22/08/2018, 14:47 1,6 хилИзгледи 293 като

кредит: Наталия Хутану / TUM
Учените не наричат ​​графен напразно "суперматериал". Въпреки че е направен само от един слой въглеродни атоми, той е много здрав, супер гъвкав и супер лек материал, който също така провежда електричество и е биоразградим. Наскоро международен екип от изследователи намери начин да използва графен за създаване изкуствена ретинаочи. Ретината е слой от светлочувствителни клетки във вътрешната обвивка на окото, отговорен за обработката на изображенията ( електромагнитно излъчваневидимата част на спектъра) в нервни импулси, които мозъкът може да интерпретира. И ако този тънък слой клетки не функционира, тогава човекът просто не вижда нищо.

В момента милиони хора по света страдат от заболявания на ретината, които ги лишават от зрението. За да им помогнат да виждат отново, преди няколко години учените разработиха изкуствена ретина. Въпреки това, всички съществуващи решения е трудно да се нарекат идеални, тъй като имплантите са твърди и плоски, така че изображението, което произвеждат, често изглежда размазано и изкривено. Въпреки че имплантите са доста крехки, те също могат да повредят близката очна тъкан.

Следователно графенът с всичките му уникални свойстваможе да бъде ключът към създаването на по-добра изкуствена ретина. Използвайки комбинация от графен, молибденов дисулфид (друг двуизмерен материал), злато, алуминиев оксид и силициев нитрат, изследователи от Тексаския университет и Сеулския университет национален университетсъздадоха изкуствена ретина, която функционира много по-добре от всички съществуващи модели. Базиран на лабораторни изследванияи тестове върху животни, учените са установили, че техните графенова изкуствена ретинае биосъвместим и способен да имитира функции човешко око. В допълнение, той отговаря по-добре на размера на естествената ретина на човешкото око.

Той донесе със себе си нови технологии, които помогнаха да съживят невъзможни и необичайни изобретения преди това. Тези открития включват:

• изкуствена ретина;
• прожекционна клавиатура;
• Електронна цигара;
• мозъчен интерфейс;
• използване на цифрови камери в мобилни телефони;
• цифров синтезатор на аромати;
• електронна хартия;
• преносим ядрен реактор;
• настолен 3D скенер;
• изкуствена хромозома;
• „умни“ пръчици за хранене;
• нанороботи.

Тъй като е изминала по-малко от една пета от века, най-вероятно предстоят най-необичайните изобретения на човечеството, разработени и създадени в бъдещето. Днес отворените нови продукти показват докъде е стигнал технологичният прогрес и от какви непознати досега възможности може да се възползва човек.

Нека разгледаме по-отблизо някои необичайни човешки изобретения, създадени в началото на двадесет и първи век.

Изкуствена ретина

Това откритие принадлежи на японски учени. Произведената ретина е алуминиева матрица, използваща силициеви полупроводникови елементи. Разделителната способност е 100 пиксела.

Ретината ще изпълнява функциите си, ако е инсталирана заедно със специални очила и малък компютър. Очилата с вградена видеокамера се използват за получаване и предаване на изображения към компютър, където се извършва обработката. Камера в очилата преобразува светлината в изблици на електронни импулси. След обработка на изображението, компютърът го разделя наполовина и го предава на лявото и дясното око, в инфрачервени излъчватели, разположени на гърба на стъклата на очилата. Очилата излъчват кратки импулси инфрачервено лъчение, който активира фотосензори на ретината и ги кара да предават електрически импулси, кодирайки картината в оптични неврони.

В бъдеще се планира такава ретина да може да възстанови зрението на сляп човек и да помогне да се видят по-малки предмети.

По-късно японски учени успяха да отгледат ретината от миши стволови клетки; тестването все още не е приключило.

Прожекционна клавиатура

С течение на времето се появяват все повече и повече нови изобретения. присъстващи в живота на човек, една от тях е прожекционна клавиатура.

С негова помощ става възможно проектирането на клавиши върху повърхността, където се натискат. Видеопроекторът, който проектира клавиатурата, има сензор, който може да проследява движенията на пръстите, след което изчислява координатите на натиснатите клавиши и показва правилно въведения текст на дисплея. Такава клавиатура обаче има и недостатъци, не може да се използва на открито.

Електронна цигара

Това откритие е направено от китайски учен, след като баща му почина от рак на белия дроб. Никотинова зависимост- един от най-силните в света. Каквото прави човек, който се откаже от пушенето. Той се опитва да замени този навик с нещо друго, например, купува дъвки, опитва се да намери алтернатива на пушенето.

