Текст книги "Юный техник, 2009 № 02"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
На пути к совершенству

Некоторые ученые считают, что эволюция живых существ на нашей планете продолжается. В частности, в последнее время появились сообщения о так называемых детях индиго – представителях нового вида человечества, во всем превосходящих обычных людей. Действительно ли мы становимся свидетелями появления нового вида – «хомо футурис»? С таким вопросом мы обратились к доктору биологических наук, ведущему научному сотруднику Палеонтологического института РАН Александру Владимировичу МАРКОВУ. Но разговор получился шире – об эволюции вообще.

– В свое время всем нам говорили, что труд создал из обезьяны человека. Почему же тогда человекообразные обезьяны – они ведь сегодня трудятся: копают землю палками, чтобы добыть вкусные коренья, разбивают камнями твердую скорлупу орехов – не превращаются в людей?

– По современным представлениям, труд был едва ли не главным фактором, направлявшим эволюцию наших предков. Современные человекообразные обезьяны пошли другим путем, у них выработались иные адаптации. А сейчас уже упущено время: ниша человека занята.

Недавно один японский исследователь опубликовал статью, где этот вопрос разбирается на генетическом уровне. Он провел тщательный анализ генов обонятельных рецепторов шести видов позвоночных – лягушки, курицы, утконоса, опоссума, собаки и мыши. Среди прочего подтвердилась известное правило: если мы что-то обретаем, то обязательно что-то утрачиваем. В данном случае исследователи проследили, как постепенно улучшалось обоняние у наземных позвоночных.

А.В. Марковна рабочем месте.

Оказалось, что у общего предка всех наземных позвоночных было около сотни обонятельных генов. Когда дерево эволюции разветвилось и появились, с одной стороны, звероподобные ящеры, а с другой – предки современных рептилий и птиц, обонятельных генов у них осталось столько же – около сотни.

А вот дальше начинается резкий прирост. У общего предка утконоса и остальных зверей набралось более 300 генов. У общего предка плацентарных и сумчатых, то есть опоссума, уже около 670 обонятельных генов. А общий предок собаки и мыши обрел их аж 740…

При этом выяснилось, что рост количества обонятельных генов как раз совпадает во времени с утратой генов, ответственных за цветовое зрение.

– Получается, что с развитием обоняния животные теряли умение различать цвета?

– Совершенно верно. У млекопитающих ухудшалось цветовое зрение и быстро улучшалось обоняние. Видимо, это было связано с переходом к ночному образу жизни: ночью ведь, как говорится, все кошки серые.

Очевидно, на каком-то этапе произошло и разделение наших человекообразных предков на несколько ветвей.

«Хомо сапиенс» – лишь один из видов: были и другие, но они вымерли. Зато выжили человекообразные обезьяны. Возможно, они потому и выжили, что отказались от прямой конкуренции с людьми и приспособились к иному образу жизни, для которого развитие человеческого разума не требовалось.

– Ну, а сами-то мы можем дальше эволюционировать? Скажем, добавить к уже имеющимся шестое чувство, седьмое и так далее?

– Казалось бы, если мы к мозгу подключим некий новый сенсор, то у нас не появится сразу новое чувство, потому что у нас нет в мозгу соответствующих структур, которые могли бы обрабатывать информацию нового вида. Но, судя по тому, как шла эволюция, по-видимому, при добавлении нового рецептора новое чувство иногда появляется сразу. Потому что, вероятно, мозг использует какие-то универсальные обобщенные механизмы обработки сигналов. Говоря иначе, в процессе индивидуального развития мозг учится различать сигналы, приходящие от разных рецепторов, и на их основе строить картину мира. Причем для этого ничего не нужно менять в самом мозге.

Недавно был проведен эксперимент на мышах, подтверждающий этот вывод. У нормальных мышей дихроматическое зрение: они отличают зеленый цвет от синего, но не от красного. Но для опыта были выведены мыши, в геном которых добавили человеческий ген. В итоге получились животные, которые стали отличать красное от зеленого гораздо лучше, чем их дикие предки.

Прямое влияние окружающей среды не может непосредственно вызвать направленные изменения в организме. Если, например, мы поставим животных в такие условия, что им очень нужно видеть миллион оттенков цвета, эта способность у них не появится. Но если у кого-то из этих животных возникнет случайная мутация, улучшающая зрение, то ее затем поддержит естественный отбор. А вероятность того, что такая мутация может случиться, достаточно высока.

– Получается, что в ходе эволюции большую роль играет случайность?

