Глаз-алмаз: как наука будущего изменит наши органы зрения

Выбирать из органов чувств самое главное — задача непростая. Почему-то сразу представляется телеконкурс в стиле передачи уважаемой Елены Малышевой, где гротескно одетые «ушами» и «носами» актеры наперебой нахваливают свой орган. Если же не ломать комедию, то стоит признать: почти всему построенному и придуманному в ходе становления цивилизации человек обязан своей способности видеть и анализировать увиденное.

Кроме музыки, практически вся наша культура работает через воздействие на зрительную систему. Благодаря ей архитекторы строят мосты, замки и небоскребы, скульпторы ваяют памятники, художники подбирают краски для своих произведений, а режиссеры снимают зрелищные кинобаталии. Да что там культура, разве можно представить работу инженера без чертежей или ученого, который не пользуется учебниками и записями?

С давних времен люди ищут способы улучшить и развить способности своего зрения. Помимо врожденных проблем и неизбежного возрастного ослабления мышц глазного хрусталика, глаза могут пострадать от банального удара в драке или чересчур сильного света. Именно поэтому одним из поворотных изобретений в истории стали очки, сейчас украшающие лица сотен миллионов землян.

Полируя кристаллы и обрабатывая куски стекла, придумывая, как улучшить видимость с помощью наполненных колб водой, умельцы прошлых веков не могли себе представить, что пройдут столетия и лица людей закроют черные коробки VR-очков. Или же, наоборот, орлиное зрение будет возможным без использования громоздких конструкций: достаточно вставить под веко еле заметную контактную линзу — и в глазах прояснится.

Начатый с обычных очков путь по превращению человеческих глаз в мощные оптические устройства продолжается и становится все более извилистым. Перспективные разработки в скором времени радикально изменят наше видение мира — в прямом и переносном смысле.

Станем ли мы похожи на киборгов или терминаторов с горящими красными зрачками искусственных глаз? И да и нет: умная оптика будет выглядеть несколько иначе, зато по функционалу легко выиграет у окуляров железного чудовища, так мастерски сыгранного Арнольдом Шварценеггером.

Взгляд 2.0

Легкое движение век или глазного яблока — и изображение вдруг плывет перед глазами, чтобы мгновенно увеличиться до необходимого размера. В Калифорнии ученые создали умные линзы, которые превратят глаз в аналог объектива фотокамеры, меняющего масштаб изображения.

Эти устройства называются биомимикрическими. Переведу с научного на обычный язык: линзы фиксируют слабые электрические импульсы, возникающие во время движения мышц наших глаз. Данные сигналы используются для управления полимерной линзой-роботом. Достаточно два раза моргнуть — и линза изменит фокусное расстояние, приблизив предметы в зоне видимости. Еще два моргания — и все вернется на круги своя.

Для окружающих фокусировка и расфокусировка линзы заметна не будет, что может напомнить о шпионских приемах Джеймса Бонда. И правда, такие микробинокли, спрятанные прямо в глазу, напоминают об арсенале агента 007. Вот только запись или иную фиксацию изображения пока не предусматривают.

Подзорные трубы и электронные бинокли выбрасывать рано. Прототип линз пока способен лишь немного, примерно на треть, увеличить изображение. Однако ученые находятся лишь в начале пути и уверены, что потенциал у их изобретения огромный.

Например, можно превратить глаза в своеобразный манипулятор-джойстик для удаленного управления любой техникой от наземного робота до небольшого беспилотника. Хороший способ освободить руки для более важной работы — главное, не засмотреться в другую сторону и не уронить квадрокоптер на землю.

Также технология считывания электрических импульсов может использоваться людьми со слабым зрением или даже слепыми — человеческие глаза все равно движутся, хотя бы во сне, и создают сигналы, которые можно превратить в команды для устройств.

Конечно, слабовидящим людям гораздо важнее видеть, чем отдавать команды. И наука уже способна частично возвращать зрение. Над этим работают самые передовые команды в области биомедицинских технологий. Задача кажется воистину непосильной: воссоздать сетчатку человеческого глаза, которая по праву считается сложнейшим элементом нашего тела. 

Глаза на ладони

Некоторые изобретатели считают, что в создании искусственных органов зрения может помочь специализированный 3D-принтер. Итальянский стартап MHOX вознамерился сделать киберпанк реальностью. Его сотрудники работают над сверхсложным проектом: синтетическими глазами.

Они будут печататься на 3D-биопринтере с помощью тончайшей иглы. Кстати, первые в мире удачные эксперименты по печати органов были проведены российским космонавтом Олегом Кононенко в декабре 2018 года. В будущем подобные аппараты смогут быть запрограммированы для изготовления тканей и органов человека.

