Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қашықтан басқарылатын жануарлар – адамдармен қашықтан басқарылатын жануарлар. Кейбір жағдайларда жануардың жүйке жүйесіне электродтар енгізілуі қажет, олар әдетте жануардың арқасында тасымалданатын қабылдағышқа қосылады. Жануарлар радиосигналдар арқылы басқарылады. Электродтар жануарды роботты басқаратын сияқты тікелей қозғалтпайды, керісінше, адам операторының қалаған бағытын немесе әрекетін көрсетеді, содан кейін жануар бұл әрекетті орындаса, оның сыйақы орталықтарын стимуляциялайды. Мұндай жануарларды кейде биороботтар немесе роботты жануарлар деп атайды. Олар электрондық құрылғыларды және тірі организмді біріктіретіндіктен, киборгтар деп есептелуі мүмкін, сондықтан оларды кейде киборг жануарлары немесе киборг жәндіктері деп те атайды. Хирургиялық араласудың қажеттілігі және моральдық-этикалық мәселелерге байланысты, қашықтан басқарылатын жануарларды пайдалануға, әсіресе жануарлардың денсаулығы мен құқықтарына қатысты сын айтылады, әсіресе бұл салыстырмалы түрде интеллектуалды және күрделі жануарлар болғанда. Инвазивті емес әдістерге жануарды басқару үшін миды ультрадыбыспен стимуляциялау кіруі мүмкін. Кейбір қолданулар (көбінесе иттер үшін) жануарлардың қозғалысын басқару үшін дірілдерді немесе дыбысты пайдаланады. Жануарлардың бірнеше түрі қашықтан сәтті басқарылды. Оларға көбелектер, қоңыздар, тарақандар, итбалық акулалар, егеуқұйрықтар кіреді.
Remote control animals are animals that are controlled remotely by humans. Some applications require electrodes to be implanted in the animal's nervous system connected to a receiver which is usually carried on the animal's back. The animals are controlled by the use of radio signals. The electrodes do not move the animal directly, as if controlling a robot; rather, they signal a direction or action desired by the human operator and then stimulate the animal's reward centres if the animal complies. These are sometimes called bio robots or robo animals. They can be considered to be cyborgs as they combine electronic devices with an organic life form and hence are sometimes also called cyborg animals or cyborg insects. Because of the surgery required, and the moral and ethical issues involved, there has been criticism aimed at the use of remote control animals, especially regarding animal welfare and animal rights, especially when relatively intelligent complex animals are used. Non invasive applications may include stimulation of the brain with ultrasound to control the animal. Some applications (used primarily for dogs) use vibrations or sound to control the movements of the animals. Several species of animals have been successfully controlled remotely. These include
moths, beetles, cockroaches, dogfish sharks, mice
Қашықтан басқарылатын жануарларды іздеу-құтқару операцияларында, жасырын барлауда, қауіпті аймақтарда мәліметтер жинауда немесе басқа да мақсаттар үшін жұмыс жануарлары ретінде пайдалануға болады.
Remote control animals can be directed and used as working animals for search and rescue operations, covert reconnaissance, data gathering in hazardous areas, or various other uses.
Тышқандар
Бірнеше зерттеулер миға имплантацияланған микроэлектродтарды қолдана отырып, тышқандарды қашықтан басқаруды зерттеді және тышқанның сыйақы орталығын стимуляциялауға негізделген. Үш электрод орнатылады: екеуі таламустың вентральді-постеролатеральді ядросында, ол сол және оң жақ мұрттың сезімдік ақпаратын жеткізеді, ал үшіншісі тышқанның сыйақы процесіне қатысатын медиалдық алдыңғы ми шоғырында. Бұл үшінші электрод тышқан оңға немесе солға дұрыс қозғалғанда миға сыйақы беру үшін электрлік стимул беруге қолданылады. Оқыту кезінде оператор тышқанның сол немесе оң электродын стимуляциялайды, соның салдарынан тышқан тиісті мұрттарымен кедергіге тап болғандай сезінеді. Егер тышқан дұрыс жауап берсе, оператор үшінші электродты стимуляциялау арқылы оны марапаттайды. 2013 жылы зерттеушілер 200 метрлік қашықтықта еркін қозғалатын тышқандарды қашықтан басқаруға арналған радиотелеметрия жүйесін жасағанын хабарлады. Тышқан арқасындағы рюкзакқа негізгі плата және FM трансляциялағыш-қабылдағыш кіреді, ол екі фазалы микроток импульстарын тудыра алады. Жүйенің барлық компоненттері коммерциялық түрде қолжетімді және өлшемді (25 x 15 x 2 мм) және салмақты (батареясымен 10 г) азайту үшін беттік монтаждау құрылғыларынан жасалған.
