Superczłowiek

Nasza cywilizacja za 20 lat będzie w stagnacji, bo spada liczba nowych wynalazków i patentów przypadająca na mieszkańca Ziemi - zapowiada Jonathan Huebner, fizyk pracujący dla Pentagonu. Amerykański uczony uważa, że jeśli nic się nie zmieni, tempo rozwoju technicznego będzie wtedy niemal równie niskie jak w średniowieczu! Ta prognoza już za kilka lat może się okazać równie błędna jak przepowiednia Henry`ego Ellswortha, pierwszego szefa amerykańskiego biura patentowego. W 1843 r. napisał on, że postęp nauk jest tak szybki, że "rozwój ludzkości musi się wkrótce zakończyć". W XX wieku rozwój cywilizacji był najszybszy w historii i podobnie może być w tym stuleciu.
Na rynku mamy coraz mniejsze odtwarzacze cyfrowej muzyki, coraz bardziej uniwersalne telefony i coraz szybszy bezprzewodowy Internet, a ceny spadają albo się nie zmieniają. Większość z nas rzadko zastanawia się nad możliwościami kupowanych przez nas urządzeń, bo - jak już dawno zauważył pisarz Arthur C. Clarke - zaawansowaną technologię traktujemy tak jak nasi przodkowie magię. Wkrótce pojawi się jeszcze więcej "magicznych" wynalazków, które zmienią nasze życie.

Radioczipy
Miniaturowe nadajniki radiowe, zwane radioczipami (RFID), wykorzystujemy już m.in. w odczytywanych zdalnie kartach identyfikacyjnych czy elektronicznych biletach komunikacji miejskiej. Ciągły spadek cen sprawia, że wkrótce ta technologia pojawi się w innych przedmiotach codziennego użytku. Pojedynczy czip ma wielkość ziarnka ryżu. Nie potrzebuje własnego zasilania - wystarczą mu fale radiowe emitowane przez czytnik, które układ "odbija", przekazując zapisane na nim dane. Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie radioczipów przy sprzedaży (zamiast kodów kreskowych) lub do zabezpieczenia przed kradzieżami (zamiast topornych czujników przyczepianych do ubrań). Nad zastosowaniem ich na dużą skalę pracują m.in. koncern Procter & Gamble oraz sieci handlowe Tesco i Wal-Mart. Radioczip może też zawierać szczegółowe informacje, m.in. datę przydatności do spożycia produktu albo rodzaj materiału, z którego jest wykonane ubranie. Gdy za kilka lat w czytniki zostaną wyposażone urządzenia AGD, nasze życie znów stanie się wygodniejsze.
Niepokój budzi jedynie możliwość śledzenia ludzi za pomocą radioczipów w ubraniach czy wszczepianych pod skórę. - Trzeba będzie dołożyć starań, aby ta technologia była wykorzystywana tylko w pozytywny sposób, na przykład do identyfikacji osób z chorobą Alzheimera albo więźniów na zwolnieniu warunkowym. W przyszłości radioczipy prawdopodobnie zastąpią paszporty - komentuje dla "Wprost" prof. Kevin Warwick z University of Reading. Uczony pierwszy wszczepił sobie nadajnik w ramię siedem lat temu. Dziś takich osób jest kilkadziesiąt. Barierę nadal stanowi cena - medyczny radioczip kosztuje 200 dolarów, czytnik - 650 dolarów.

Nowe promieniowanie
Fale terahercowe (zwane też promieniowaniem T) znajdują się na granicy między światłem a falami radiowymi i łączą właściwości tych dwóch typów promieniowania: potrafią przenikać przez nieprzezroczyste przedmioty i mogą być skupiane tak, aby tworzyć obraz tego, co stało na ich drodze. W odróżnieniu od promieniowania rentgenowskiego są nieszkodliwe dla organizmów żywych, dlatego można nimi prześwietlać ubrania ludzi albo ściany ich domów. - Istniejące urządzenia jeszcze się do tego nie nadają, ale znajdują już zastosowanie w medycynie i farmakologii - uspokaja dr Don Arnone, szef firmy TeraView, pracującej m.in. nad przenośnymi kamerami terahercowymi.
Wiele substancji, które dla naszego oka wyglądają identycznie, w promieniach T ujawnia swój skład chemiczny. Dzięki temu kamery na lotniskach będą mogły odróżnić polietylenowe pudełko od wybuchowego plastiku albo niewinny proszek od zarodników wąglika. Technologia terahercowa wspomoże też prześwietlenia rentgenowskie - dzięki niej można wykryć wczesne stadia próchnicy zębów, guzów piersi czy raka skóry rozwijającego się pod jej powierzchnią. Fale terahercowe są też doskonałym narzędziem do wykrywania uszkodzeń w różnych materiałach. To dzięki nim NASA wykryła groźne pęknięcia w piankowej osłonce zbiorników paliwa wahadłowców (taka wada była przyczyną katastrofy promu Columbia w 2003 r.). Ponieważ promienie T z łatwością przenikają przez chmury i mgłę, czuła kamera pozwoli kierować samolotem nawet przy bardzo złej widoczności.

