Військовий суперкостюм | Журнал Популярна Механіка
Нові технології міостімуляциі здатні зробити з будь-якої людини високопродуктивну, точну, невтомну, виконавчу ... маріонетку.
«З пістолета коли-небудь стріляли?» - запитує Іван Клімов, показуючи «Беретту». «Ну, може, не з такого, але кілька років тому було», - відповідаю я. Іван уважно оглядає зброю, вставляє обойму, перевіряє запобіжник і передає мені. Ретельно целюсь в мішень - стандартний коло, чорне і біле, і думаю, як би не зганьбитися. Натискаю на спусковий гачок, постріл, ще один, і ще. Мда ... У своїй здатності потрапити з відстані 50 м я сумнівався недаремно: зображення з камери показує, що я заробив 3 очки плюс 5 очок, а третя куля зачепила край залікового кола. Ну добре хоч не в молоко! «Не турбуйтеся, - каже Іван, запускаючи на ноутбуці програму і мишкою виділяючи відмітини на фото мішені. - Ну а тепер розслабтеся і спробуйте ще раз ». Я піднімаю пістолет, навожу на ціль і, відчуваючи невелике поколювання в руках, тричі стріляю. Три десятки.
На ниточках нейронів
З професією Іван Клімов, за його словами, визначився в ранній юності: «Ким я тільки не хотів бути в дитинстві - і льотчиком, і моряком, і інженером, в загальному, як все. Але класі в п'ятому я прочитав оповідання Кіра Буличова «Уміння кидати м'яч» - про те, як самому звичайній людині ввели сироватку, яка встановлює зв'язок між моторними центрами мозку і м'язами, і він отримав можливість абсолютно точно потрапляти м'ячем в кільце. Розповідь цей справив на мене незабутнє враження - я захоплювався баскетболом і знав, як важко це дається. Саме тоді я зрозумів, що це моє покликання ». Після закінчення університету Іван поїхав на стажування до Швейцарії, де під керівництвом одного з провідних європейських нейрофізіологів, професора Френсіса Штейна, кілька років займався розробкою методик міостімуляциі.
«Що таке міостимуляція? Якщо пояснювати на пальцях, наші скелетні м'язи схожі на цей пістолет, - пояснює мені Клімов. - У них запасена енергія у вигляді АТФ, яка до пори до часу дрімає, як і хімічна енергія пороху всередині латунної гільзи. Але коли ви натискаєте на спусковий гачок, порох згоряє, і гази виштовхують кулю зі стовбура з енергією, на багато порядків перевершує енергію натискання вказівним пальцем. З м'язами так само: як тільки моторні нейрони подають дуже слабкий сигнал, м'язи починають скорочуватися за рахунок куди більшої енергії гідролізу АТФ. Так ось миостимуляция - це якраз і є те саме натискання, що служить ініціатором пострілу, - невеликий електричний імпульс, який, будучи підведений до правильного місця, змушує м'яз скорочуватися ».
Робота в групі професора Штейна принесла Климову кілька десятків патентів в області методик міостімуляциі. «Багато хто з моїх патентів реалізовані в існуючих виробах всесвітньо відомих фірм. Мої розробки допомагають і професійним спортсменам, і інвалідам, і звичайним людям, - з гордістю каже Іван. - Але потім мені набридло займатися дрібницями, і я вирішив реалізувати мрію свого життя, заснувавши стартап Ztech. У своїй розповіді Буличов описував виникнення прецизійної зворотного зв'язку між м'язами і моторними центрами. Нічого нового тут немає - такий зворотний зв'язок є у кожної людини. У кого-то вона точніша, у кого-то менше. Точність її при напрацюванні нового моторного досвіду залежить від багатьох чинників - від точності віддачі команд (моторних нейронів), точності рухів м'язів, від «датчиків положення» (пропріорецепторов), від системи зворотного зв'язку в мозку (що будуються нейронних мереж) - всього того, що ми зазвичай називаємо координацією рухів. Точність можна підвищити. Власне, на цьому засновані всі тренування, спортсмени напрацьовують «м'язову пам'ять», розвиваючи всі ці фактори, але процес дуже нешвидкий. Грунтуючись на дослідженнях нашої швейцарської групи, я запропонував концепцію «зовнішньої м'язової пам'яті». Виглядало це досить спекулятивно, але ми змогли реалізувати її в залозі, і наші очікування виявилися більш ніж виправдані ».