Several studies have examined the remote control of rats using micro electrodes implanted into their brains and rely on stimulating the reward centre of the rat. Three electrodes are implanted; two in the ventral posterolateral nucleus of the thalamus which conveys facial sensory information from the left and right whiskers, and a third in the medial forebrain bundle which is involved in the reward process of the rat. This third electrode is used to give a rewarding electrical stimulus to the brain when the rat makes the correct move to the left or right. During training, the operator stimulates the left or right electrode of the rat making it "feel" a touch to the corresponding set of whiskers, as though it had come in contact with an obstacle. If the rat then makes the correct response, the operator rewards the rat by stimulating the third electrode. In 2013, researchers reported the development of a radio telemetry system to remotely control free roaming rats with a range of 200 m. The backpack worn by the rat includes the mainboard and an FM transmitter receiver, which can generate biphasic microcurrent pulses. All components in the system are commercially available and are fabricated from surface mount devices to reduce the size (25 x 15 x 2 mm) and weight (10 g with battery).
Этика және әлеуметтік мәселелер
Мұндай зерттеулердің этикасы туралы алаңдаушылықтар туындады. Тіпті осы саладағы пионерлердің бірі Санжив Талвар: "Бұл қабылданатын-қабыланбайтындығын анықтау үшін кең пікірталас қажет" және "Мен жоққа шығара алмайтын этикалық мәселелер бар" деді. Басқа жерде ол: "Бұл идея сәл қорқынышты сияқты" деген пікірін білдірді.
Concerns have been raised about the ethics of such studies. Even one of the pioneers in this area of study, Sanjiv Talwar, said "There's going to have to be a wide debate to see whether this is acceptable or not" and "There are some ethical issues here which I can't deny." Elsewhere he was quoted as saying "The idea sounds a little creepy."
Инвазивті емес әдіс
Гарвард университетінің зерттеушілері адам мен Sprague Dawley егесінің арасында ми-ми интерфейсін (BBI) жасады. Адам дұрыс ойға келгенде, BBI оған егестің құйрығын басқаруға мүмкіндік береді. Адамда ЭЭГ-ге негізделген ми-компьютер интерфейсі (БКИ) бар, ал ауыстырылған егесте компьютер-ми интерфейсі (КМИ) ретінде бағытталған ультрадыбыс (ФУС) қолданылады. ФУС – зерттеушілерге егестің миындағы нейрондардың белгілі бір аймағын ультрадыбыстық сигнал арқылы қоздыруға мүмкіндік беретін технология (350 кГц ультрадыбыстық жиілік, 0,5 мс ұзақтықтағы тонды импульс, 1 кГц импульсті қайталау жиілігі, 300 мс ұзақтықта беріледі). ФУС-тің басты артықшылығы – миды стимуляциялаудың көптеген басқа әдістерінен айырмашылығы, ол инвазивті емес. Адам компьютер экранында белгілі бір үлгіні (жыпылықтайтын строб жарық) қарағанда, БКИ егестің КМИ-ге команда жібереді, ол егестің моторлық қабығының құйрық қозғалысына жауапты аймағына ультрадыбыс сәулесін бағыттайды. Зерттеушілер адамның БКИ-інің 94% дәлдікке ие екенін және адамның экранға қарауынан егестің құйрығының қозғалысына дейін шамамен 1,5 секунд уақыт кететінін хабарлайды. Егесті инвазивті емес түрде басқаруға арналған тағы бір жүйе ультрадыбыстық, эпидермалық және LED фотостимуляторларды қолданады. Жүйе егестің есту, ауырсыну және көру сезімдеріне нақты электрлік стимуляцияларды жіберуге арналған командаларды қабылдайды. Бұл үш стимул егестің навигациясы үшін бірігіп жұмыс істейді. Басқа зерттеушілер адамдардың егесті қашықтан басқаруын тоқтатып, оның орнына жалпы регрессиялық нейрондық желі алгоритмін қолданып, адамның әрекеттерін талдап, модельдеуге көшті.
