Техника - молодёжи 1958-04, страница 5
МАШИНОЙ УПРАВЛЯЕТ МЫСЛЬ В советском павильоне Всемирной брюссельской выставки среди множества экспонатов будет один необычный прибор. Установленная на полу небольшая стойка из металла и пластмассы поддерживает модель человеческой руки. На той же стойке подвешен на электрическом шнуре металлический браслет, похожий на браслет ручных часов. Консультант, обслуживающий прибор, предложит любому из посетителей надеть браслет на руку и мысленно представить себе, что он сжимает кисть руки, украшенной браслетом, в кулак. Можно представить себе изумление посетителя, когда он увидит, что в ответ на его мысленное приказание искусственная рука на стойке сожмется в кулак. Посетитель сам, не шевельнув и пальцем, может сжимать и разжимать искусственную кисть быстро или медленно; может, например, раздавить орехи или, наоборот, бережно перенести с места на место тонкий стеклянный шприц. Чтобы осуществить любую из этих операций, достаточно только подумать о соответствующем движении. Железная рука «угадает» и выполнит ваше желание! Это чудо, подчиняющееся мысли человека, было впервые создано в 1957 году в Центральном научно-исоледова-тельском институте протезирования и протезостроения в Москве. Первая модель, изображенная на фотографии, была менее совершенна; управляющий ею человек мог изменять только направление и скорость движения пальцев; усиление сжатия кисти не зависело от его воли и сохранялось неизменным. Вторая модель руки уже обладает способностью воспроизводить продиктованную волей человека величину усилия. В настоящее время ведется работа по созданию новых моделей рук, обладающих осязанием, то есть способных передавать оператору ощущения температуры, твердости и состояния поверхности сжимаемого предмета. Намечено создание моделей рук, которые по воле оператора будут двигаться также в плечевом и локтевом суставах, то есть приобретут большую пространственную маневренность. Создание этих моделей, потребовавшее применения достижений многочисленных отраслей науки и техники, осуществлено группой советских специалистов в составе А. Е. Кобринского, А. Я. Сысина, М. Л. Цейтлина, Я. С. Якобсона и авторов этой статьи. Для чего понадобились эти «волшебные руки»? Созданы ли они только с целью дать занимательный фокус или это важное достижение техники? Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в том, как используется мысль человека для управления механизмами. Всякая деятельность живой ткани характеризуется, кроме распада сложных соединений, образования новых веществ, теплообразования, еще и возникновением в ткани электрических потенциалов. Так, в человеческом организме, в его центральной нервной системе, сердце, мышцах, желудочно-кишечном тракте -и др., возникают характерные изменения электрических потенциалов, которые носят название биотоков. Если к голове человека приложить две токопроводящие пластинки и соединить их с чувствительным электрическим при- М. БРЕЙДО, инженер, В. ГУРФИНКЕЛЬ, врач Экспериментальная установка «Желез*, ная рука». бором, то последний будет непрерывно показывать изменения электрического потенциала. Величина и частота колебаний потенциала зависят от того состояния, в котором находится человек. Эти изменения, записанные в виде кривой — энцефалограммы, позволяют судить о некоторых процессах, протекающих в центральной нервной системе. Форма кривой может характеризовать болезненные состояния (опухоли, воспаления и др.). Кривые изменяются, когда человек засыпает или испытывает недостаток кислорода. Однако, вопреки некоторым фантастическим утверждениям, энцефалограммы нельзя еще использовать для расшифровки мысли человека и даже для улавливания простейших команд, посылаемых мозгом к различным органам тела, так как сосредоточенные в малом пространстве миллиарды нервных клеток мозга генерируют одновременно множество весьма схожих по характеру импульсов. Значительно более легким оказался путь использования для этой цели биотоков, возникающих в мыш цах в ответ на команды, идущие из мозга. Информация о командах, которые вырабатываются в центральной нервной системе, может быть получена путем улавливания сигналов, возникающих непосредственно в мышцах. Эти сигналы можно также записать в виде кривых, которые называются электро-миограммами. Размеры зубцов электромиограммы характеризуют величину напряжения мышц. Если человек поднимает гирю весом в 10 кг, то величина этих зубцов будет вдвое больше, чем величина зубцов при подъеме гири в 5 кг. По электромиограмме мы можем судить не только о том, что мышца получила от мозга команду развить напряжение, но и количественно характеризовать эту команду, оценивая величину зубцов электрограммы. Человек может по желанию вызывать появление биопотенциалов в мышце и регулировать их величину, не производя движения. Это отличает биоэлектрические потенциалы мышцы от биоэлектрических потенциалов других органов и тканей, например сердца, желудочно-кишечного тракта, глаза и др., где изменения могут происходить только непроизвольно, то есть вне зависимости от воли человека. Поэтому для управления наиболее пригодны биоэлектрические изменения, возникающие в мышцах. Но в дальнейшем, когда люди научатся более детально анализировать картину, изображенную на . энцефалограмме, можно будет использовать для управления непосредственно и биотоки мозга. Чтобы через биотоки мышц управлять механизмами и приборами, нужно иметь три следующих устройства: токосъемник, с помощью которого биопотенциалы отводятся от мышцы, электронную установку для усиления и преобразования потенциалов в форму, пригодную для управления, и исполнительный орган, который выполняет команды, приходящие через мышцу от мозга. Каждое из этих устройств может быть выполнено различными способами. В качестве примера можно привести описание того, как это выполнено в упоминавшейся выше модели человеческой руки (см. цветную вкладку). В качестве токосъемников применяются небольшие металлические чашечки, заполненные токо-проводящей пастой. Эти. чашечки укреплены в браслетке, надеваемой на руку. Чашечки соединены проводами с электронным усилителем, с которого уси- Осииллограммы мышечных биотоков. iHHHiHtitifl 100 МКЬ. |
