Текст книги "Мир завтра. Как технологии изменят жизнь каждого из нас"

Через пять недель после операции Герр получил первые протезы – временные гипсовые гильзы, прикрепляемые к коленям ремнями. Когда Герр первые два раза выписывался из больницы, врачи запрещали ему брать протезы с собой – из опасения, что он полезет на них в горы. Когда он выписался из больницы в третий раз – менее чем через 10 недель после того, как Герр потерял ноги, – Тони, его брат и партнер по многим восхождениям, отвез его к пенсильванской скале, прозванной Безопасной Гаванью.

Здесь Герр попытался пройти 60-футовый промежуточный подъем, который до несчастного случая он преодолел бы с завязанными глазами. Может быть, он и сейчас мог бы подняться по скале с завязанными глазами, но сначала ему нужно дойти до ее подножия по крутой туристической тропе. Герр то и дело спотыкался на своих протезах, поэтому в конце концов брату пришлось тащить его на закорках. Когда же подъем стал особенно крутым, Герр полз на четвереньках.

Когда они добрались до подножия скалы, Тони быстренько залез наверх, чтобы закрепить веревку на вершине, а Герр остался внизу и смотрел на брата. Наконец-то ему представилась возможность испытать себя! Он понятия не имел, что из этого получится; знал только, что от этого зависит вся его жизнь. Герр сделал первый шаг, потом еще и еще. Протезы вроде бы не причиняли ему хлопот. Он поднялся выше. Герр чувствовал: преодоление этого подъема взбодрит его. Но уже первые шаги привели его к удивительному открытию: карабкаться по скалам на этих протезах у него получалось не лучше, чем ходить по земле.

На самом деле это было лишь первое в целой серии удивительных открытий. Герру еще предстояло доучиться последний год в школе. В течение этого года он много времени посвятил не только любимому скалолазанию, но и конструированию протезов. Над ними он работал в школьной мастерской. Обычно протезы конструируют, имея в виду эстетический фактор, но Герр думал совсем о другом. «Я понял, что мне нужна не нога как таковая, а инструмент для скалолазания. Протез, приспособленный не столько к горизонтальной поверхности, сколько к вертикальной, мог компенсировать мои увечья».

Герр разработал целую серию протезов, приспособленных специально для альпинизма и скалолазания: протезы с крючьями вместо стоп, укороченные протезы для одних маршрутов и удлиненные для других. Одним из его ранних шедевров была пара протезов с клиновидными стопами (узкие носы и широкие пятки), идеально входящими в трещины скалы.

С этими инструментами Герр приобрел прозвище Механический Мальчик. Вскоре он вернулся на свой прежний уровень мастерства, а затем и превзошел его. В августе 1983 года вместе с тремя другими профессиональными скалолазами он одним из первых в Америке выполнил подъем категории 5,13+. Попросту говоря, он на своих протезах поднялся туда, куда мало кто поднимался.

В мировой истории не бывало спортсменов-инвалидов, которые выступали бы на столь высоком уровне. Успех Герра доказывал принцип, который он вывел для себя: «Нет неспособных людей. Есть несовершенные технологии». И тогда он решил улучшить технологии, посвятив жизнь созданию все более совершенных бионических конечностей. Это давало Герру возможность погасить моральный долг, тяжелым бременем лежащий на его плечах.

«Скалолазание приучило меня концентрировать внимание, – говорит Герр, – раскладывать проблему на важнейшие компоненты и доводить каждый компонент до окончательного разрешения. Именно так мне удавалось, не обладая большими способностями к учебе, овладевать даже самыми трудными предметами».

Он преуспел в изучении физики в Миллерсвиллском университете и проявил себя гениальным изобретателем. Свой первый патент – за более удобную методику крепления протезов – Герр получил, еще будучи студентом. По окончании колледжа он продолжил обучение в магистратуре Массачусетского технологического института по специальности «машиностроение», а затем в Гарварде защитил докторскую диссертацию по специальности «биофизика». Примерно в это же время все его мысли заняла головоломка, решению которой он посвятил следующие 15 лет своей жизни – человеческие движения.

