Протезы — искусственные конечности, призванные заменить или дополнить потерявшие возможность двигаться и функционировать природные части тела человека. Протезом может быть аналог кисти или ноги, части черепа или позвоночника и прочего. Задача научно-технических предприятий — создать протез, максимально приближенный к идеалу и заменяющий некогда рабочую или отсутствующую конечность человека на сто процентов (и даже больше). Основная проблема при создании протезов заключается в тактильной отдаче и управлении им с помощью силы мысли так же, как человек некогда управлял своей собственной конечностью. Возможно, однажды протезами, неотличимыми и превосходящими оригинал во много раз, можно будет заменить любую утраченную часть тела.
Согласно статистике, сегодня в мире живут примерно 57 миллионов человек с ампутированными конечностями. Обычно люди лишаются рук и ног в результате падений, дорожно-транспортных происшествий и инфекционных заболеваний. Чтобы восстановить свою подвижность и вернуть качество жизни на прежний уровень, люди с утраченными конечностями используют протезы. При помощи них они снова могут ходить, брать в руки предметы и так далее. Недавно ученые совершили революцию в области протезирования ног — была создана технология, которая позволяет управлять искусственными ногами при помощи мыслей. Владельцы новых протезов воспринимают их не как что-то чужеродное, а как естественные части тела. При помощи таких ног они ходят быстрее и даже с легкостью передвигаются по лестницам.
В фильмах о будущем, режиссеры часто показывают людей с механическими конечностями, такими же точными и ловкими, как и человеческие руки и ноги. Еще недавно это казалось абсолютной фантастикой, однако современные технологии доказывают, что ничего невозможного нет. Современные бионические роботизированные протезы становятся все более совершенными и функциональными. А с недавних пор можно говорить вообще о революции в этом направлении — ученые смогли соединить роботизированный протез с костями, мышцами и нервами человека. Благодаря этому протез позволяет выполнять 80% задач, с которыми люди сталкиваются в повседневной жизни.
В последние годы наука и технологии проделали огромный путь в создании протезов для людей, нуждающихся в замене утраченных конечностей или других частей тела. Новые технологии и материалы позволили создавать более функциональные и эргономичные протезы, которые помогают людям вернуться к полноценной жизни. Одной из главных тенденций в развитии протезов является использование бионических технологий. Бионические протезы используют электромеханические системы для имитации движений натуральных конечностей. Они могут быть управляемыми с помощью мышечных сигналов, которые обнаруживаются с помощью электродов, расположенных на поверхности кожи. Некоторые протезы также используют искусственный интеллект для более точного и эффективного управления.
Как бы страшно не было это осознавать, каждый день в мире происходят тысячи несчастных случаев. В результате этих происшествий люди умирают, получают серьезные травмы и даже лишаются конечностей. Многие жертвы несчастных случаев вынуждены жить без рук и даже ног, но иногда медицина способна помочь им вернуть утраченные части тела. Если верить статистике, на данный момент в мире проживает около 100 человек с донорскими конечностями. Пересадка была возможно потому, что они лишились рук только отчасти, скажем, до предплечья. Но недавно французские хирурги совершили прорыв в области трансплантации частей тела. Им удалось пришить две донорские руки человеку, у которого они были ампутированы до самых плеч. Операция прошла успешно и пациент уже мечтает начать новую жизнь, потому что после катастрофы дела у него шли хуже некуда.
По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно в мире от роговичной слепоты страдает до 2 миллионов человек. Она входит в тройку главных причин инвалидности, потому что почти лишает людей зрения. Причиной возникновения роговичной слепоты, как вы уже могли понять, является поражение роговицы. Так называется передняя, наиболее выпуклая и прозрачная часть глазного яблока. Поражение случается в результате физических травм или проникновения инфекций. Вернуть людям зрение можно при помощи кератопластики, то есть пересадки донорской роговицы. Это довольно простая операция, но вот достать подходящую роговицу бывает сложно. Чтобы решить эту проблему, израильские ученые разработали искусственную роговицу CorNeat KPro. Недавно она была успешно имплантирована в глаз 78-летнего мужчины Джамала Фурани (Jamal Furani), который потерял зрение 10 лет назад. Создатели искусственной роговицы подробно рассказали о том, как именно проводилась пересадка.
Благодаря достижениям современной науки, человечество смогло улучшить множество вещей. Скажем, если вы посмотрите на фотографии самых первых изобретенных протезов конечностей и протезов современных, вы заметите огромную разницу. Полноценные протезы становятся все более функциональными, но им все еще не достает точности, регулировки силы взаимодействия с предметами и так далее. И тут на помощь может прийти искусственный интеллект.
Сегодня для людей с ограниченными возможностями ученые и инженеры разработали огромное количество самых разнообразных гаджетов. Есть среди них и протезы конечностей. При этом эти протезы довольно функциональны и могут выполнять огромное количество различных действий. Но важный недостаток почти всех подобных устройств — они не могут вернуть человеку чувствительность. Однако определенный шаг навстечу этому делает новая высокотехнологическая перчатка. Причем ее можно совместить с уже существующими протезами, что значительно удешевляет производство и делает гаджет более доступным.
Когда человек шагает по неровной поверхности, полной выбоин и камней, ступни ног помогают ему правильно распределять нагрузку и сохранять равновесие. В большей степени за это отвечают лодыжка и пальцы, но протезы ног не могут похвастаться наличием таких подвижных частей. Эта проблема была актуальна до тех пор, пока исследователи из Стэнфордского университета не создали конструкцию, которая реагирует на неровности как настоящая ступня и предотвращает прихрамывание.
