При помощи этой необычной машины исследователи
намерены лучше понять, как формируются воспоминания в мозге живых
существ и как происходит обучение.Так
что крысобот Gordon – это не новейшая разведывательная система или
прообраз ужасных киборгов будущего, а опытная площадка, которая должна
оказаться куда более интересной (и полезной) для биологов, нежели для
инженеров-компьютерщиков.
Одна из ключевых фигур проекта — профессор Кевин Уорвик (Kevin Warwick) из университета Рединга (University of Reading).
Кевин — всемирно известная личность (иной раз — скандально известная). Он является руководителем группы, создавшей в своё время немало экзотических кибернетических систем.
|
Кевин
Уорвик — пионер исследований по интеграции электроники и живых систем;
первый "киборг", внедривший себе микрочип, напрямую связавший учёного с
бытовой техникой в его доме; пропагандист широкого внедрения чипов-имплантатов
и автор ряда работ, предрекающих "восход" расы разумных роботов и
возможную печальную судьбу самого человечества (кадр University of
Reading). |
Gordon выступает
новобранцем в этой экспериментальной армии. Его мозг представляет собой
специальное устройство, в котором живут и развиваются (благодаря
питательной среде) крысиные нейроны.
Заметим, Gordon — не первый бот с крысиными нейронами. К примеру, мы рассказывали о крошке Hybrot ещё в 2003 году. И в том же году создатели Hybrot построили киборга-художника, рисовавшего картины, которые "снились" крысиному мозгу, помещённому в чашку Петри.
|
Новый британский робот с армией живых нейронов
вместо мозгов (в руке исследователя — устройство для их размещения)
можно назвать искусственно созданным живым существом. С известной
натяжкой, разумеется (фото University of Reading). |
|
|
Другое дело, что каждый раз отличны детали реализации замысла.
Например, нужно упомянуть общее число включённых в Гордона живых нейронов: их там насчитывается от 50 до 100 тысяч!
А
это не просто рекорд. Столь внушительное количество позволяет говорить
о качестве эксперимента, о том, что можно будет извлечь из наблюдений
за таким "существом".
Нейроны для
робота учёные получили из эмбрионов крыс. Клетки разъединили при помощи
раствора ферментов и высадили на квадратной схеме, содержащей 60
электродов.
Сторона этой мультиэлектродной решётки (MEA) равна 8 сантиметрам.
Электроды
служат для двухсторонней связи нейронного образования и электронной
схемы, которая, в свою очередь, командует телом небольшого робота через
интерфейс Bluetooth.
|
Не
исключено, что полученные при помощи "Гордона" знания помогут учёным
лучше разобраться и с механизмом нейродегенеративных заболеваний вроде
болезней Альцгеймера или Паркинсона, — утверждают сами исследователи.
На фото — крысиные нейроны на поверхности схемы (кадр University of
Reading). |
Посредством массива
контактов живая ткань получает сигналы от датчиков робота, передающих
информацию об окружающей среде, и, в свою очередь, передаёт сигналы на
колёса Гордона.
Кроме импульсов,
идущих с крысиного "почтимозга" (это всё же не полноценный головной
мозг), у робота нет никаких управляющих средств. Ни человек, ни
компьютер в поведение машины не вмешиваются.
Авторы
эксперимента говорят, что в течение 24 часов после пересадки на
площадку с электродами нейроны начали посылать друг другу нервные
сигналы. Уже в течение первой недели учёные наблюдали несколько вспышек
активности нейронов, напоминающих работу этих клеток в настоящем мозге
животного.
|
Ключ
к успеху опыта — возможность посылать электрические импульсы,
воспринимаемые культурой клеток как естественные, и, соответственно,
принимать импульсы, производимые ею. На снимке — пробирка с нейронами
(белый кружок в центре), подсоединённая к считывающему устройству (кадр
University of Reading). |
Но без внешней стимуляции
такая группа нейронов через несколько месяцев погибнет, поясняют
исследователи. Потому специалисты приступили к обучению машины. Они
попробуют воздействовать на неё различными внешними раздражителями,
чтобы посмотреть, как будет реагировать сообщество клеток.
В
некоторой степени Gordon обучает сам себя. Когда он натыкается на
стену, в крысиный мозг поступает импульс от датчиков. При повторе
ситуации у робота формируется нечто, что можно назвать опытом.
Чтобы
помочь этому процессу, исследователи используют различные химические
вещества, которые усиливают или тормозят формирование нервных связей в
ходе выполнения тех или иных действий.
|
Gordon
оснащён сенсорами, определяющими расстояние до объектов. Но эти данные
не обдумываются компьютером, как у других ездящих ботов, а
преобразуются в импульсы, посылаемые крысиному мозгу (кадр University
of Reading). |
Ещё бóльшие перспективы
открывает возможность оснащения одного единственного бота Gordon сразу
несколькими крысиными мозгами. Его конструкция предусматривает
крепление нескольких устройств с MEA, поддерживающих свой обособленный
коллектив нейронов.
Уорвик и его коллеги полагают, что наблюдение за развитием полуживого робота поможет им что-нибудь узнать и о работе мозга Homo sapiens.
Ведь различия между мозгом крысы и мозгом человека по большей мере
количественные, а не качественные. У крысы в голове трудится один
миллион нейронов, а у человека — 100 миллиардов.
"Это
упрощённая версия того, что происходит в человеческом мозге, —
характеризует Уорвик своё новое детище, — в которой мы можем увидеть и
проконтролировать основные характеристики так, как нам нужно".
|
Бен
Уолли (Ben Whalley), участник проекта, поясняет, что поиск "логического
мостика" между активностью отдельных нейронов и сложным поведением
организма как результатом "коллективного творчества" нервных клеток
является одним из фундаментальных вопросов для нейронауки (кадр
University of Reading). |
В многочисленных
экспериментах прошлого не раз проводился анализ активности групп клеток
в мозге живых существ. А в опытах, рассматривавших поведение животных в
тех или иных ситуациях, биологи соотносили реакцию организма с
"входными данными".
Но вот что
происходит на промежуточном уровне? Где-то между одним-двумя нейронами,
получившими сигнал и передавшими его дальше и организмом в целом?
Упрощённая модель организма, которой по сути является Gordon, предоставляет экспериментаторам возможность увидеть такую связь.
А
что из этого выйдет? Наверное, на разбор и интерпретацию результатов
экзотического эксперимента у специалистов уйдёт не один год.