«На первый взгляд в человеческих движениях никакой загадки быть не должно, – говорит Герр. – Они изучаются уже многие годы, но на самом деле это настоящая черная дыра. Мы не можем толком ответить даже на самые простые вопросы. Как работает мышца? Мы даже этого точно не знаем». Работая над этой проблемой сначала в качестве аспиранта, а затем как руководитель исследовательской группы по биомехатронике в Массачусетском технологическом институте, Герр решил попытаться подражать самой природе и начал с телесного интеллекта. В отличие от «тупых» протезов наши натуральные конечности очень умны. Когда нога движется, нервной системе остается только увеличивать или уменьшать упругость мышцы, потому что все остальные решения принимаются автоматически согласно собственной программе конечности. И Герр решил, что пришло время попытаться применить те же принципы к протезам.

В конце 1990-х годов он начал работать над созданием более «умного» протеза коленного сустава. Он снабдил его микродатчиками, способными измерять угол сгибания сустава и делающими это тысячу раз в секунду. Данные пересылаются в компьютерный чип, который регулирует силу магнитного поля, воздействующего на частицы железа, плавающие в масляной смеси вокруг коленного сустава. В результате получился первый в мире протез с искусственным интеллектом – колено, способное регулировать угол сгиба, смягчая приземление ноги. Более того, это колено способно учиться на собственном опыте, так что его работа со временем только улучшается.

На рынок этот протез – под названием Rheo Knee – выпустила исландская фирма Ossur. Журнал Time назвал его одним из лучших изобретений 2004 года, а журнал Fortune включил в список лучших продуктов года. «Использование искусственного интеллекта для управления протезом Rheo Knee – большой шаг вперед для всей отрасли», – говорит доктор Ричард Сатава, профессор хирургии в Медицинском центре Вашингтонского университета и бывший руководитель программы передовых биомедицинских технологий при Агентстве по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам. Но для Герра это было только начало.

5

Осенью 2003 года Розелл начал заниматься плаванием и штангой. Скоро он уже выжимал 300 фунтов лежа. К февралю Розелл мог по две минуты кряду выполнять отжимания и подъемы туловища из положения лежа, а затем проплывать 800 ярдов, таким образом выполняя норматив по физической подготовке на уровне верхнего 19-го процентиля для своей возрастной группы. Следующим этапом самоподготовки стали тренировки на горнолыжном курорте Вейл в штате Колорадо. Как оказалось, ни горные лыжи, ни скейтборд не составляли для него никакой проблемы. Уже через неделю пребывания в Вейле Розелл имел все основания отнести на свой счет девиз Организации спортсменов-инвалидов США: «Если я могу это, я могу все».

Кроме того, Розелл упорно искал способ оказания более эффективной помощи возвращающимся домой раненым военнослужащим. Когда началась вторая война в Ираке, прибывавшие на родину раненые получали мало психологической помощи. Розелл начал навещать их в Центральном военном госпитале имени Уолтера Рида, стал участником программы сотрудничества Национального олимпийского комитета США с военнослужащими и ветеранами и взял на себя обязанности представителя Организации спортсменов-инвалидов США. Занимаясь помощью раненым солдатам, Розелл прекрасно понимал, что лучшая форма психологической помощи с его стороны – служить примером. Может быть, действительно пришло время воспользоваться предложением Кивенара?

Армия тоже не обходится без бумаготворчества. Заполнение разного рода документов, переписка, медицинское обследование потребовали немало времени и сил, но Розелл проявил настойчивость и 4 марта 2004 года был признан годным к строевой службе.

Следующие несколько месяцев Розелл провел в учебном центре Форт-Карсона и 17 июня 2004 года, за четыре дня до четвертой годовщины своего ранения, вновь был назначен на командную должность. А две недели спустя он уже отправился в Ирак, чтобы руководить подразделением в тех же самых местах, где четырьмя годами ранее потерял ногу.

