Медицинская кибернетика: что ждет нас в будущем?

2025-02-07 13:43

Про киборгов массовая культура говорит давно. T800 из франшизы “терминатор” идентифицирует сам себя как кибернетический организм. Киборг с лицом Арнольда Шварценеггера простыми словами объясняет о том, чем он является:
"Я — кибернетический организм. Живая плоть снаружи, металлический скелет внутри."

Кто такие киборги в реальной жизни? Что такое кибернетика? Какие перспективы у этой области в контексте улучшения жизни и здоровья людей? Обо всем этом — в сегодняшнем материале.

Что такое кибернетика?

Кибернетика — это наука, изучающая процессы управления и обмена информацией в различных системах. Она рассматривает то, как объекты и организмы взаимодействуют друг с другом, получают сигналы и реагируют на них. Эта наука лежит в основе создания высокотехнологичных устройств, таких как протезы, которые могут эффективно взаимодействовать с человеческим телом.

Медицинская кибернетика — это междисциплинарная область, которая объединяет знания из медицины, биологии, информатики и инженерии для разработки и применения компьютерных технологий и математических методов в медицинских исследованиях, диагностике и лечении.

Основные принципы кибернетики включают обратную связь и контроль, который поддерживает стабильность системы. Например, когда вы двигаете рукой, ваш мозг получает информацию о движении и корректирует его, если это необходимо. Аналогичные принципы применяются и в технических системах, таких как роботы или протезы. Привычные нам и вроде бы простые движения рук, или даже, например, движения глаз, которыми вы читаете этот текст, гораздо более сложные процессы, чем кажется. Именно этим занимается кибернетика.

Современные протезы, разработанные с использованием кибернетических технологий, способны выполнять сложные движения и предоставлять пользователям обратную связь. Это предлагает массу возможностей для пользователя протезов, а также большое количество перспектив для дальнейшего развития таких устройств. Кибернетика помогает приблизить эти устройства к естественным возможностям человеческого тела, открывая новые горизонты в медицине и реабилитации.

Киборг — это существо, сочетающее в себе элементы живого организма и рукотворных элементов. Термин «киборг» образован от слов «кибернетический» и «организм». Сегодня многие люди уже являются киборгами, сами того не осознавая. Например, если у вас на зубе установлен имплантат или коронка, вы уже по сути являетесь киборгом.

Как кибернетика используется сегодня?

Если говорить про медицину и протезирование, есть две сферы, где кибернетику активно применяют:

Протезирование

Современные бионические протезы конечностей оснащены сложными электронными системами, которые позволяют управлять ими с высокой точностью. Эти системы используют принципы кибернетики для обработки сигналов, поступающих от тела пользователя, и преобразования их в команды для протеза.

Как правило, речь идет от ЭМГ датчиков, которые улавливают активность мышц пользователя и выполняют соответствующее движение бионической рукой — открывают, либо закрывают ее.

Системы нейромодуляции

Кибернетика также применяется в медицине для разработки систем нейромодуляции. Эти системы позволяют воздействовать на нервную систему человека с целью лечения различных заболеваний, таких как хроническая боль или нарушения двигательных функций.

Системы нейромодуляции используют для стимуляции отдельных нервов, либо же мозга напрямую, при помощи электричества. Таким образом, мозг либо синтезирует вещества, которые необходимы для нормального функционирования, либо синхронизируют ритм нервной активности.

Такие системы используются для борьбы с хронической болью, облегчения симптоматики болезни Паркинсона, даже для борьбы с депрессией.

Каково будущее кибернетики?

Протезы станут сложнее. Кибернетика развивается, системы продолжают усложняться. Например, сейчас активно разрабатываются системы обратной связи для того, чтобы протезы стали еще функциональнее. Уже есть прототипы протезов, которые задействуют нейромодуляцию для очувствления устройств. Пилоты-испытатели могут определять температуру предметов, размер, твердость и мягкость и даже текстуру.

В протезах также применяются композитные материалы, которые продолжат становиться сложнее и функциональнее. Протезы будут еще более легкими, прочными и долговечными.

Также в системы, которые задействуют кибернетические аспекты, такие, как различные устройства, задействующие нейромодуляцию, продолжит внедряться ИИ. Он может, к примеру, предугадывать желания пользователя и совершать соответствующие жесты при помощи протеза, делая его еще более функциональнее.