Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2007 № 09

Первая партия устройств будет отдана госпиталю города Тсукуба, а вот куда пойдут остальные, пока неизвестно. Не исключено, что костюмами заинтересуется Минобороны.

Впрочем, как утверждает автор разработки, приобрести HAL-5 сможет любой, кто способен выложить из кармана от 42 000 до 60 000 долларов США — именно столько (как хороший автомобиль!) стоит один экземпляр чудо-костюма.

Вскоре стало понятно, почему Йошиюку Санкаи так торопится. На пятки ему наступают инженеры всем известной компании «Панасоник», создавшие свою версию сервокостюма. Он приводится в действие восемью группами искусственных мускулов (на фото они показаны, как голубые трубки). Приводы соответственно являются аналогами трапециевидной, дельтовидной и прочих мышц. Управляются эти «мускулы» с помощью сенсоров, установленных на локтях и запястьях рук пользователя.

Однако и здесь, как показало более внимательное изучение, создатели костюма выдают желаемое за действительное. Искусственными мускулами они назвали обыкновенные пневмоприводы. А вот до применения в конструкции силиконовых мышц, работа над которыми ведется в ряде лабораторий мира, еще далеко. Слишком уж эти мыщцы пока медлительны и маломощны.

В общем, получается, что создание настоящего экзоскелетона, который позволит каждому стать Гераклом, откладывается, по крайней мере, еще лет на 15–20…

С. НИКОЛАЕВ

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!

Знакомьтесь: Homo Sapiens

Может ли человек летать? А нырять на глубину 10 километров? А бегать быстрее гепарда? А почему бы и нет? Ведь мы почти себя не знаем. И, лишь понемногу проникая в тайны собственной «конструкции», обнаруживаем такое, чего не мог бы придумать даже самый гениальный инженер. Взять, например, зрение…

Взгляните на себя в зеркало. Какие бы у вас ни были глаза — карие, серые, голубые или зеленые, — в принципе, у всех они устроены одинаково.

Общепринятая схема строения глаза.

Почему у нас два глаза — вам, наверное, понятно: во-первых, два надежнее, чем один. Во-вторых, два глаза расширяют поле зрения и — пожалуй, это важнее всего — позволяют довольно точно определять расстояния до того или иного объекта, а также видеть мир вокруг объемным, стереоскопическим. Зажмурьте один глаз, подбросьте и попробуйте поймать монету. Согласитесь, с двумя глазами легче.

Дело в том, что каждый глаз видит и пересылает в мозг свое, несколько отличающееся от другого изображение. В зрительном центре мозга они накладываются друг на друга, формируя объемное изображение. Точно такой же эффект, кстати, дают стереопары — комплекты из двух слайдов, чуть-чуть отличающихся друг от друга; один показывает объект как бы с точки зрения правого глаза, а другой — левого. Посмотришь эти слайды с помощью специальной приставки, позволяющей видеть каждый слайд лишь «своим» глазом, и изображение кажется объемным.

Это еще не все тонкости нашего зрения.

Сравнительно недавно, уже в XX веке, исследователи выяснили, что цветовое зрение есть далеко не у всех млекопитающих. Например, кошки и собаки видят окружающий мир черно-белым, поскольку в сетчатке их глаз нет так называемых колбочек, отвечающих за различение цветов, а есть только палочки — светочувствительные элементы, которые ответственны за наше зрение при слабом свете и отключаются, как только оно усиливается. Так что не случайно нам кажется, согласно известной поговорке, что «в сумерках все кошки серы». Колбочки же не реагируют на слабый свет, зато При хорошем освещении они позволяют нам различать все цвета радуги.

Число палочек и колбочек меняется в разных частях сетчатки: в центре больше колбочек, по краям — палочек. Но все равно везде их столько и они настолько малы, что на участке сетчатки, равном по размерам точке на этой странице, размещается 20 000 палочек и колбочек! А всего человеческий глаз содержит 123 млн. палочек и 7 млн. колбочек. Благодаря этому наш глаз способен воспринимать, по разным оценкам, от 5 до 10 млн. цветовых оттенков.