За время второй командировки в Ирак у Розелла трижды ломался протез. Серьезных угроз его жизни в связи с этим не возникло, но это ему просто повезло. Розелл был крайне разочарован качеством протезов. В последующие годы он написал десятки статей на эту тему, но основная мысль была одна: «Как так получается, что мы посылаем людей в космос, но никак не можем усовершенствовать протезы?»

6

Завершив работу над искусственным коленным суставом Rheo, Герр поставил перед собой еще более амбициозную цель: создать искусственный голеностопный сустав, идеально имитирующий плавную походку обычного человека. Это была действительно серьезная проблема. Большинство инвалидов с ампутированными конечностями при ходьбе хромают. И со временем даже малейшие отклонения в характере движения суставов оборачиваются серьезными заболеваниями. Вследствие постоянного натирания разрушаются мягкие, нервные и костные ткани, и для их восстановления зачастую приходится прибегать к хирургическому вмешательству.

Примерно в 2002 году Герр приступил к работе над радикально новой бионической частью тела, которая должна была стать значительно более «умной», чем все, что разрабатывалось до сих пор. Число компьютеров вместо одного в начинке коленного сустава Rheo увеличилось в новом изделии до пяти. Добавились также аккумуляторная батарея, дополнительные сенсоры и Bluetooth. Для воспроизведения движения стопы, ахиллова сухожилия и икроножных мышц, т. е. для обеспечения того, что Герр называет «стимулируемым плантарным сгибанием», используются методы робототехники.

Над дизайном он тоже много думал. Будучи скалолазом, и особенно после случившегося с ним несчастья, Герр отдавал предпочтение яркому стилю. В то время как другие скалолазы предпочитали серые, блеклые тона, он красил волосы в рыжий цвет, носил серьги-перья и ярко-синее трико. Добавьте к этому специально разработанные для скалолазания протезы – в сущности, кинжалы, торчащие из культей, – и эффект достигается потрясающий. Герр хотел, чтобы протезы имели стильный вид. «Протезы продолжают делать уродливые, словно кричащие: “Я инвалид!” Мне хотелось заменить их эффективными и внешне привлекательными устройствами, неким гибридом человека и машины, чтобы человек воспринимался не как жалкий инвалид, а как вызывающий благоговение Терминатор».

В 2005 году пронесся слух, что Хью Герр работает над первым в мире бионическим голеностопным суставом. Розелл к тому времени вернулся из своей второй командировки в Ирак и, поселившись в Вашингтоне, помогал совершенствовать работу с перенесшими ампутацию военнослужащими в Центральном военном госпитале имени Уолтера Рида. Он был наслышан о трудах Герра. «Да, я слышал о мечте Герра заменить обычные протезы искусственными конечностями в стиле киборгов, – рассказывал он. – Мы все были об этом наслышаны и с интересом ждали результата».

В следующем году, в июне 2006 года, Розелл и Герр наконец познакомились лично, случайно встретившись на мероприятии, организованном фондом помощи инвалидам, на озере Тахо. Они сразу стали друзьями. «Сидя у бассейна с бокалом пива в руках, я расспрашивал его о том, как продвигается работа над искусственным голеностопным суставом, – вспоминал Розелл. – Мне очень хотелось примерить этот аппарат. Но он сказал, что протез еще не готов».

Создать бионическую часть тела для такого человека, как Розелл, оказалось делом чрезвычайно трудным. В период с 2005 по 2007 годы Розелл, используя углеродно-волоконные протезы для бега, пробежал более десятка коротких и олимпийских дистанций в триатлоне, пять марафонских дистанций, а в отборочных соревнованиях по триатлону Ironman (заплыв на 2,4 мили, велогонка на 112 миль и забег на дистанцию 26,2 мили) показал достаточно быстрое время, позволившее ему получить путевку на чемпионат мира, проходивший на Гавайях. Там Розелл преодолел все три этапа за 12 часов 46 минут. Его место было в нижней трети таблицы, но за его спиной остались тем не менее десятки совершенно здоровых участников. «Было странно видеть людей, имевших две здоровые ноги и при этом завидовавших мне, но так оно и было», – рассказывал Розелл.