Researchers at Harvard University have created a brain to brain interface (BBI) between a human and a Sprague Dawley rat. Simply by thinking the appropriate thought, the BBI allows the human to control the rat's tail. The human wears an EEG based brain to computer interface (BCI), while the anesthetised rat is equipped with a focused ultrasound (FUS) computer to brain interface (CBI). FUS is a technology that allows the researchers to excite a specific region of neurons in the rat's brain using an ultrasound signal (350 kHz ultrasound frequency, tone burst duration of 0.5 ms, pulse repetition frequency of 1 kHz, given for 300 ms duration). The main advantage of FUS is that, unlike most brain stimulation techniques, it is non invasive. Whenever the human looks at a specific pattern (strobe light flicker) on a computer screen, the BCI communicates a command to the rat's CBI, which causes ultrasound to be beamed into the region of the rat's motor cortex responsible for tail movement. The researchers report that the human BCI has an accuracy of 94%, and that it generally takes around 1.5 s from the human looking at the screen to movement of the rat's tail. Another system that non invasively controls rats uses ultrasonic, epidermal and LED photic stimulators on the back. The system receives commands to deliver specified electrical stimulations to the hearing, pain and visual senses of the rat respectively. The three stimuli work in groups for the rat navigation. Other researchers have dispensed with human remote control of rats and instead uses a General Regression Neural Network algorithm to analyse and model controlling of human operations.
Иттер
Иттер көбінесе апат салдарынан зардап шеккендерге көмектесуде, қылмыс орындарында және соғыс далаларында қолданылады, бірақ олар үшін басқарушыларының бұйрықтарын есіту әрқашан оңай болмайды. Итке микропроцессор, сымсыз радио, GPS қабылдағышы және бағыт-бағдар жүйесі (негізінен гироскоп) бар басқару модулі орнатуға болады. Бұл басқару модулі итке белгілі бір бағытта жүргізу үшін немесе белгілі бір әрекеттерді орындау үшін діріл немесе дыбыс командаларын (басқарушы радио арқылы жібереді) жеткізеді. Бақылау жүйесінің жалпы сәттілік деңгейі 86,6% құрайды.
Dogs are often used in disaster relief, at crime scenes and on the battlefield, but it's not always easy for them to hear the commands of their handlers. A command module which contains a microprocessor, wireless radio, GPS receiver and an attitude and heading reference system (essentially a gyroscope) can be fitted to dogs. The command module delivers vibration or sound commands (delivered by the handler over the radio) to the dog to guide it in a certain direction or to perform certain actions. The overall success rate of the control system is 86.6%.
Қабыққоңыздар
2009 жылы қорғаныс саласындағы ғылыми-зерттеу жобалары агенттігі (DARPA) қаржылаған эксперименттер барысында Cotinus texana және одан әлдеқайда үлкен Mecynorrhina torquata қоңыздарының ұшу қозғалысын қашықтан басқаруға қол жеткізілді. Электроника мен аккумулятордың салмағы салдарынан тек Mecynorrhina радиоарнасы арқылы еркін ұша алатын жеткілікті күшке ие болды. Қоңыздың көз жапырақшаларына жіберілген арнайы импульстер тізімі оны ұшып кетуге итермеледі. Ұшудың орташа ұзақтығы 45 секундты құрады, бірақ бір ұшу 30 минуттан астам жалғасты. Бір импульс қоңызды қайтадан қондыруға мәжбүр етті. Базилярлық ұшу бұлшық еттерін стимуляциялау контроллерге қоңызды солға немесе оңға бағыттауға мүмкіндік берді, алайда стимуляциялардың тек 75%-ы сәтті аяқталды. Әр маневрден кейін қоңыздар жылдамдап түзеліп, жер бетіне параллель ұшуын жалғастырды. 2015 жылы ғалымдар қанат бүктеу бұлшық еттеріне берілетін импульстік тізімді өзгерту арқылы қоңыздың ұшу бағытын нақтырақ басқаруға қол жеткізді. Жақында Сингапурдың Наньянг технологиялық университетінің ғалымдары кішкентай қара қоңыздың (Zophobas morio) бұрылуын және кері жүруін көрсетті, оның ұзындығы 2-2,5 см және электрондық жиынтығы мен аккумуляторымен бірге салмағы 1 граммты құрайды. Қоңыздарды іздеу-құтқару операцияларында пайдалану мүмкіндігі қарастырылып жатыр, алайда қазіргі қолда бар батареялар, күн батареялары және қозғалыс энергиясын жинақтайтын пьезоэлектрлік элементтер электродтар мен радио хабар таратушыларын ұзақ уақыт бойы жұмыс істеуі үшін жеткілікті қуат бере алмайды.