Впрочем, сетчатка глаза устроена настолько сложно, что разговоры о ее воспроизведении выглядят настоящей фантастикой. Тем более итальянцы собираются не просто создать аналог глаза, но и улучшить его. Искусственная сетчатка, по их замыслу, должна не только вернуть зрение пациентам, потерявшим его от травм и болезней. Новые типы киберглаз якобы будут так хороши, что люди захотят заменить на них свои собственные здоровые очи.

Вы не ослышались. Дизайнеры стартапа придумали три модели перспективного устройства: Heal, Enhance и Advance. Только первый вариант предназначен для больных. Второй тип должен улучшить качество «картинки» и позволить носителю киберглаз использовать фильтры изображения, как в приложениях вроде Instagram. Смена фильтров будет происходить при помощи особых пилюль, принимаемых внутрь. Воистину, Enchance — выбор хипстера или модного блогера.

Третьи, самые продвинутые, будут уже полноценными видеокамерами с функцией хранения записанной информации и Wi-Fi-соединением. Звучит как идеальный инструмент для работы видеоблогера или киберспортсмена. Есть одна небольшая проблемка: чтобы перейти на синтетику, пользователю сначала придется хирургически удалить данные от рождения глаза и только потом вставить новые, которые будут напрямую связаны с мозгом с помощью особого интерфейса.

Звучит безумно, не правда ли? Время на размышления у фанатов передовой биомедицины и киберимплантатов еще есть. Выход искусственных глаз отложен до 2027 года — а это позже, чем назначенная Илоном Маском дата начала колонизации Марса.

Хотя полностью заменить наши глаза пока невозможно, устройства, частично восполняющие потерю зрения, существуют не только в дизайнерском воображении. Ради них тоже придется пережить хирургическое вмешательство.

Луч надежды

В двух американских городах сейчас идет экспериментальное тестирование следующего поколения бионических «глаз». В последние годы уже было создано несколько типов протезов, позволяющих дать слепым возможность хоть немного заглянуть за непроницаемую завесу тьмы. Новая модель должна стать поистине революционной.

Важно подчеркнуть, изобретение биотехников из компании Pixium Vision не является глазами в прямом смысле этого слова — оно больше напоминает VR-очки. В эти очки встроены небольшие камеры, передающие изображение на микрочип, который внедряется в сетчатку человека. Там видеоизображение конвертируется в электросигналы, понятные мозгу.

Спустя год после начала экспериментов большинство носителей умных очков смогли видеть. Изображение далеко от идеального и непохоже на то, что видит обычный человек, но позволяет улучшить ориентацию, различить очертания предметов и даже читать мелкий текст.

Важный момент: информация передается от чипа в мозг через зрительный нерв. У слепых от рождения людей он неразвит, поэтому, к сожалению, умные очки им не подходят. Зато они могут «вылечить» многие другие серьезные болезни зрения.

Реально ли подарить зрение тому, кто никогда не видел? Специалисты из Калифорнийского университета уверены, что да. Для этого надо обойти зрительный нерв и передавать картинку прямо в мозг. Ученым удалось не только придумать, но и разработать особый вид импланта, который позволяет передавать сигнал в зрительную кору мозга.

«Обойдя глаз, мы открываем потенциал для гораздо большего числа людей. Это полная смена отношения к тому, как лечить людей с полной потерей зрения. Настоящий луч надежды», — уверяет глазной хирург Алекс Шортт.

Высокотехнологичные глазные протезы не сравнить с раскрашенными шарами из стекла и хрусталя, которыми раньше щеголяли пираты и старые солдаты, однако будут ли эти технологии применяться более широко?

Взгляд в будущее

Несомненно, да. Хотя Google так и не удалось сделать по-настоящему массовой свою модель очков дополненной реальности, энтузиасты продолжают разрабатывать гарнитуры, которые будут совмещать функции фото- и видеотехники с портативным компьютером, расположенным прямо перед лицом человека.

Однозначного ответа, как будут выглядеть цифровые очки будущего, пока нет, но можно предсказать, что со временем любителям высоких технологий придется идти на жертвы: например, быть готовыми к внедрению интерфейса мозг — компьютер. Он превратит сетчатку в мониторы следующего поколения, на которых будет доступна вся информация из интернета и других подключенных сетей хранения информации.

И все-таки, несмотря на все чудеса технологии, не стоит ждать, что человеку удастся превзойти природное творение. Пусть биомедицина и кибернетика радикально изменят представление о возможностях человеческого взгляда, но они вряд ли смогут изменить главное — тот факт, что самой совершенной «камерой» и инструментом визуального считывания информации остается обычный здоровый человеческий глаз.