Костюм компанії Ztech являє собою набір електродів і датчиків, розташованих по всій поверхні. Кожен гурток - це набір з електродів, тензодатчика, що визначає тонус м'язів по тиску, а також акселерометр і гиродатчик для визначення положення в просторі. Бортовий комп'ютер збирає і аналізує інформацію з кожного датчика, а також біометричні показники - пульс, дихання, шкірно-гальванічну реакцію (КДР). Для створення прецизійної зворотного зв'язку потрібна калібрування, яка на даному етапі займає кілька годин. За цей час людина в костюмі виконує різні рухи, а спеціальне програмне забезпечення за допомогою камер захоплення руху (motion capture) «прив'язує» кожен датчик до певного розташування на шкірі, модель скелета і скелетних м'язів адаптується під конкретну людину, нормуються біометричні показники. Але, за словами розробників, у міру уточнення моделей і набору статистичних даних етап калібрування буде спрощуватися і зменшуватися і на серійних зразках буде являти собою буквально 15-20-хвилинну «стандартну гімнастику» (вона виконується один раз), необхідну для підгонки костюма під конкретного людини.
Зовнішня пам'ять тіла
«Зовнішня м'язова пам'ять» виглядає як обтягуючий костюм, густо обліплений наліпками датчиків і електродів і обплутаний кольоровими проводами (це робочий прототип, в комерційному зразку дроти будуть вшиті в костюм). Іван цитує Еммета Брауна з фільму «Назад в майбутнє»: «Якщо вже робити машину часу, то робити зі смаком!». Дійсно, в цьому костюмі з «реактором» на грудях, мерехтливим синім світлодіодом, я стаю схожим на Тоні Старка - «Залізної людини» з однойменного фільму. Пучки проводів обвивають мене і сходяться до «реактору», де насправді розташовані бортовий комп'ютер, контролер і комутатор бездротового зв'язку, за допомогою якої костюм спілкується з програмою управління, встановленої на ноутбуці Івана. Більше двох годин мене ганяють в залі під чіпкими поглядами камер motion capture, змушуючи виконувати найрізноманітніші руху. З мене сходить сім потів, костюм стає мокрим. «Все в порядку, ми три роки працювали над тим, щоб зробити датчики водозахищеного і байдужими до поту, - відповідає Клімов на моє запитання. - Більш того, комп'ютер враховує, що шкіра спітніла, і вносить корективи в подаються електричні імпульси ».
Висять дроти, закріплені скотчем, виглядають не надто елегантно, але це робочий демонстратор технології - костюм EKZOSUIT компанії Ztech. Проте навіть при настільки непоказною зовнішності його можливості вражають.
Нарешті калібрування закінчена. Після перших пострілів і обробки даних по потраплянням комп'ютер починає коригувати мої рухи, подаючи слабкі імпульси на відповідні м'язи. Коригування можлива як постфактум (як в моєму випадку), так і в режимі реального часу (за допомогою відеокамери, закріпленої на голові). Останнє дозволяє оператору буквально направляти руху людини, що дає величезні можливості для навчання тонким моторним навичкам: уявіть собі лікаря-хірурга, який навчає студентів виконувати операції, виправляючи руху їх рук! За словами Івана, особливий інтерес до його розробки проявляють військові: уявіть бійця спецпідрозділу, якого в режимі реального часу можуть «страхувати» професіонали в самих різних областях - від надточної снайперської стрільби до знешкодження складних вибухових пристроїв. Тим більше що костюм дозволяє не тільки забезпечити точну зворотний зв'язок, але і збільшити фізичну силу людини. Правда, тимчасово, і, як кажуть розробники, це не дуже добре для здоров'я, але в деяких випадках надзвичайно корисно - скажімо, військовим можливість «турборежима» явно не завадить.
армія мертвих
«А тепер покажу вам ще одну можливість нашій технології, - каже Іван Клімов. - Стати на лінію стрільби. Візьміть пістолет. Закрийте очі і розслабтеся. Якщо відчуєте щось, що не чиніть опір ». Виконую всі інструкції, але через поколювання я не в силах більше замружуватися і, відкривши очі, бачу, як моя власна рука абсолютно самостійно піднімається. Плескають три постріли. Дві десятки і дев'ятка. «Було б три десятки, але, коли ви відкрили очі, мозок втрутився і збив приціл, - пояснює Іван. - Пересилити можна, але потрібно відсіювати шум справжніх нервових імпульсів від моторних центрів мозку. Поки ми цього не вміємо ».
«А якщо нервових імпульсів від мозку взагалі не буде?» - питаю я. Іван пожвавлюється: «О, тоді все просто ідеально! Піонером міостімуляциі був Луїджі Гальвані. Він проводив свої експерименти з жаб'ячими лапками, скорочується під дією прикладеної до них електричної різниці потенціалів. І знаєте що? Його жаби не були живими - але лапки продовжували працювати, поки в їх тканинах вистачало енергії ». Здається, тепер я розумію, що означає буква Z в назві компанії.
Стаття «Як я був Zомбі» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №4, Грудень 2016 ).
«З пістолета коли-небудь стріляли?«Що таке міостимуляція?
«А якщо нервових імпульсів від мозку взагалі не буде?
І знаєте що?