Тем временем, заботясь об интересах большого числа раненых военнослужащих, возвращавшихся с войны, армия продолжала финансировать исследования в области бионики. В 2006 году Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам заключило контракт на разработку искусственной руки с изобретателем Дином Кейменом, специализирующимся на создании революционных приборов и аппаратов медицинского назначения.

Как поясняет сам Кеймен, «в Агентстве по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам хотели, чтобы я создал такую руку, которая могла бы поднять виноградину, не раздавив ее, для чего требуется очень высокая степень тактильной чувствительности; могла бы поднять изюминку и не уронить, для чего требуется филигранное управление движениями запястного, локтевого и плечевого суставов и их гибкость; была полностью самодостаточной, в том числе с точки зрения электропитания; весила не более девяти фунтов; подходила по телосложению не менее чем 50 процентам женщин и имела длину 32 дюйма от кончика среднего пальца до плеча. А еще они хотели, чтобы я выполнил работу за два года. На это я прямо ответил, что они спятили».

Однако Кеймен оказался человеком совестливым и взялся за работу. Бета-версия была завершена точно по графику, и протез получил название «рука Люка», в честь Люка Скайуокера, персонажа «Звездных войн», который потерял руку и впоследствии получил бионический протез. (В настоящее время этот протез проходит клинические испытания).

«Мы живем в очень интересное время, – считает Розелл. – Наконец-то появилась надежда на настоящий прогресс в этом деле».

7

В 2007 году Герр закончил бета-версию бионического голеностопного сустава, получившего название BiOM. Пять компьютеров и двенадцать датчиков наделяют протез «разумом», чтобы он мог распознавать изменения земной поверхности и реагировать соответственно. Это первая роботическая нога, которая может быть использована для ходьбы вверх по склону. В отличие от традиционных протезов, к которым человеку приходится приспосабливать стиль ходьбы, BiOM сам собирает информацию о походке владельца и адаптируется к ней. Для этого-то и нужен Bluetooth: первую в мире бионическую конечность можно программировать с помощью мобильного телефона с операционной системой Android.

Журнал Time назвал BiOM одним из лучших изобретений 2007 года. Были и другие похвалы, но предстоит еще многое сделать, прежде чем устройство станет общедоступным. «Наиважнейшими проблемами являются надежность и долговечность, – считает Герр. – Протез – это, по существу, средство передвижения, и оно не должно ломаться на протяжении всего срока службы. Если мы хотим довести срок службы до пяти лет, значит, устройство должно выдержать шесть миллионов шагов – в среднем именно столько делает человек за пять лет. И вы посмотрите, насколько совершенным механизмом является в этом смысле человеческое тело. Многие люди преспокойно ходят по 80 лет, и ничего не ломается. Я нацеливаюсь только на пять лет, но и это совсем не тривиальная проблема в робототехнике».

К концу 2010 года удалось добиться достаточной надежности аппарата, чтобы приступить к испытаниям на людях. Поскольку основным источником финансирования проекта была армия, наиболее очевидными кандидатами в испытатели были потерявшие ногу военнослужащие. А поскольку Розелл лично просил Герра создать протез для таких людей, как он, так на ком еще, как не на нем, испытывать это изобретение?

В январе 2011 года это, наконец, свершилось. Розелл стал вторым в мире официальным бионическим человеком (до него экземпляр такого же протеза получил еще один военнослужащий). Став обладателем BiOM, Розелл тут же отправился испытывать протез в самых трудных условиях. «Протезисты были очень довольны, – рассказывает он. – Они привыкли видеть, что человек с новым протезом осторожно ходит туда-сюда по коридору. Я же поспешил покинуть здание и начал подниматься с протезом на горку, а затем спускаться. Протез был изумительный. Казалось, что у меня снова выросла нога».