Електронната цигара е устройство, което симулира процеса на пушене. Когато използва такъв нов продукт, човек не се отказва от навика си, не търси заместители, а обикновено прекарва времето си. Въпреки това, пушачът не уврежда белите си дробове с токсични катран и продукти от горенето, тъй като те липсват в този тип устройства. Така че човек пуши електронна цигара, може да се отърве от никотиновата зависимост.

Мозъчен интерфейс

Необичайните изобретения на 21 век са доста разнообразни и едно от тях е мозъчният интерфейс.

Пример за управление на обекти с мисли беше демонстриран от японска компания. Човек със силата на мисълта принуди стрелка, инсталирана на голяма железопътна линия, да превключи.

Принцип на действие: кората на главния мозък се осветява и фотографира в инфрачервения спектър. При извършване на такава процедура ясно се вижда преминаването на хемоглобина през съдовете, както с кислород, така и без него, както и обемът на кръвта в различни части на мозъка също се вижда. Машината преобразува такива промени в сигнали за напрежение, които управляват външни устройства. Така се управлява стрелката на влака.

Проектът планира да постигне по-сложно декодиране на промените във функционирането на човешкия мозък. Получаването на сигнали за изпълнение ще бъде върхът в развитието на интерфейса човек-машина.

Дигитален синтезатор на аромати

Днес няма да изненадате никого с 3D звук или 3D видео. Днес това са доста популярни изобретения. Необичайни технологии навлязоха в живота ни в началото на 21 век. Френската компания представя своето дигитално решение за измерване на миризми. Появата на такъв нов продукт внесе разнообразие в „дигиталния живот“ на обществото. Различни миризми ще бъдат синтезирани от патроните. Това ще добави специален щрих към гледането на филми и видео игри.

Електронна хартия

Това е същото като електронното мастило. Информацията се показва на специален дисплей. IN електронни книгиИзползва се електронна хартия, използва се и в други области. Електронното мастило с отразена светлина може да показва графики и текст за дълго време, без да използва много енергия.

Предимствата на тази хартия:

• пестене на енергия;
• Този вид четене не натоварва очите като обикновената хартия, което означава, че не уврежда зрението на човек.

Електронната хартия може да отразява видео с честота 6 кадъра в секунда и предава 16 нюанса на сивото.

Работата продължава за подобряване на това изобретение и увеличаване на скоростта на дисплея.

Настолен 3D скенер

Принципът на работа на такова устройство е използването на две камери, изображението от които се формира и сравнява. С помощта на такъв скенер се създават точни триизмерни модели на необходимите обекти. В тях са отразени с максимална точност различни детайли. Информацията се предава в математическа, компютърна и цифрова форма, носеща данни за размера, формата, цвета на сканирания елемент.

Компютърът управлява настройките на изображението. Всички получени данни се анализират и изображението се появява на екрана в триизмерно пространство.

"Умни" китайски пръчици

Един от двадесет и първи век представи на публиката „умни“ пръчици. Същността на това изобретение е, че когато клечките се потапят в храна, на екрана на джаджата, на която е инсталирано необходимото приложение, се показва информация за качеството на храната. Тоест, ако например потопите клечки в масло, ще видите на екрана съобщение „добро“ или „лошо“ в зависимост от качеството на продукта, който се тества.

Учените бяха подтикнати да пуснат подобно изобретение от ситуацията с продуктите в Китай. В страната са установени много заболявания именно заради консумацията на некачествена храна. Често продуктите се приготвят в едно и също масло, което води до появата на токсични вещества в него.

Умните пръчици могат да показват:

• свежест на маслото;
• ниво на pH;
• температура на течността;
• брой калории в плодовете.

Производителите ще разширят възможностите на пръчките, така че да могат да се използват за определяне голямо количествопоказатели за приема на храна. все още не е пуснат за обществеността, тъй като масовото производство все още не е в ход.

Изобретение: нанороботи

Днес много учени се стремят да създадат нанороботи - машини, които могат да работят на атомно и молекулярно ниво. Подобно изобретение ще направи възможно производството на молекулярни материали. Ще бъде възможно, например, да се направи кислород или вода. Също така в икономическата сфера те ще могат да създават храна, гориво и да участват в други процеси, които осигуряват човешкия живот. Такива роботи ще могат да създават сами.

Нанотехнологиите са символ на бъдещето и един от векторите за развитие на цивилизацията. Използването им е възможно в почти всяка област на човешкия живот.

В медицината появата на нанороботи ще доведе до пълно излекуване на човешкия организъм. Те могат да бъдат пуснати в тялото. Правилно програмирани машини ще започнат да унищожават вируси и други вредни веществаразположени вътре в тялото. С помощта на нанотехнологиите е възможно да се създават красиви и здрав видчовешка кожа.

