofiziki so naredili pomemben korak pri približevanju avatarja resničnosti. Uspelo jim je opice naučiti uporabljati dve virtualni roki, ki ju obvladujeta le s pomočjo misli. To je pomemben korak pri razvoju vmesnika možgani-računalnik. Do sedaj opice nadzorujejo virtualne roke na računalniškem zaslonu, z njihovo pomočjo ne morete narediti pravega užitka. Vendar pa opice z nadzorom teh virtualnih rok s pomočjo možganov in reševanjem težav z njihovo pomočjo na zaslonu monitorja prejmejo nagrado. Virtualne roke so opičji avatar.
Ti poskusi danes potekajo v laboratoriju nevrofiziologa Miguela Nicolelisa na Medicinskem centru Univerze Duke. Poskus vključuje dve opici - samca in samico. Znanstveniki so vsakemu izmed njih v možgane vstavili rekordno število mikroelektrod, ki se ukvarjajo s snemanjem električne aktivnosti možganskih nevronov. V možgane samice je bilo vsadljenih 768 elektrod, moških 384. Do nedavnega tega ni mogel storiti noben nevrofiziolog na svetu.
Mikroelektrode se nahajajo na posebnih ploščah, ki so bile nameščene na različnih področjih opičje možganske skorje. Vsaka od teh mikroelektrod beleži električne impulze iz okoliških nevronov. Posledično znanstvenikom uspe zabeležiti aktivnost več kot 500 nevronov pri vsaki opici. Hkrati so opicam prikazali avatar, ki je lahko manipuliral s predmeti različnih oblik. Nato so se začeli učiti upravljati z igralno palico.
V času te kontrole so znanstveniki snemali aktivnost nevronov v možganih in na podlagi pridobljenih podatkov zgradili model, ki je omogočal povezovanje aktivnosti nekaterih nevronov z določenimi gibi rok. Hkrati so do nedavnega vse takšne poskuse izvajali le z eno roko. Prehod na dvoročno kontrolo s pomočjo možganske aktivnosti je temeljni korak naprej v razvoju.
Razviti model je postal osnova za ustvarjanje vmesnika "možgani-računalnik", ki omogoča prehod na nadzor virtualnih ročnih avatarjev s pomočjo ene same misli. To pomeni, da je opičjo željo po premiku roke v levo ali desno spremljala aktivnost ključnih nevronov v možganih, medtem ko se je razvit vmesnik ukvarjal s preoblikovanjem te dejavnosti v želeno gibanje virtualne roke. Za dekodiranje aktivnosti nevronov so strokovnjaki uporabili algoritem, ki so ga že ustvarili v okviru prejšnjih študij, ki so bile izvedene z eno roko.
V trenutku, ko so opicam s pomočjo vztrajnega usposabljanja odvzeli igralno palico, so se s pomočjo svojih misli naučili usmerjati virtualne roke na zaslonu do posebnih tarč in jih nekaj časa držali na tarčah. Kot tarče so bile uporabljene različne geometrijske oblike. Če so se opice spopadle z nalogo, so za to prejele poslastico. Znanstveniki so makake trenirali na več načinov. Sprva so bile opice proste roke in so si z njimi lahko pomagale, pri čemer so delale iste gibe kot virtualna roka. Na drugi stopnji pa so bile opičje roke trdno pritrjene na stol, njihovi možgani pa so nadzorovali navidezno resničnost.
Še en zanimiv razvoj je umetna supermočna elastična mišica, ki jo ustvarja ekipa na Nacionalni univerzi v Singapurju (NSU). Po besedah glavne razvijalke te tehnologije Adriane Koch je glavni cilj ustvariti mišično tkivo, ki presega naravne vzorce. Po njenih besedah materiali, iz katerih je izdelana njihova umetna mišica, posnemajo delovanje resničnih človeških tkiv in se lahko v trenutku odzovejo na prihajajoči električni impulz. Ta mišica naj bi lahko dvignila 80 -kratno lastno težo. V bližnji prihodnosti, v 3-5 letih, strokovnjaki pričakujejo, da bodo to mišico združili z robotsko roko, ki se po videzu skoraj ne bo razlikovala od prave človeške roke, a hkrati 10-krat močnejša od nje.
Ta tehnologija ima tudi druge prednosti. Krčenje in gibanje umetnih mišic lahko ustvari "stranski produkt" energije, ki se lahko pretvori iz mehanske v električno energijo. Zaradi naravnih lastnosti materialov, uporabljenih v umetni mišici, bo lahko obdržala dokaj veliko količino energije. Zahvaljujoč temu lahko robot, ki sprejme takšne mišice, postane energetsko avtonomen in neodvisen. Polnjenje ne traja več kot minuto časa.