Ogniwa paliwowe
Dwa lata temu prezydent George W. Bush zapowiedział, że USA będą liderem w produkcji przyjaznych środowisku samochodów wodorowych. Miałyby to umożliwić tzw. ogniwa paliwowe, czyli wydajne baterie produkujące prąd dzięki powolnemu "spalaniu" wodoru. Dziś naukowcy coraz częściej mówią, że powszechne zastosowanie tej technologii to kwestia odległej przyszłości - głównie z powodu problemów z wytwarzaniem, magazynowaniem i dystrybucją wodoru. Natomiast już za dwa lata możemy się doczekać ogniw paliwowych wykorzystujących bardziej dostępne substancje, takie jak benzyna i gaz ziemny.
Najbliżej premiery rynkowej są urządzenia, nad którymi pracuje prof. Alex Ignatiev z University of Houston. - W 2007 r. pojawią się pierwsze baterie na alkohol metylowy, które będą pracować w telefonach komórkowych czy laptopach miesiącami bez konieczności doładowywania. W następnej kolejności planujemy przydomowe elektrownie zasilane gazem ziemnym - powiedział uczony w rozmowie z "Wprost". Takie urządzenie o mocy 1-100 kilowatów i wielkości pieca gazowego będzie zamieniało na elektryczność aż 65 proc. energii uzyskanej z paliwa (współczesne elektrownie mają dwukrotnie mniejszą wydajność). Konkurencję dla tej technologii będzie stanowić dopiero energetyka termojądrowa, ale na nią przyjdzie nam poczekać jeszcze kilkadziesiąt lat.

E-papier
Choć wynalazek Gutenberga już dawno miał trafić do lamusa, nadal wolimy czytać książki czy gazety w wersji papierowej. Nic dziwnego - tekst wyświetlany na monitorze czytamy o połowę wolniej, a jeśli próbujemy odczytać coś z ekranu palmtopa albo komórki, następuje kolejny 50-procentowy spadek szybkości czytania. Zagrozić dominacji papieru będą mogły dopiero takie wyświetlacze, które będą lekkie, elastyczne, kontrastowe i możliwe do oglądania pod dowolnym kątem.
Najbliższe osiągnięcia tego ideału są firmy pracujące nad elektronicznym atramentem. Jego drobne cząsteczki pod wpływem prądu elektrycznego mogą się obracać do czytelnika stroną bezbarwną lub barwną. "Zbudowany z ich wykorzystaniem wyświetlacz ma kolor i fakturę zbliżoną do papieru, a przy tym zużywa sto razy mniej energii niż wyświetlacze LCD znane z laptopów czy komórek" - mówi Russ Wilcox, prezes firmy E Ink, która niedawno zaprezentowała kolorowy e-papier o rozdzielczości 400 x 300 pikseli. Z kolei wywodząca się z University of Cambridge firma Plastic Logic sprzedaje już podobne wyświetlacze o rozdzielczości 800 x 600 pikseli, czyli niemal takiej jak standardowy ekran komputera.
Wprowadzenie do powszechnego użytku e-papieru spowoduje, że łatwiej będzie można korzystać z Internetu i elektronicznych dokumentów przez urządzenia kieszonkowe, takie jak komórki czy palmtopy. Za kilka lat może też doprowadzić do rewolucji na rynku prasowym. "Kartka e-papieru stanie się ostatnią książką czy gazetą, jaką będziemy musieli kupić. Potem wystarczy załadować do niej dowolną treść w formie strony internetowej wzbogaconej o animacje czy sekwencje wideo" - przewiduje Yu Chen z firmy Kovio. Wówczas prasa będzie musiała aktualizować informacje na bieżąco, a drukowane wydania staną się ciekawostką dla kolekcjonerów.

