Страница 16 из 19
Теоретически робота можно наделить любыми чувствами. Исследователи из университета Огайо сделали электронный нос, который распознает по запаху разные сорта сыра. Такая машина не только послужит в пищевой промышленности, но и поможет разобраться в хитростях механизма обоняния. Ведь по сравнению с тактильными ощущениями, зрением и слухом, мы мало знаем о вкусе и обонянии. В наших носах миллионы рецепторов — протеины на поверхности клеток улавливают молекулы пахучих веществ. Мозг распознает запахи по комбинациям сигналов, поступающих от рецепторов.
Создатели электронного носа задались целью сымитировать реальную связь сенсора с нервной системой. Многие годы ушли на то, чтобы искусственный нос освоил спектр запахов, доступных его живому «прототипу». NOSE (Neotronics Olfactory Sensing Equipment), разработанный британской компанией Neotronic Technology, использует 12 полимерных сенсоров, воспроизводящих «отпечатки» запахов. Изменения в поведении сенсоров показывают различные компоненты запаха и воспроизводят их на компьютере в графической форме, сложность которой зависит от сложности запаха. NOSE может заменять человека при анализе запахов пищи, спиртных напитков, парфюмерии и табака.
И все же потрясающее изобретение лишь приоткрывает проблему, связанную с ощущениями электронных устройств. Робот не может самостоятельно оценивать качество запаха или вкуса, он лишь сравнивает полученные параметры с человеческими ощущениями.
Для роботов разработано уже множество разнообразных «органов чувств» — сенсоров. Некоторые способны фиксировать ощущения за гранью человеческого восприятия. Пример тому — глаз, составленный из большого количества фототранзисторов, сориентированных в разных направлениях, улавливающих световую информацию, и в виде электрических импульсов, передающих ее в искусственную нейронную сеть. Сейчас экспериментаторы пытаются научить робота ориентироваться в пространстве по световым сигналам.
Другие специализированные машины умеют определять присутствие воды и других жидкостей; «видят» тепло с помощью термовизуальных сканеров; улавливают разницу между твердым и мягким благодаря тактильным сенсорам. Таким роботам уготована служба в самых разных экстремальных условиях — от обработки токсичных веществ до применения в космосе.
Однако ученые сдерживают свои фантазии, ставя перед собой конкретные прикладные задачи. Пока никакие самые совершенные искусственные органы чувств, никакая система синтетических ощущений не могут тягаться с восприятием самых «простых» живых созданий.
Cпектр сенсорного восприятия у многих животных шире, чем у человека, поэтому братья наши меньшие могли бы многое поведать о недоступном нам мире. Ведь зрительный и слуховой аппараты человека воспринимают достаточно ограниченный диапазон световых и звуковых волн, а вкусовой и обонятельный — не способны распознавать на расстоянии химические вещества. Увы, для восприятия немалого числа сигналов, поступающих из окружающего мира, у нас просто-напросто нет рецепторов.
А вот многие представители животного мира приспособились воспринимать информацию о среде крайне оригинальными способами. Сенсорные способности животных столь же разнообразны, сколь и их виды.
Специалисты, занятые разработками в области биоакустики, не только подробнейшим образом изучили и систематизировали слуховые способности животных на земле, в воздухе и под водой, но и открыли много нового касательно зрительных, химических и магнетических способов их ориентации.
Человеку доступны звуки частотой от 20 до 20 000 герц. А вот некоторые животные способны улавливать как ультразвук, так и инфразвук. В брачный период горбатые киты «поют» свои песни неразличимым для человеческого уха «басом».
Длинные звуковые волны, преодолевая огромные расстояния, достигают адресата: самки чутко улавливают призывные вибрации. Из наземных млекопитающих инфразвук доступен слонам. Мощные низкочастотные сигналы — эдакий «молчаливый гром» — сочетаются у этих гигантов со зрением, обонянием, языком прикосновений. Все это помогает им вести сложный групповой образ жизни. Но вот как киты и слоны улавливают инфразвук на далеком расстоянии и как с его помощью ориентируются — пока неизвестно.