Розелл и два десятка других ветеранов испытывали протезы BiOM в течение года, практически не снимая. «Это было невероятно, – вспоминает Тим Маккарти, генеральный директор компании iWalk, которая изготавливает протезы BiOM. – За последние 20 лет я внедрял на рынок десятки новых продуктов, но ничего подобного не бывало. Люди надевают BiOM и плачут от счастья». Герр тоже обратил на это внимание: «Суровые дальнобойщики – мужчины, в жизни не проронившие ни слезинки, – просто рыдали».

Но самым важным достоинством протеза BiOM является существенная экономия расходов на здравоохранение. Люди, перенесшие ампутацию, меньше страдают и больше двигаются. Они сбрасывают лишний вес (десятки фунтов), сокращают потребление болеутоляющих средств (во многих случаях более чем наполовину) и возвращаются на работу (впервые за годы). Реальным доказательством этого служит то, что, хотя протез стоит около 60 тысяч долларов, страховые компании все равно охотно закупают их, справедливо полагая, что со временем эти затраты с лихвой компенсируются снижением расходов на медикаменты. «Этот протез не только меняет жизнь владельца к лучшему, – замечает Маккарти, – но и приносит огромную пользу с экономической точки зрения. Со временем экономия составит миллионы долларов».

Между тем Герр не собирается останавливаться на достигнутом. Он приступает к работе над версией BiOM, которая будет крепиться выше колена, и завершает работу над первым в мире настоящим бионическим экзоскелетом для людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата, который, как он надеется, появится в открытой продаже к 2015 году. «В старости хуже всего то, – говорит он, – что люди постепенно утрачивают способность нормально передвигаться. И вот представьте, что мы берем бионику из BiOM и превращаем ее в механический каркас вокруг больных коленей, помогающий вернуть пожилым и больным людям силу и подвижность».

За последние 30 лет Хью Герр стал первым спортсменом-инвалидом, который сумел превзойти здоровых спортсменов по уровню мастерства. Затем он помог усовершенствовать конструкции протезов и стал первопроходцем в мире бионики. Герру уже удалось помочь тысячам людей. В свете этого можно было бы утверждать, что свой долг перед Альбертом Доу – спасателем, погибшим на горе Вашингтон, – он погасил полностью. Но сам Герр с этим не согласен: «Если вы спросите меня, достиг ли я в жизни чего-то великого, то я, будучи человеком весьма самокритичным, отвечу: “Еще нет”. Но даже не в этом дело. Долг, который висит на мне, невозможно погасить в принципе – так он велик».

8

В один из дождливых февральских дней 2012 года Дэвид Розелл в обществе двух друзей остановился у края оживленной улицы с тремя полосами движения. Они были увлечены разговором, и Дэвид не вполне отдавал себе отчет в собственных действиях. На какое-то мгновение в потоке машин образовалась брешь, и он решил показать друзьям, как умеет бегать на своем протезе. Оставив друзей на тротуаре, Дэвид преодолел первую полосу, на мгновение замер, пропуская машину, затем ринулся через вторую полосу, снова остановился, пропуская машины, и наконец пересек последнюю полосу и запрыгнул на тротуар на противоположной стороне. В тот момент, находясь в состоянии азарта, Розелл даже не осознавал, что совершил серьезное правонарушение.

Слыша эту историю, Герр улыбается: «Все, чем я занимаюсь, связано с копированием природы. Это и есть истинное определение бионики: использование высоких технологий для имитации или продолжения естественных биологических функций. Мы, люди, относимся к классу позвоночных животных. Поэтому, слыша о том, как Дэвид сумел добраться целым и невредимым до противоположного края дороги, даже не думая об этом, я понимаю, что это в точности феномен позвоночного животного. Это сработало. Нам каким-то образом удалось поймать молнию в бутылку».

«Да, – добавляет Розелл, – но кто помнит о тех безумных ученых, которые создали реактивный ранец? А вот того сукина сына, который первым полетел на нем, будут славить вечно».