Современные протезы рук могут управляться специальными электродами, которые помещаются на кожу и считывают биоэлектрические сигналы мышц. Однако у данного метода имеются ограничения, позволяющие совершать лишь самые простые движения искусственной конечностью, например, сжимать и разжимать руку и ладонь. При этом человек, конечно же, совершенно не способен что-либо чувствовать искусственной рукой. Новая разработка европейских ученых решает эти недостатки.
Обучение искусственного интеллекта с использованием метода проб и ошибок, когда компьютеру «скармливаются» записи огромного количества уже отыгранных партий, на основе которых он оттачивает свое мастерство, доказало, что машина способна превзойти человека в таких классических настольных играх, как шахматы и логическая игра го. Из наиболее свежих примеров можно считать недавнюю сокрушительную победу компьютера над человеком в стратегической компьютерной игре StarCraft II, где машину обучали по тому же принципу. Однако другая группа специалистов в области ИИ показала, что данный метод обучения можно использовать и для более практических задач, например, для тренировки роботизированных протезов.
Современные протезы зачастую являются крайне удобными, легкими и позволяют человеку жить полноценной жизнью, практически не задумываясь о своей инвалидности. Однако у них есть существенный недостаток: цена. Но вскоре все может измениться благодаря инженерам из Массачусетского технологического института, которые создали из нейлона недорогие протезы ног. Причем, эти протезы в несколько раз дешевле существующих аналогов.
За последние несколько десятилетий технологии протезирования конечностей заметно прогрессировали, перейдя из разряда деревянных обрубков в высокотехнологичные произведения искусства. Протезы могут быть бионическими, управляться напрямую мозгом, а также обладать рядом совсем уж удивительных особенностей, например, имитировать ощущения прикосновения и передавать их человеку. Но как бы хороши не были сегодняшние протезы, они все еще очень далеки от замены полноценных конечностей.
Конструктор LEGO — замечательная штука. Особенно серия Technics. С его помощью можно построить множество полезных вещей, запросто превратив обычную игрушку во что-то гораздо более нужное. Благодаря приводам, шестерням и другим сложным механизмам, имеющимся в таких наборах, некоторые энтузиасты подчас умудряются создать совершенно невообразимые вещи. Такие, как протез руки, например.
Сегодня тела людей сливаются с технологиями так, как мы и представить не могли несколько десятилетий назад. Сверхчеловеческая сила, ловкость и чувства перестали быть уделом научной фантастики — все это уже доступно обычному человеку. Несмотря на то, что новейшие технологии дают нам возможность увидеть возможности людей в будущем, в наши дни они наиболее полезны для людей, страдающих от инвалидности в том или ином виде. Технологии в буквальном смысле способны делать из людей киборгов, заменяя недостающие конечности, внутренние органы и органы чувств. Иногда они даже могут улучшить обычную функцию тела.
Эпоха киборгов может быть ближе, чем мы думаем. Быстрое улучшение медицинских роботов, носимых устройств и имплантатов означает, что многие люди уже наполовину машины, и эта тенденция будет только набирать темпы. Наиболее заметно это в области медицинского протезирования — крайне эффективные протезы из титана и углеродного волокна набирают популярность. Использование «лезвий» паралимпийцами даже подняло вопрос о том, не дают ли они преимущества по сравнению с биологическими конечностями.
Учёные из Университета Глазго сообщили, что у них получилось сделать искусственную кожу, которая может передавать тактильные ощущения и способна подпитываться солнечной энергией. Команда исследователей долгое время работает над созданием тонкой и гибкой электроники, но эта кожа сейчас просто вне конкуренции, ведь благодаря ей можно начать производство энергонезависимых протезов.
Учёные из Имперского колледжа Лондона разработали уникальную систему, интерпретирующую сигналы нервных окончаний спинного мозга и превращающую их в движения протеза руки. Чтобы привести руку в движение, человеку всего лишь нужно подумать о нужном действии, после чего электрические импульсы будут считаны с двигательных нервов и приведут в действие соответствующие механические части протеза.
Установка зубных имплантов, хоть и достаточно хорошо отработанный процесс, он все же далек от совершенства. Инфекции ротовой полости — одна из самых частых причин осложнения данной процедуры. Группе специалистов из университета округа Баск, что в Испании, удалось разработать новый тип покрытия для имплантов, которые, помимо борьбы с бактериями, также способствуют образованию костной ткани вокруг протеза.
Паралимпийские игры в Рио недавно завершились, однако совсем скоро начнется еще одно спортивное мероприятие, призванное показать возможности спортсменов-инвалидов и при этом зарядить всех вокруг здоровой дозой выдающихся технологических достижений. В конце этой недели в Цюрихе стартует Кибатлон – первое международное спортивное соревновательное мероприятие среди людей-инвалидов из 21 страны, в котором люди будут использовать самые разные бионические технологии.
В 2008 году Джон Матени потерял левую руку из-за рака, и с тех пор его жизнь сильно изменилась. Раньше он работал перевозчиком и продавал хлеб, но после того, как лишился руки, решил не сдаваться и посвятил себя науке, добровольно принимая участие в различных экспериментах, выступая подопытным для тестирования продвинутых методов протезирования. Сейчас этот человек является владельцем одного из самых продвинутых, контролируемых разумом протезов руки.