Такое богатство, по мнению исследователей, мы получили в свое распоряжение не сразу. Например, ученые из Университета Огайо Андре Фернандез и Молли Моррис недавно выяснили, что люди и некоторые виды обезьян обладают трихроматическим зрением, которое позволяет им различать синий, зеленый и красный цвета. Есть мнение, что такой тип зрения дал ранним приматам эволюционное преимущество, поскольку они смогли отличать зрелые (скажем, красные) плоды от незрелых (зеленых).

Кроме того, цветовое зрение помогало нашим пра-пра-предкам лучше различать хищников, прячущихся в зарослях, а также выделять среди своих сородичей наиболее им симпатичных. Говорят, что рыжие и блондинки еще на заре человечества казались своим соплеменникам более привлекательными.

А теперь о главном.

Сетчатка представляет собой невероятно сложную конструкцию.

До недавнего времени глаз обычно уподобляли фотоаппарату. Сейчас нашу зрительную систему чаще сравнивают с телекамерой: хрусталик глаза фокусирует свет, падающий на матрицу фоторецепторов в сетчатке, которые, словно по волшебству, превращают фотоны в электрические сигналы, передаваемые по зрительному нерву в мозг.

Однако подобная аналогия не совсем верна, отмечают в своей недавней работе исследователи Фрэнк Верблин и Ботонд Роска. В сетчатке глаза происходит гораздо более серьезная обработка информации, чем считалось ранее…

На самом деле значительную часть предварительной обработки информации, словно микропроцессор, производит сама сетчатка, а в мозг посылает целую серию динамических образов, каждый из которых отражает лишь один аспект общей зрительной картины.

При этом специализированные нервные клетки, или нейроны, расположенные в толще сетчатки, параллельно передают в мозг нечто похожее сразу на дюжину разных видеофильмов. Каждый такой видеопоток представляет собой непрерывное упрощенное отображение одного из аспектов наблюдаемой сцены. Один из зрительных потоков, например, передает в мозг лишь контур предмета, подобный карандашному наброску. Другой реагирует на движение, третий несет информацию о свете и тенях, а функции остальных пока трудно определить однозначно.

Примерно так выглядит «кино» в глазу.

Каждый такой видеоролик передается по своей группе волокон зрительного нерва в высшие центры мозга, где происходит еще более сложная обработка информации. Исследователи доказали, что такие параметры, как движение, цвет, глубина и форма, обрабатываются в разных областях зрительной коры, и разрушение какого-либо участка вызывает дефицит в восприятии лишь одного конкретного аспекта. Согласитесь, такая система обладает повышенной надежностью. Кроме того, возможно, такая сложная система трансляции зрительной информации понадобилась вот почему.

Когда исследователи смогли разместить на глазу испытуемого крошечное зеркальце и отраженный от него световой зайчик стал фиксировать на фотобумаге след движения глаза при изучении человеком того или иного объекта, например, картины или статуэтки, то оказалось, что мы не воспринимаем объект весь целиком в малейших деталях. Нет, при мгновенном взгляде мы фиксируем лишь общие очертания предмета. А для его детализации необходимо время, в течение которого глаз как бы сканирует картину, постепенно «срисовывая» детали.

В своей публикации профессор Калифорнийского университета Ф. Верблин и его коллега из Института биомедицинских исследований (г. Базель, Швейцария) Б. Роска привели примерные рисунки того, как сетчатка создает свои электрические образы, передаваемые в мозг, и даже представили небольшой видеофильм.

И все же исследователи честно признаются, что стоят лишь в начале нового этапа большого пути. Они только начинают постепенно понимать, как строится каждый из видеопотоков. Да, им известно, что информацию, на основе которой мозг строит свою интерпретацию зрительного мира, несут 12 каналов, но пока нельзя сказать, как происходит их объединение. Возможно, видеопотоки служат лишь строительными «кирпичиками», из которых мозг возводит собственные конструкции.

Глаз оказался намного сложнее, чем ученые полагали еще совсем недавно…

Эти конструкции, вероятно, позволяют человеку опознать в толпе знакомого, сравнив его изображение с хранящимся в мозгу эталоном. Галерея накопленных зрительных образов позволяет многим также видеть свое «кино» каждую ночь — ведь сновидения, по мнению многих специалистов, это своеобразное отражение окружающей нас действительности…