В екологията електронните машини ще помогнат да се спре замърсяването на планетата. С тяхна помощ ще бъде възможно да се пречисти водата, въздуха и други жизненоважни важни източницичовешко здраве.

Такива необичайни изобретения на човечеството могат да помогнат при решаването на сложни проблеми, но в момента разработките са в етап на изследване.

Към днешна дата са създадени някои компоненти на бъдещите молекулярни машини и се провеждат различни конференции по въпроса за създаването на нанороботи.

Има примитивни прототипи на бъдещи машини. През 2010 г. за първи път бяха показани молекулярни машини, базирани на ДНК, които могат да се движат в космоса.

Светът на нанотехнологиите не стои неподвижен и може би 21-ви век все още ще бъде наречен векът, в който ще се появят най-необичайните изобретения.

Виртуален свят

Новият век донесе със себе си виртуална комуникация, запознанства и игри. Човек сам изгражда своите хоризонти, създава свои виртуални страници в Света в социалните мрежи. Следователно можем да кажем, че необичайни изобретения, създадени със собствените си ръце, са социалните мрежи.

Развитието на технологиите води до намаляване на реалните срещи и повече склонност към виртуална комуникация.

Нови виртуални изобретения, чиито необичайни функции помагат за адаптирането на човек във виртуално общество, са:

Заключение

Изобретенията могат да бъдат глупави и умни, полезни и не особено полезни. Въпреки това, всяка година необичайните изобретения на света се подобряват, а други се развиват на фона на някои. Човечеството се стреми да изобрети нещо необикновено, което да изненада всички. В същото време новият продукт трябва да носи удобство в живота на хората и да улеснява живота им по някакъв начин.

21 век все още ще носи нови изобретения, необичайни възможности, благодарение на които човечеството ще може да изследва неизследвани досега пространства и да придобива нови знания.

• Създадена е изкуствена ретина, която може да възстанови нормално зрениедори напълно слепи хора

Изследователите от медицинския колеж Weill Cornell успяха да дешифрират кода невронна мрежаретината на мишката. Благодарение на това опитът за създаване изкуствено око, който върна зрението на слепи мишки. Освен това кодът на ретината на маймуната вече е „разбит” по този начин и е почти идентичен с човешката ретина. Авторите на откритието се надяват, че в близко бъдеще ще успеят да разработят и тестват устройство, с което слепи хора да възстановяват зрението си.

Това откритие ще позволи на слепите хора да виждат не само очертанията на предметите, но ще върне абсолютно нормално зрение със способността да виждат чертите на лицето на събеседника. На този етап от изследването опитните животни вече могат да различават движещи се обекти.

Сега учените работят върху създаването на малко устройство, подобно на обръч или очила, с което събраната светлина ще се преобразува в електронен код, който човешки мозъктрансформира в образ.

Болестите на ретината са едни от най често срещани причинислепота обаче, дори в случай на смърт на всички фоторецептори, нервният изходен път на ретината, като правило, остава непокътнат. Съвременните протези вече се възползват от този факт: електроди се имплантират в окото на сляп пациент, за да стимулират ганглийните нервни клетки. Тази технология обаче предоставя само неясна картина, в която могат да се видят само общите контури на обектите.

Като алтернативен начинза стимулиране на клетките учените също тестват използването на светлочувствителни протеини. Тези протеини се въвеждат в ретината от генна терапия. Веднъж попаднали в окото, протеините могат да стимулират много ганглийни клетки наведнъж.

Във всеки случай, за да се формира ясна картина, е необходимо да се знае кодът на ретината, наборът от уравнения, които природата използва, за да преобразува светлината в електрически импулси, които мозъкът може да разбере. Учените вече са се опитали да го намерят за прости обекти, като геометрични фигури. Неврологът д-р Шийла Ниренберг предложи кодът да бъде обобщен и да работи както с фигури, така и с пейзажи или човешки лица. Докато работи върху кода, Ниренберг осъзна, че може да се използва за протезиране. Резултатът беше прост експеримент, в който мини-проектор, управляван от декриптиран код, изпращаше светлинни импулси към светлочувствителни протеини, вградени в миши ганглийни клетки чрез генна манипулация.

Внимателният контрол на поредица от експерименти показа, че качеството на зрението, дори за протеза, сглобена набързо в лабораторията, практически съвпада с това на нормалната здрава ретина на мишки.

Нов подход за лечение на зрителни увреждания предлага надежда на милиони хора по света, които страдат от слепота поради заболявания на ретината. Лекарствена терапияпомага само на няколко от тях и перфектната протеза ще бъде много търсена.

По материали от http://www.cnews.ru

Биологичните сензорни системи са компактни и енергийно ефективни. Когато се опитват да създадат полупроводников аналог на ретината, те срещат големи трудности: с дебелина 0,5 mm, тя тежи 0,5 g и консумира 0,1 W.