– Да, в геноме, как показывают исследования, довольно часто происходит случайное удвоение генов. В том числе и обонятельных рецепторов. Эту мутацию поддерживает естественный отбор, а затем происходит очередная мутация и новое усиление того же чувства. С другой стороны, если поместить животное в темноту, где зрение бесполезно, то от этого оно не исчезнет. Гены зрения могут сохраняться миллионы лет. Но при этом вредные мутации со временем приведут животное к слепоте.

– Идет ли эволюция человека в настоящее время?

– На уровне отдельных генов она продолжается и в наши дни. Возьмем такой пример. Большинство млекопитающих во взрослом состоянии не способны переваривать молочный сахар лактозу. У детенышей есть фермент, расщепляющий лактозу, а у взрослых он перестает производиться, и они молоко переварить не могут.

Так же было и с людьми. Но с развитием скотоводства люди стали потреблять молочные продукты не только в раннем детстве. Человеку оказалось выгодным умение расщеплять лактозу и во взрослом состоянии. Случайная мутация, которая вывела из строя механизм отключения производства фермента у взрослых, закрепилась эволюционно: люди с такой мутацией получили преимущество, поскольку лучше питались, лучше росли и развивались. Это типичный пример эволюции в человеческом обществе.

– Могла ли подобным образом развиться у первобытного человека какая-нибудь исключительная способность? Например, умение гипнотизировать или парализовать хищников взглядом?

– Пожалуй, это чересчур. Иначе в наши дни такая способность была бы широко распространена среди людей.

– А могут ли у людей в будущем проявиться некие принципиально новые качества – например, умение летать?

– Вряд ли. Зато велика вероятность дальнейшего улучшения наших нынешних возможностей. Например, обонятельных и зрительных рецепторов. Принципиально новые свойства в ходе эволюции появляются исключительно редко. Ну а все нынешние разговоры о качественно новом поколении – я имею в виду детей индиго – это вообще-то говоря из области мифов.

– Таким образом надеяться, что в будущем у наших потомков само собой появится некое шестое или седьмое чувство, не приходится. Но ведь на помощь нам может прийти генная инженерия?

– Верно. Например, у некоторых пород арктических и антарктических рыб есть в крови специальные белки-антифризы, которые позволяют им не мерзнуть даже в очень холодной воде. Когда ген, отвечающий за выработку этого антифриза, пересадили помидорам, то получили сорт томатов, который не боится заморозков.

Дальнейшее совершенствование этой технологии позволит в будущем пересаживать сразу целые комплексы генов. И здесь открываются широчайшие возможности. Правда, по этическим соображениям такие пересадки людям будут, наверное, под запретом очень долгое время. Но в каких-то определенных условиях, например, при создании колонии на Красной планете, человечеству могут понадобиться какие-то новые свойства – скажем, возможность жить при пониженном давлении и низком содержании кислорода. И они, эти свойства, будут привиты марсианским колонистам.

Хуже, гораздо хуже, когда подобная технологическая возможность будет вдруг использована какой-то группой людей для создания, скажем, «универсальных солдат», обладающих исключительными боевыми качествами.

Публикацию подготовил В. ЖУКОВ

Кстати…

ЧЕЛОВЕК – ОШИБКА ПРИРОДЫ?

К такому, согласитесь, не очень приятному для нас выводу пришли английские исследователи, опубликовавшие в журнале «Нью сайентист» перечень недостатков конструкции человеческого тела. Представьте, пишут ученые, что инженеры, создавая некое сложное устройство, допустили, чтобы одни важные детали легко терялись, другие неизвестно зачем повторялись несколько раз, третьи переворачивались задом наперед. Их наверняка бы отстранили от работы.

Но ведь именно так устроен важнейший механизм человеческого организма – наш геном. При каждом делении клетки концы хромосом (так называемые теломеры) теряются, укорачиваются, и это становится одной из причин старения и смерти.

Между тем, например, у бактерий хромосомы, как правило, кольцевые – без начала и конца. Там нечему теряться, поэтому бактерии практически бессмертны. Достигнув определенного возраста, они делятся надвое – и живут дальше. Однако многоклеточному организму необходимо ограничивать возможность своих клеток к бесконечному делению: когда эти ограничительные механизмы дают сбой, у нас развиваются злокачественные опухоли.

У человека хромосомы имеют двойников, но не все. У мужчин две хромосомы (Х и У) присутствуют в единственном экземпляре. Поэтому даже появились предположения, что мужчины со временем вымрут, а женщины будут размножаться клонированием. Правда, серьезные ученые не разделяют эти опасения.