In 2009, remote control of the flight movements of the Cotinus texana and the much larger Mecynorrhina torquata beetles has been achieved during experiments funded by the Defence Advanced Research Projects Agency (DARPA). The weight of the electronics and battery meant that only Mecynorrhina was strong enough to fly freely under radio control. A specific series of pulses sent to the optic lobes of the insect encouraged it to take flight. The average length of flights was just 45 seconds, although one lasted for more than 30 minutes. A single pulse caused the beetle to land again. Stimulation of basilar flight muscles allowed the controller to direct the insect left or right, although this was successful on only 75% of stimulations. After each maneuver, the beetles quickly righted themselves and continued flying parallel to the ground. In 2015, researchers was able to fine tune the beetle steering in flight by changing the pulse train applied on the wing folding muscle. Recently, scientists from Nanyang Technological University, Singapore, have demonstrated graded turning and backward walking in a small darkling beetle (Zophobas morio), which is 2 cm to 2.5 cm long and weight only 1 g including the electronic backpack and battery. It has been suggested the beetles could be used for search and rescue mission, however, it has been noted that currently available batteries, solar cells and piezoelectrics that harvest energy from movement cannot provide enough power to run the electrodes and radio transmitters for very long.
Дрозофила
Drosophila-ны қолдану жұмысы стимуляциялық электродтарды қолданбай, лазер сәулесі арқылы алдын ала белгіленген Drosophila нейрондарына әрекет потенциалын тудыратын 3 бөліктен тұратын қашықтан басқару жүйесін әзірледі. Қашықтан басқару жүйесінің орталық компоненті – АТФ арқылы ашылатын лигандқа сезімтал иондық канал. АТФ қолданылғанда сыртқы кальцийдің сіңуі күшейеді және әрекет потенциалы пайда болады. Қашықтан басқару жүйесінің қалған екі бөлігіне химиялық тұрақтандырылған АТФ кіреді, ол шыбынның қарапайым көзі арқылы орталық нерв жүйесіне жіберіледі, ал лазерлік сәуле енгізілген АТФ-ты босатуға қабілетті. Жәндіктердің алып талшықты жүйесі мидағы үлкен интернейрондар жұбынан тұрады, олар жәндіктің ұшу және секіру бұлшықтарын қоздырады. Лазерлік сәуленің 200 мс импульсі шыбындардың 60%-дан 80%-ында секіруге, қанат қағуға немесе басқа ұшу қозғалыстарын тудырды. Бұл жиілік алып талшықты жүйенің тікелей электрлік стимуляциясымен байқалатын жиіліктен төмен болғанымен, жарық сөндіру сияқты табиғи стимулдармен туындаған жиіліктен жоғары.
Work using Drosophila has dispensed with stimulating electrodes and developed a 3 part remote control system that evokes action potentials in pre specified Drosophila neurons using a laser beam. The central component of the remote control system is a Ligand gated ion channel gated by ATP. When ATP is applied, uptake of external calcium is induced and action potentials generated. The remaining two parts of the remote control system include chemically caged ATP, which is injected into the central nervous system through the fly's simple eye, and laser light capable of uncaging the injected ATP. The giant fibre system in insects consists of a pair of large interneurons in the brain which can excite the insect flight and jump muscles. A 200 ms pulse of laser light elicited jumping, wing flapping, or other flight movements in 60%–80% of the flies. Although this frequency is lower than that observed with direct electrical stimulation of the giant fibre system, it is higher than that elicited by natural stimuli, such as a light off stimulus.