Ориз. 8.

Биологична ретина.

Клетките на ретината са свързани чрез сложна мрежа от възбуждащи (еднопосочни стрелки), инхибиторни (линии с кръгове в края) и двупосочни (двупосочни стрелки) сигнални връзки. Тази верига произвежда селективни реакции от четири вида ганглийни клетки (отдолу), които съставляват 90% от влакната оптичен нерв, предаване на визуална информация към мозъка. Включване на ганглиозни клетки "Включено" (зелено) и изключете „Изкл.“. (червено) се възбуждат, когато локалният интензитет на светлината е по-висок или по-нисък от околния район. Ganglion Cells Inc. (синьо) и низходящ "Дек." (жълто) генерира импулси, когато интензитетът на светлината се увеличава или намалява.

Ориз. 8.

Силиконова ретина

В електронните модели на ретината аксоните и дендритите на всяка клетка (сигналните връзки) са заменени с метални проводници, а синапсите са заменени с транзистори. Пермутациите на тази конфигурация създават възбуждащи и инхибиторни взаимодействия, които имитират връзките между невроните. Транзисторите и свързващите ги проводници са разположени върху силициеви чипове, различни участъци от които действат като различни слоеве клетки. Големите зелени подложки са фототранзистори, които преобразуват светлината в електрически сигнали.

На ранна фазаПо време на развитието на очите ганглийните клетки на ретината изпращат своите аксони към тектума, сензорния център на средния мозък. Аксоните на ретината се ръководят от следи химични съединения, секретирани от съседни клетки на тектума, които се активират едновременно; В резултат на това невроните, които се задействат едновременно, се свързват. В резултат на това в средния мозък се формира карта на пространственото разположение на сензорите на ретината.

За моделиране на този процес се използват програмируеми проводници за създаване на самоорганизиращи се връзки между клетките в чипа на ретината Visio1 (отгоре) и чипа за изкуствен тектум Neurotrope1 (отдолу). Електрическите изходни импулси се насочват от изкуствени ганглийни клетки към тектумни клетки чрез чип памет (RAM) (в средата). Чипът на ретината осигурява адреса на възбудения неврон, а чипът на тектума възпроизвежда импулса на възбуждане на съответното място. В нашия пример изкуственият тектум инструктира RAM да размени адреси 1 и 2. В резултат терминалът на аксона на ганглийна клетка 2 се премества към тектумна клетка 1, измествайки аксона на ганглийна клетка 3. Аксоните реагират на градиент на електрически заряд, освободен от възбудената клетка и помага за пренасочване на връзките.

След многократно възбуждане на блокове от съседни изкуствени неврони на ретината (маркирани триъгълници, горе вляво), аксоналните крайни точки на клетките на тектума, които първоначално са били разпръснати (маркирани триъгълници, долу вляво), се приближават една до друга и образуват по-равномерни ивици (долу вдясно).

Ориз. 9.

Изкуствените ретини на Argus бяха успешно имплантирани на шест слепи пациенти, позволявайки им отново да виждат светлина и да откриват движението на големи, ярки обекти.

Ориз. 10.

Тази система съчетава малък електронен очен имплант с видеокамера, монтирана на тъмни очила. Решетка от 16 електрода в импланта се свързва с ретината, въздействайки върху фоторецепторите. Сигналът, изпратен до тях, преминава дълъг път от камерата: през процесора за обработка, след това по радиоканал до приемник, разположен зад ухото, и след това по проводници, опънати под кожата, до очния имплант. Системата може да работи само с пациенти, чиито фоторецептори на ретината са отслабени и увредени, но зрителният нерв е здрав.

Правят се опити за възпроизвеждане на невронни структури и техните функции. Това се нарича морфинг (картографиране) нервни връзкивърху силициеви електронни схеми. По този начин се създават невроморфни микрочипове чрез морфинг на ретината - нервна тъканДебелина 0,5 мм, покриваща задна стенаочи. Ретината е изградена от пет специализирани слоя нервни клеткии извършва предварителна обработка на визуални изображения (изображения), извличане полезна информация, без достъп до мозъка и без изразходване на неговите ресурси.

Силициевата ретина възприема движенията на човешката глава. Четирите вида силициеви ганглийни клетки на чипа Visio1 имитират реални клетки на ретината и извършват визуална предварителна обработка. Някои клетки реагират на тъмни участъци (червени), други на светли участъци (зелени). Третият и четвъртият комплект клетки наблюдават предната (жълта) и задната (синя) граници на обектите. Черно-белите изображения, получени чрез декодиране, показват какво може да види сляп човек с невроморфен имплант на ретината.