Дельфины тоже полагаются на cвой слух, но они способны улавливать только высокочастотные звуки. Объяснение простое: им нет нужды далеко путешествовать, добывая себе пропитание. Они довольствуются быстрой и юркой рыбой, которую гораздо проще «запеленговать» с помощью ультракоротковолнового природного «локатора».
Ставку на обоняние сделали рептилии. В сочетании с языком парный орган Якобсона способен, в частности, безошибочно улавливать и распознавать запах секрета, выделяемого сородичами. Высовывая язык, змея всего несколько секунд ловит им пахучие молекулы, находящиеся в воздухе или на субстрате. Потом убирает язык в отверстие Якобсонова органа и мгновенно получает полную информацию о химических соединениях. Точный «химанализ» веществ в мизерной концентрации позволяет им безошибочно находить добычу, источник воды, а в сезон размножения — пару.
Цветы привлекают пчел не только ароматом, улавливаемым обонятельными чувствительными клетками усиков, но и окраской. У пчелы пять глаз: 2 больших — с 6 900 шестиугольными фасетками (структурные единицы глаза), улавливающими лучи света под малым углом зрения, и 3 — однолинзовых — чувствительных к интенсивности света. Некоторые насекомые и птицы видят мир в ультрафиолетовом свете, в котором цветовые пигменты отражаются иначе, поэтому окружающий мир они видят более ярким, чем человек.
Похоже, глаз птицы наделен одной загадочной способностью — ощущает магнетизм, который и позволяет крылатым странникам не сбиваться с традиционных маршрутов своих дальних перелетов. Экспериментально подтверждено, что домашние голуби ориентируются по запаху и магнетическим ощущениям.
Клетки сетчатки птичьего глаза содержат особые компоненты, позволяющие чувствовать магнитное поле, но только при солнечном свете. Ученые уверены, что все животные в большей или меньшей степени наделены магнетическими ощущениями. Зафиксирована реакция на магнитные поля у пчел, черепах, радужной форели, домашних голубей и обычной мухи. Новозеландские исследователи, к примеру, выделили особые клетки, по свойствам напоминающие магнит. Такие клетки, ведущие себя наподобие стрелки компаса, расположены на морде радужной форели и в клюве некоторых птиц.
Интересно, что крошечные кусочки минерального магнита были найдены и в образцах человеческого мозга. Видимо, такие частицы могут действовать как встроенный компас, наделяя человека чувством направления.
Игорь Аникеев
Медпрактикум: Яд против яда
Одним из символов Таиланда является мифический сюжет, изображающий победу птицы Гаруды над змеей Нагом. И это не случайно: на протяжении многих столетий жители Сиама — так до 1949 года назывался Таиланд — ежегодно буквально тысячами погибали от укусов ядовитых змей. А их в этой стране немало: из более чем 175 видов всех обитающих 85 — ядовитые.
Проблемами медицинских исследований в области токсикологии в Сиаме занимались очень давно. Местное общество Красного Креста было основано в этой стране еще в 1893 году и находилось под патронатом королевской семьи. В настоящее время в Мемориальном институте королевы Саовабхи разводят и изучают 10 видов змей этого региона. Причем яд каждого из видов используется для производства специфического противоядия (антидота). Так, например, антидот, изготовленный на основе яда сиамской кобры, эффективен только против укусов этого вида змей и совершенно бесполезен при укусе гадюки или королевской кобры.
Для производства антидотов в Таиланде применяют лошадей. Именно они служат своеобразной живой биологической фабрикой по производству антидотов. Процесс получения противоядий выглядит так: здоровым лошадям делают небольшие инъекции змеиного яда, в течение нескольких месяцев в их крови вырабатывается иммунитет, и только потом у лошади забирают кровь, которая служит исходным материалом для изготовления противоядий. Ампулы рассылаются отсюда по всей стране в специальные центры. А их в Таиланде сотни. Каждый взрослый человек точно знает, куда надо обращаться в случае опасности.