Не лучше обстоит дело и с энергетической станцией клетки – митохондрией. В ней образуется масса вредных отходов, так называемых свободных радикалов, которые приводят организм к старению и болезням.

И наконец, очевидно, что при делении клеток их копирование должно быть предельно точным. На самом же деле из 14 ферментов, которые ведают копировании ем, лишь 4 работают сравнительно точно – с одной ошибкой на миллион «букв»-нуклеотидов, из которых состоит цепочка ДНК. Остальные десять делают одну ошибку на 100 букв.

И поправить ничего нельзя. Хотя бы потому, что эти ошибки-мутации необходимы; иначе, как уже говорилось выше, не шла бы эволюция и естественному отбору не было бы из чего отбирать…

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

ДИСКОТЕКА ДЛЯ… ДИНОЗАВРОВ?!Так американские палеонтологи полушутя-полусерьезно назвали площадку на границе штатов Аризона и Юта, где ими обнаружено феноменальное количество следов динозавров. Исследователи и раньше обращали внимание на многочисленные странные выбоины, но объясняли их эрозией горной породы. Однако при более внимательном рассмотрении выяснилось, что выемки – это следы лап, когтей и даже хвостов огромных ящеров, обитавших здесь 190 млн. лет назад.

Интересен характер расположения следов: кажется, что динозавры собирались сюда, словно на дискотеку, и подолгу топтались на одном месте. Так, в центре «танцпола» на одном квадратном метре насчитывается до 12 отпечатков лап. Причем сходились здесь, по меньшей мере, четыре различных вида ящеров, среди которых были как взрослые особи, так и детеныши.

Палеонтологи считают, что ящеров заставляла собраться вода, источник которой в те далекие времена находился как раз посредине площадки, заинтересовавшей ученых.

КИБЕР-ЦИРКАЧ. Уникального робота, обладающего удивительным чувством равновесия, создали японские конструкторы. Он катается на одноколесном велосипеде, выполняя те же трюки, что цирковые акробаты.

ДЛЯ ЧЕГО ЯЩЕРУ МЕШКИ?Американские ученые обнаружили останки ящера, дыхательная система которого аналогична той, что имеется у современных птиц. Как заявляют исследователи Мичиганского университета, это открытие подтверждает теорию о близком родстве птиц с динозаврами.

Археологи установили, что найденный ими хищный ящер, рост которого превышает 10 м, жил на территории современной Аргентины более 85 млн. лет назад, имел две ноги, весил не меньше слона и, вероятно, был покрыт перьями. Его легкие очень напоминают внутренние органы современных птиц и даже имеют зачатки так называемых воздушных мешков, помогающих птицам дышать в полете. Правда, как предполагают ученые, доисторический хищник летать не умел, а воздушные мешки в его организме всего лишь способствовали терморегуляции организма.

ПОПРОБУЙТЕ БАОБАБ. Европейцам вскоре представится возможность включить в свое меню новый для них фрукт. После тщательных экспертиз специалисты из Старого Света дали добро на использование плодов баобаба в странах Европы.

Африканские целители издревле знали, что плоды баобаба хоть и обладают терпким вкусом, но весьма полезны при многих болезнях. Современный анализ показал, что они содержат массу витаминов, снимают усталость, по питательности приравниваются к телятине и быстро усваиваются организмом.

В Британии мякоть плодов будет использоваться для приготовления фруктовых коктейлей, мороженого и джемов, а также при выпечке печенья и бисквитов.

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

«Соберу себя сам!..»

Так бы мог, наверное, сказать о себе робот, созданный профессором Марком Йимом и его коллегами из лаборатории модульных роботов Университета Пенсильвании. Новому роботу не страшны удары.

Профессор Марк Йим.

Чтобы продемонстрировать возможности самособирающегося робота ckBot, профессор так стукнул по нему, что тот рассыпался на части. А через некоторое время рассыпавшиеся элементы сами собой начали подползать друг к другу, и вскоре вся конструкция собралась заново. Через некоторое время робот предстал перед журналистами «как новенький».

При этом совершенно одинаковые на вид части робота, каждая из которых состоит из пяти обладающих моторизованным сочленением модулей, самостоятельно определили, кому по ходу реконструкции стать ногами, кому составить туловище, а кому превратиться в голову.

Подобная самостоятельность деталей, допускающих в случае необходимости и переворот на 180 градусов, стала возможной, поскольку каждый модуль конструкции ckBotимеет собственную программу, источник питания, двигатель и систему ориентации. Найти друг друга отдельным частям помогают встроенные в них миниатюрные видеокамеры и светодиодные маячки, а сцепляются блоки благодаря магнитам.