Široko se razvijajo tudi tehnologije za ustvarjanje umetnih oči. Znanstveniki si prizadevajo ustvariti različne proteze mrežnice. Še večji napredek je bil dosežen pri razvoju slušnih protez. V Združenih državah Amerike bolniki že nekaj let nameščajo sistem mikroračunalnika, mikrofona in elektrod, ki so povezani z slušnimi živci. Več kot 200.000 bolnikov je že namestilo tak sistem, kar nakazuje, da to niso več osamljeni poskusi znanstvenikov, ampak vsakodnevna klinična praksa.
Krona ustvarjanja sodobnih znanstvenikov, ki dokazuje trditev, da lahko 60-70% funkcij človeškega telesa nadomestimo z umetnimi vsadki, je bil prvi biorobot na svetu "Rex". Pri takšni bionični osebi so vsi uveljavljeni organi - od oči do srca - umetni. Vsi so iz tistih, ki so že nameščeni na resničnih bolnikih ali so podvrženi vrsti testov. Zahvaljujoč obstoječemu naboru protez "Rex" sliši, vidi, lahko hodi in deluje, lahko celo vodi preprost pogovor, saj je obdarjen s preprosto umetno inteligenco.
Hkrati pa bionična oseba nima dovolj želodca, pljuč in mehurja. Vsi ti umetni organi pa še niso izumljeni, razvoj umetnih možganov pa je še zelo daleč. Hkrati razvijalci Rexa verjamejo, da bo v bližnji prihodnosti vsak vsadek na voljo ljudem. Tudi znanstveniki verjamejo, da jih bodo nekoč uporabili zdravi ljudje, ki bodo ob obrabi nadomestili notranje organe, to pa je že neposredna pot v nesmrtnost.
Težave s tehnologijo Avatar
Leta 2013 je v New Yorku potekala redna mednarodna konferenca z naslovom "Globalna prihodnost". Na tej konferenci se po tradiciji povzemajo rezultati tehničnih temeljev za obsežen projekt "Avatar". Vodja tega projekta, ruski podjetnik Dmitrij Itskov, se ukvarja z privabljanjem vlagateljev po vsem svetu. Po njegovih besedah bi lahko v bližnji prihodnosti nastalo umetno telo, ki se po številnih funkcionalnih lastnostih ne bo razlikovalo od izvirnika in ga bo sčasoma lahko celo preseglo. Poleg tega poteka delo za ustvarjanje tehnologije za prenos osebnosti osebe v to umetno telo, ki lahko zagotovi neomejeno življenjsko dobo in ljudem podari nesmrtnost. Imenovan je bil celo datum začetka izvajanja prve stopnje tega programa - 2045.
Že zdaj projekt Avatar primerjajo z največjimi dosežki v zgodovini človeške civilizacije. Takšen, na primer, kot projekt za ustvarjanje atomske bombe, vesoljski let, pristanek na Luni. Trenutno sta na voljo praktično dva elementa tega programa - izvršilni mehanizmi in človeški možgani. Glavna ovira pri ustvarjanju polnopravne, delujoče biomehanske simbioze med njimi je nevro vmesnik - torej sistem neposredne in povratne zveze.
Pri razvoju take povezave se pojavi veliko število vprašanj. Tukaj je le eden izmed njih: do katere od milijard celic v motorni skorji človeških možganov je najbolje pripeljati elektrode za nadzor, na primer protetične noge? Kako najti potrebne celice, zaščititi pred različnimi motnjami, zagotoviti zahtevano natančnost, prevesti zaporedje živčnih impulzov možganskih celic v natančne in razumljive ukaze za umetni mehanizem?
Po teh splošnih izvedbenih vprašanjih se pojavi tudi veliko zasebnih. Na primer, elektrode, ki so vstavljene v človeške možgane, hitro prerastejo s plastjo glialnih celic. Te celice so nekakšna zaščita za naše nevrookolje, zaradi česar je težko komunicirati z vstavljenimi elektrodami. Glialne celice poskušajo blokirati vse, kar zaznajo ali zaznajo kot tujek. Trenutno je razvoj proti obraščanju in hkrati neškodljivih mikroelektrod še vedno resen problem brez dokončne rešitve. Poskusi v tej smeri so v teku. Ponujamo elektrode iz nanocevk, elektrode s posebnim premazom, električne impulze je mogoče zamenjati s svetlobnimi signali (preizkušeno na živalih), vendar je prezgodaj za razglasitev popolne rešitve problema.
