Tänapäeval maailmas läbi viidud uuringute arv, mis võib James Cameroni tunnustatud filmi "Avatar" sündmusi pöörata, kasvab iga päevaga ja toob käegakatsutavaid tulemusi. Selliste uuringutega kaasnevad konkreetsed tulemused; neist räägivad mitte ainult unistajad ja ulmekirjanikud, vaid ka silmapaistvad teadlased ja juhid, sealhulgas venelased. Näiteks ütles Dmitri Rogozin mitte nii kaua aega tagasi ühes oma intervjuus ajakirjanikele, et Venemaa edasijõudnute sihtasutuse elluviidavate projektide hulgas on tööd ka avatari loomiseks.
Tänapäeval mõistetakse avatari komponentide kogumina - omamoodi masina (täidesaatva mehhanismi) ja inimese aju sümbioosina, mis on üles ehitatud neuroliidese põhjal. Kui selliseid tehnoloogiaid täies mahus rakendada, saab inimene oma mõtete abil eemalt juhtida nii eraldi ajamit kui ka kogu masinat. Avatar on omamoodi täieõiguslik "mina" eemal. Kõik, mis roboti-avatari ümber toimub, tuleb operaatorile täielikult edastada nii kindlalt, et ta tunneks end täiturmehhanismiga samas kohas. Seda on palju keerulisem rakendada kui tavalist kaugjuhtimispuldi juhtimist, mis on saadaval olnud juba nõukogude kuukulgurite päevilt.
Viimase poole sajandi jooksul kogunenud teaduslikud ja tehnilised saavutused võimaldavad juba praegu asendada 60–70% inimkeha funktsioonidest. Praegu jääb üle vaid analüüsida, mis täpselt annab meile võimaluse fantaasiatest eemale pääseda ja liikuda edasi avatari tegeliku kujunduse juurde, kuna eeltingimus on tõesti olemas. Kogu inimkonna saavutuseks on suure hulga erinevate robotite väljatöötamine, mis täna omandavad võime mitte ainult programmeeritud ülesandeid lahendada, vaid ka iseseisvalt otsuseid vastu võtta, olukorda hinnata. Kaasaegsete robotsüsteemide kognitiivsed võimed lähenevad üha enam inimvõimetele.
Ka kaasaegsed suurettevõtted on tundnud sedalaadi töö väljavaateid. Näiteks omandas Google ainuüksi 2013. aastal 8 robootikaettevõtet vaid kuue kuuga. Interneti-hiiglase ostude hulgas on tuntud ettevõte Boston Dynamics, aga ka Jaapani võll. Lisaks on Googleil huvi bioinseneride vastu ning 2013. aastal asutas Google biotehnoloogiaettevõtte Calico California Life Company.
Esimesed pääsukesed
Neurofüüsikud on teinud olulise sammu, et tuua avatar reaalsusele lähemale. Neil õnnestus ahve õpetada kasutama kahte virtuaalset kätt, juhtides neid ainult mõtte abil. See on oluline samm aju-arvuti liidese arendamisel. Siiani kontrollivad ahvid arvutiekraanil virtuaalseid käsi, nende abiga ei saa päris maiuspala võtta. Aju abil aga neid virtuaalseid käsi juhtides ja nende abil monitori ekraanil probleeme lahendades saavad ahvid tasu. Virtuaalsed käed on ahvi avatar.
Neid katseid tehakse täna Duke'i ülikooli meditsiinikeskuse neurofüsioloog Miguel Nicolelis laboris. Katse hõlmab kahte ahvi - isast ja emast. Teadlased on igaühe ajju implanteerinud rekordilise arvu mikroelektroode, mis tegelevad aju neuronite elektrilise aktiivsuse registreerimisega. Naise ajju siirdati 768 elektroodi, meessoost 384. Kuni viimase ajani ei saanud seda teha ükski neurofüsioloog maailmas.