Новому роботу не страшны удары.

Еще одна особенность технологии профессора Йима состоит в том, что самособирающийся робот по сути является трансформером. Так, в зависимости от заложенной программы отдельные детали могут компоноваться в совершенно разные фигуры. Даже прототип ckBot способен продемонстрировать несколько вариантов самосборки. В зависимости от поданной команды он может стать и змейкой, и колесом, и человекоподобным андроидом.

«В будущем, – обещает профессор Марк Йим, – подобная технология может быть использована для создания саморемонтирующихся машин. А разве плохо, если мы создадим транспортер-трансформер, который в зависимости от обстоятельств сможет превращаться то в вездеход, то в вертолет, а если надо, даже в субмарину?»

Кроме того, такая особенность конструкции может пригодиться при создании роботов-исследователей, которые на месте будут приспосабливаться к изменениям окружающей среды на другой планете. А на Земле вполне могут пригодиться при создании роботов-спасателей, способных пролезть в любую щель.

Вскоре исследователи обещают создать микровариант и даже нановариант самособирающегося робота-врача, который, оказавшись в кровеносном сосуде, сформирует необходимую структуру и примется лечить человека изнутри. Так что, судя по всему, у методики весьма серьезные перспективы.

И. ЗВЕРЕВ

Андроид Зино ведет себя как мальчишка

Помните, папа Карло выстругал Буратино из полена. В сказках бывает и не такое. А американский конструктор Дэвид Хэнсони его коллеги на чудо не надеются; они творят его сами. И вот что у них получается…

Теперь у Дэвида Хэнсона два мальчика по имени Зино – один живой, другой кибернетический.

Теперь у Дэвида два мальчишки, – шутят его знакомые. – Один бегает по дому, другой – по лаборатории»…

В этой шутке большая доля правды. Родному сыну Хэнсона скоро 3 года. Чуть больше времени его папа работает над конструкцией робота-андроида, которого он в честь сына тоже назвал Зино ( Zeno). Дэвид Хэнсон надеется, что скоро оба Зино смогут общаться на равных и даже подружатся.

Дело в том, что робот Зино очень похож на мальчика. Он ходит, слышит и разговаривает, моргает, следит за передвижениями людей, поворачивается к ним, смотрит в глаза собеседнику и неплохо выражает собственные эмоции.

История его такова. Вот уже несколько лет Д. Хэнн сон, глава и основатель компании Hanson Robotics, работает над созданием роботов-андроидов, надеясь воплотить в жизнь свою давнюю мечту – создать робота, способного как самостоятельно принимать решения, так и работать в содружестве с человеком.

Поскольку работа оказалась сложнее, чем предполагалось сначала, Хэнсон заручился поддержкой HuboLab, где работает его коллега – разработчик роботов Томотака Такахаси, а также привлек к участию в проекте компанию Massive Software, которая имеет опыт создания виртуальных персонажей для фильмов «Я – робот», «Кинг-Конг» и трилогии «Властелин колец».

Результатом этого союза стала кукла-робот весом около 3 кг и ростом 45 см. Внешне Зино напоминает популярного в Японии и некоторых других странах персонажа анимационных фильмов – Астромальчика. Ему даже придумали собственную биографию. Дескать, смышленый роботомальчик живет в 2027 году, посещает Академию изобретательства, где маленькие роботы учатся делать мир лучше. Кроме всего прочего, им иногда приходится бороться со злом в лице коварного профессора Блана.

Внешность роботомальчика может быть изменена по желанию заказчика. «Он может быть похож на пирата, рокера или даже Альберта Эйнштейна, – говорит Дэвид Хэнсон. – Но основа у него стандартизированная»…

Говоря иначе, любая модификация робота-андроида работает от литий-полимерной батареи около часа, после чего ее снова нужно подзаряжать. А 30 встроенных в его ноги, торс, руки и лицо сервомоторов позволяют Зино ложиться, вставать, балансировать при ходьбе, жестикулировать, улыбаться, двигать и моргать глазами, открывать рот и совершать прочие действия.

«Кожу» на лице Zenoсделали из эластичного полимера, который придает мимике роботомальчика реалистичность.

Впрочем, он отличается от своих собратьев AIBO, Pleo и прочих не только обладанием превосходной мимикой, но и тем, что его «мозг» фактически находится на расстоянии от него – все действия Зино координируются по беспроводным линиям связи персональным компьютером, а то даже и не одним.