Акулалар
Тікенді итке акулаларының миына электродтарды орнату арқылы, аквариумнан тыс жердегі қашықтан басқару құрылғысына қосылып, қашықтан басқарылды. Электр тогы сым арқылы өткенде, акуланың иіс сезіміне ынталандыру жасалып, ол теңіздегі қанға қарай бұрылады. Күшті электр сигналдары – күшті иіскейді еске түсіреді – акуланың бұрылуын күшейтеді. Бір зерттеу Қорғаныс жоғары ғылыми-зерттеулер агенттігі (DARPA) берген 600 000 долларлық грантпен қаржыландырылған. Мұндай акулалар жарылғыш заттарды анықтайтын сенсорлармен немесе барлау суреттерін түсіретін камералармен қауіпті суларды іздеуге қабілетті болуы мүмкін деп ұсынылған. Әскери саладан тыс, ұқсас сенсорлар мұнай төгілуін анықтауға немесе акулалардың табиғи ортадағы мінез-құлқы туралы деректер жинауға пайдаланылуы мүмкін. Акулаларды қашықтан басқарумен айналысатын ғалымдар, олар қандай нейрондарды ынталандыратынын нақты білмейтіндіктерін мойындайды, сондықтан акуланың бағытын үнемі сенімді түрде басқара алмайды. Акулалар белгілі бір оқытудан кейін ғана жауап береді, ал кейбіреулері мүлдем жауап бермейді. Бұл зерттеулер блогерлердің наразылығын тудырды, олар қашықтан басқарылатын адамдарға немесе ашкөздікпен жем жейтін маньяк киборг акулаларды бейнелейтін қорқынышты фильмдерге сілтеме жасады.
Spiny dogfish sharks have been remotely controlled by implanting electrodes deep in the shark's brain to a remote control device outside the tank. When an electric current is passed through the wire, it stimulates the shark's sense of smell and the animal turns, just as it would move toward blood in the ocean. Stronger electrical signals—mimicking stronger smells—cause the shark to turn more sharply. One study is funded by a $600,000 grant from Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). It has been suggested that such sharks could search hostile waters with sensors that detect explosives, or cameras that record intelligence photographs. Outside the military, similar sensors could detect oil spills or gather data on the behaviour of sharks in their natural habitat. Scientists working with remote control sharks admit they are not sure exactly which neurons they are stimulating, and therefore, they can't always control the shark's direction reliably. The sharks only respond after some training, and some sharks don't respond at all. The research has prompted protests from bloggers who allude to remote controlled humans or horror films featuring maniacal cyborg sharks on a feeding frenzy.
Көгершіндер
2007 жылы Қытайдың шығысындағы Шандун ғылым және технология университетінің зерттеушілері көгершіннің миына микроэлектродтар орнатты. Осылайша олар оны қашықтан басқарып, оңға немесе солға, жоғары немесе төмен ұшуға мүмкіндік берді. Тағы бір түрі көрінбейтін қоршау, "қоршалған" жануарлар киетін шок жағаларын іске қосу үшін жерге көмілген сым арқылы радиосигналдар жібереді. Жүйе үш сигналмен жұмыс істейді. Біріншісі – визуалды (қоршалған аймақтың шекарасы бойынша белгілі аралықта орналасқан ақ пластик тулар), екіншісі – естілетін (жағасы оны киген жануар көмілген кабельге жақындағанда дыбыс шығарады), ал үшіншісі – олар қоршауға жеткенін білдіретін электр тогының соққысы. Басқа көрінбейтін қоршаулар сымсыз болып келеді. Олар жерге көмілген сымдарды пайдаланбай, орталық құрылғыдан радиосигнал шығарады және жануарлар құрылғыдан белгілі бір радиустан тысқа шыққанда іске қосылады.
In 2007, researchers at east China's Shandong University of Science and Technology implanted micro electrodes in the brain of a pigeon so they could remotely control it to fly right or left, or up or down. Another type of invisible fence uses a buried wire that sends radio signals to activate shock collars worn by animals that are "fenced" in. The system works with three signals. The first is visual (white plastic flags spaced at intervals around the perimeter in the fenced in area), the second is audible (the collar emits a sound when the animal wearing it approaches buried cable), and finally there's an electric shock to indicate they have reached the fence. Other invisible fences are wireless. Rather than using a buried wire, they emit a radio signal from a central unit, and activate when the animal travels beyond a certain radius from the unit.