Mikroelektroodid asuvad spetsiaalsetel tahvlitel, mis on asunud ahvi ajukoore erinevates piirkondades. Kõik need mikroelektroodid registreerivad ümbritsevate neuronite elektrilisi impulsse. Selle tulemusena õnnestub teadlastel registreerida rohkem kui 500 neuroni aktiivsus igal ahvil. Samal ajal näidati ahvidele avatari, mis oskas manipuleerida erineva kujuga esemetega. Siis hakkasid nad õppima, kuidas seda juhtkangiga juhtida.
Selle kontrolli ajal registreerisid teadlased oma aju neuronite aktiivsust, koostades saadud andmete põhjal mudeli, mis võimaldas seostada teatud neuronite aktiivsust teatud käeliigutustega. Samal ajal viidi kuni viimase ajani kõik sellised katsed läbi ainult ühe käega. Üleminek kahe käega juhtimisele ajutegevuse abil on arengus oluline samm edasi.
Arendatud mudel sai aluseks aju-arvuti liidese loomisele, mis võimaldab vaid ühe mõtte abil üle minna virtuaalsete käte-avataride juhtimisele. See tähendab, et ahvi sooviga kätt vasakule või paremale liigutada kaasnes ajus peamiste neuronite aktiivsus, samas kui välja töötatud liides tegeles selle tegevuse muundamisega virtuaalse käe soovitud liigutuseks. Neuronite aktiivsuse dekodeerimiseks kasutasid spetsialistid algoritmi, mille nad olid juba loonud varasemate uuringute raames, mis viidi läbi ühe käega.
Sel hetkel, kui juhtkang ahvidelt ära võeti, õppisid nad püsiva treeningu abil oma mõtete abil suunama ekraanil olevad virtuaalsed käed spetsiaalsetele sihtmärkidele, hoides neid mõnda aega sihtmärkidel. Sihtmärkidena kasutati erinevaid geomeetrilisi kujundeid. Kui ahvid said ülesandega hakkama, said nad selle eest maiuse. Teadlased on makaake koolitanud mitmel viisil. Algul olid ahvide käed vabad ja nad said justkui neid enda abistamiseks kasutada, tehes samu liigutusi nagu virtuaalne käsi. Kuid teisel etapil olid ahvide käed jäigalt tooli külge kinnitatud, jättes virtuaalse reaalsuse juhtimiseks vaid ajud.
Teine huvitav areng on kunstlik superstrong elastne lihas, mille on loonud Singapuri Riikliku Ülikooli (NSU) meeskond. Selle tehnoloogia peamise arendaja Adriana Kochi sõnul on peamine eesmärk luua lihaskoe, mis ületab looduslikke proove. Tema sõnul matkivad materjalid, millest nende tehislihas on valmistatud, tõeliste inimkudede aktiivsust ja suudavad koheselt reageerida sissetulevale elektrilisele impulsile. Väidetavalt suudab see lihas tõsta oma kaalu 80 korda. Lähitulevikus, 3-5 aasta pärast, loodavad eksperdid ühendada selle lihase robotkäega, mis välimuselt peaaegu ei erine tegelikust inimkäest, kuid on samal ajal 10 korda tugevam.
Sellel tehnoloogial on ka muid eeliseid. Kunstlihaste kokkutõmbed ja liigutused võivad tekitada energia "kõrvalsaaduse", mida saab muuta mehaanilisest elektrienergiaks. Kunstlihastes kasutatavate materjalide looduslike omaduste tõttu suudab see säilitada üsna suure hulga energiat. Tänu sellele võib selliseid lihaseid vastu võttev robot muutuda energeetiliselt autonoomseks ja iseseisvaks. Laadimiseks kulub rohkem kui minut.
Samuti arendatakse laialdaselt kunstlike silmade loomise tehnoloogiaid. Teadlased töötavad erinevate võrkkesta proteeside loomise nimel. Kuulmisproteeside väljatöötamisel on tehtud veelgi suuremaid edusamme. USAs on patsiendid juba mitu aastat paigaldanud kuulmisnärvidega ühendatud mikroarvuti, mikrofoni ja elektroodide süsteemi. Sellist süsteemi on juba paigaldatud üle 200 000 patsiendi, mis viitab sellele, et need pole enam teadlaste isoleeritud katsed, vaid igapäevane kliiniline praktika.