Так, в настоящее время Зино работает с помощью 3 компьютеров, два из которых отвечают за анимационное программное обеспечение, а один – за движения Зино. Но вскоре специалисты сведут всю систему управления в одну комплексную программу, которая будет прилагаться к роботу вместе с инструкцией по его управлению и использованию.

Кстати, конструкторы обещают, что при массовом производстве их детище будет стоить не так уж и дорого – около 300 долларов и может появиться в продаже уже через 2–3 года.

Если вы приобретете себе экземпляр мальчика-робота, при покупке вам установят на ваш ПК или ноутбук специальную программу, которая будет хранить «базу знаний» Зино, к которой он будет иметь доступ по беспроводной линии. С помощью этого программного оборудования вы затем сможете управлять роботом самостоятельно, давая ему то и или иное задание.

Что робот уже умеет делать? Увидев какого-либо человека впервые, робот представится ему сам и спросит, как зовут незнакомца. И в дальнейшем будет обращаться к новому знакомому только по имени.

В непростом деле распознавания лиц и человеческого голоса роботомальчику помогают телекамеры в глазах и микрофоны в ушах. По данным тестов, распознавать людей по лицам ему удается даже лучше, чем многим из людей. Когда батарея садится, Зино начинает плакать и жаловаться, что устал: роботу специально «подарили» детский характер.

Стоит отметить, что при всем оптимизме и любви к своему детищу Дэвид считает, что Зино – лишь прототип будущих человекороботов. А таких, как в фильмах, человечество сможет создать лишь лет через 15.

Очевидно, Hanson Roboticsпримет в их создании самое живое участие. Ведь в октябре прошлого года компания Дэвида Хэнсона получила от Texas Emerging Technology Fund(Фонд помощи исследователям из университетов Техаса) грант в 1,5 млн. долларов на дальнейшее усовершенствование Зино.

Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ

Кстати…

РОБОТЫ НА ПОБЕГУШКАХ

Роботы – помощники по дому – вскоре должны появиться на рынке не только в США, но и других странах. Ведь не только Дэвид Хэнсон и его коллеги работают над их созданием. Так, скажем, ЗАО «Андроидные роботы», обосновавшееся в Москве, с 2005 года ведет работу по созданию собственной конструкции роботов-андроидов.

Начало работам было положено разработкой программно-аппаратного комплекса искусственного интеллекта «Андромеда». На основании его удалось разработать целую серию андроидных роботов: ARR100, ARR101, RODONOVA-1, а затем и группу из семи прототипов под общим названием «Добрыня».

Некоторые из моделей уже выпускаются серийно, но используются в основном пока как игрушки. Однако, полагают разработчики, им удастся разработать и прототип робота-слуги, который уже сможет в доме произвести уборку, подать и унести какую-то вещь.

Аналогичную работу по дому учат выполнять своих питомцев и сотрудники Бристольской лаборатории робототехники (Великобритания). Причем, по их мнению, андроиды должны делать все в комплексе – варить суп, убирать со стола, мыть посуду и вести уборку.

Работы идут сразу по двум направлениям. Робот-помощник должен не просто механически перемешивать кипящий суп, но и уметь определять степень его готовности. Кроме того, он должен не мешать находящемуся рядом человеку, понимать и выполнять его команды.

Миллион фунтов стерлингов будет потрачено на проект «Сотрудничество человека и робота». Специалисты уверены, что инвестиции окупятся уже в ближайшие годы, когда роботы-помощники появятся в продаже. По мнению представителя компании «Ротек» Антона Гульскова, поначалу роботы будут доступны лишь богатым людям. Но лет примерно через 10–15 такие роботы заметно подешевеют.

Так выглядит робот-андроид ARR600и его собратья.

Специалисты уверены, что вскоре роботы перестанут быть экзотикой не только в Японии, где первые роботы-сиделки уже начали помогать пожилым людям. Появятся роботы-дегустаторы, роботы-швейцары и даже роботы-шоферы.

В немалой степени популярности роботов будет способствовать и то обстоятельство, что в скором времени ученые начнут создавать так называемых мягкокорпусных роботов.

«Главное отличие конструкций, созданных человеком, от биологических заключается в преобладании в них жестких материалов, – поясняет один из руководителей проекта «Биовоспроизводящие технологии для мягкокорпусных роботов», профессор Барри Триммер. – Живые же системы, конечно, могут содержать жесткие материалы – например, кости, но главные строительные блоки являются мягкими и эластичными».

По словам Б. Триммера, гибкие материалы уже используются во многих соединениях и сочленениях различных механизмов, которые могут быть быстрыми, сильными и мощными.