Kaasaegsete teadlaste loomise kroon, mis demonstreerib väidet, et suudame asendada 60-70% inimkeha funktsioonidest tehisimplantaatidega, oli maailma esimene biorobot "Rex". Sellise bioonilise inimese puhul on kõik väljakujunenud elundid - silmadest südameni - kunstlikud. Kõik need on pärit nendest, mis on juba paigaldatud päris patsientidele või läbivad mitmeid katseid. Tänu olemasolevale proteeside komplektile kuuleb, näeb, oskab "Rex" kõndida ja funktsioneerida, suudab isegi lihtsat vestlust säilitada, kuna on varustatud lihtsa tehisintellektiga.
Samal ajal ei ole bioonilisel inimesel piisavalt kõhtu, kopse ja põit. Kõiki neid tehisorganeid pole aga veel leiutatud ja tehisliku aju areng on veel väga kaugel. Samas usuvad Rexi arendajad, et lähitulevikus on iga implantaat inimestele kättesaadav. Samuti usuvad teadlased, et kunagi hakkavad neid kasutama terved inimesed, mis asendavad siseelundeid nende kulumisel ja see on juba otsene tee surematusse.
Avatari tehnoloogia probleemid
2013. aastal toimus New Yorgis tavaline rahvusvaheline konverents pealkirjaga "Global Future". Sellel konverentsil võetakse traditsioonide kohaselt kokku suuremahulise projekti "Avatar" tehnilise aluse tulemused. Selle projekti juht, Venemaa ettevõtja Dmitri Itskov tegeleb investorite ligimeelitamisega üle kogu maailma. Itskovi sõnul võidakse lähitulevikus luua tehiskeha, mis oma funktsionaalsete omaduste poolest ei erine originaalist ja aja jooksul suudab seda isegi ületada. Lisaks käib töö selle nimel, et luua tehnoloogia inimese isiksuse siirdamiseks sellesse tehiskehasse, mis võib pakkuda piiramatut eluiga, anda inimestele surematuse. Isegi selle programmi esimese etapi rakendamise kuupäevaks nimetati - 2045.
Juba praegu võrreldakse Avatari projekti inimtsivilisatsiooni ajaloo suurimate saavutustega. Selline näiteks aatomipommi loomise, kosmoselennu, Kuule maandumise projektina. Praegu on selle programmi jaoks praktiliselt kaks elementi - täidesaatvad mehhanismid ja inimese aju. Peamine takistus täisväärtusliku, toimiva biomehaanilise sümbioosi tekitamisel nende vahel on neuroliides - see tähendab otsese ja tagasiside süsteem.
Sellise ühenduse arendamisel tekib suur hulk küsimusi. Siin on vaid üks neist: millisele inimese aju mootorikoore miljardist rakust on kõige parem tuua elektroodid näiteks jalaproteesi juhtimiseks? Kuidas leida vajalikke rakke, kaitsta erinevate häirete eest, tagada nõutav täpsus, tõlkida ajurakkude närviimpulsside jada tehismehhanismi täpseteks ja arusaadavateks käskudeks?
Pärast neid üldisi rakendusküsimusi ilmub ka suur hulk privaatseid. Näiteks elektroodid, mis sisestatakse inimese ajusse, kasvavad kiiresti gliaalrakkude kihiga. Need rakud on meie neurokeskkonnale omamoodi kaitse, mis raskendab siirdatud elektroodidega suhtlemist. Gliaalrakud püüavad blokeerida kõik, mida nad tajuvad või tajuvad võõrkehana. Praegu on saastumisvastaste ja samal ajal kahjutute mikroelektroodide väljatöötamine endiselt tõsine probleem ilma lõpliku lahenduseta. Katsed selles suunas jätkuvad. Pakume nanotorudest valmistatud elektroode, spetsiaalse kattega elektroode, elektriimpulsse on võimalik asendada valgussignaalidega (katsetatud loomade peal), kuid probleemi täielikuks lahendamiseks on vara öelda.