Inżynieria tkankowa
Lekarze opanowali sztukę manipulowania komórkami do tego stopnia, że są w stanie hodować tkanki, a nawet narządy, które niedługo będzie można przeszczepiać chorym. Firma Genzyme Biosurgery od lat hoduje naskórek dla ofiar poparzeń i chrząstkę stawową dla cierpiących na choroby reumatyczne (z komórek pobranych od pacjentów). Z kolei Organogenesis i Ortec International sprzedają kompletne przeszczepy skóry. Obiecujące wyniki dały próby przeszczepiania wysepek trzustkowych, które produkują insulinę (hormon niezbędny chorym na cukrzycę), a także hodowanie zastawek serca. - Potrafimy stworzyć z tkanek pacjenta wytrzymałe tętnice, które nadają się do robienia bajpassów. Teraz przygotowujemy się do badań klinicznych na wielką skalę, które chcemy też prowadzić w Polsce - powiedział "Wprost" dr Todd McAllister, prezes firmy Cytograft.
Największym wyzwaniem dla bioinżynierów jest wyhodowanie całego narządu, który najczęściej składa się co najmniej z kilku tkanek, naczyń krwionośnych i nerwów, a do tego ma złożoną trójwymiarową strukturę. W czasie eksperymentów na zwierzętach udało się to m.in. w wypadku mięśni, pęcherza moczowego, macicy i pochwy. U ludzi sukcesem zakończyły się próby przeszczepienia wyhodowanej w laboratorium cewki moczowej. Najnowszą technologią w tej dziedzinie jest stosowanie tzw. drukarek tkankowych. Działają one podobnie do drukarek atramentowych, tyle że zamiast tuszu używają substancji organicznych i żywych komórek. Uczeni z University of Manchester zapowiadają, że wkrótce w ten sposób będą produkować duże kawałki skóry i kości dopasowane kształtem do potrzeb pacjenta. "W przyszłości wydrukowanie nawet dużego narządu będzie trwać najwyżej jeden dzień" - zapowiada prowadzący badania prof. Brian Derby.

Metabonomika
Zamiast wykonywać wiele analiz i czekać na ich wyniki, za parę lat wyślemy do laboratorium tylko próbkę krwi, śliny albo niewielki fragment tkanki pobranej przez lekarza. Zostanie ona przebadana metodą metabonomiki, czyli mierzenia poziomu wszystkich substancji występujących w próbce, co można porównać do wykonania "fotografii" całej przemiany materii człowieka. Nasza krew zawiera dziesiątki tysięcy różnych związków, z których tylko nieliczne zostały przebadane przez biochemików. Współczesne komputery potrafią przeanalizować ich stężenie i odnaleźć wzorce, które pojawiają się u ludzi zdrowych oraz cierpiących na różne schorzenia.
Metabonomika jest jeszcze w fazie intensywnych badań, ale ma już pierwsze zastosowania praktyczne. - Potrafimy wykrywać zmiany zwiastujące chorobę wieńcową niemal tak samo skutecznie, jak za pomocą inwazyjnego zabiegu koronarografii. Inne zespoły pracują nad diagnostyką chorób zakaźnych, takich jak zapalenie opon mózgowych - powiedział "Wprost" prof. John Lindon z Imperial College London. Jego zdaniem, w przyszłości dzięki regularnym badaniom metabonomicznym będzie można wykryć wczesne formy raka, nie dające uchwytnych objawów klinicznych.
Do przeprowadzenia analizy potrzebny jest spektroskop (identyfikuje substancje na podstawie tego, jak pochłaniają światło) lub jądrowy rezonans magnetyczny (NMR). Te urządzenia są dość drogie, ale ich ceny spadają. - Koszt diagnostyki metabonomicznej jest już niższy niż koszt odczytywania sekwencji DNA - tłumaczy prof. Lindon. Szansą na upowszechnienie nowej technologii są też coraz mniejsze modele NMR - najnowszy z nich, zaprojektowany przez uczonych z Niemiec i USA, będzie się mieścił w walizce.

Tuning metaboliczny
Poznawanie reakcji chemicznych zachodzących w naszych organizmach pozwala na coraz subtelniejsze modyfikowanie działania tkanek i narządów. Uczeni są coraz bliżej stworzenia pigułek, które będą wywoływać takie same zmiany jak zbawienna dla zdrowia dieta niskokaloryczna oraz wysiłek fizyczny. Zanim jednak powstanie uniwersalny "spalacz tłuszczu", możemy się doczekać zrealizowania innej wizji zaliczanej niedawno do science fiction - bezpiecznej dla zdrowia hibernacji.
- Wszystkie ssaki, a więc i człowiek, mają odziedziczoną po przodkach zdolność do hibernacji. W niesprzyjających warunkach mogą obniżyć tempo metabolizmu niemal do zera, co chroni przed chorobami i starzeniem się - powiedział w rozmowie z "Wprost" prof. Mark Roth z Fred Hutchinson Cancer Research Center, który pierwszy wprowadził w stan zbliżony do hibernacji myszy, w normalnych warunkach nie zapadające w sen zimowy. Dokonał tego za pomocą siarkowodoru - trującego gazu o charakterystycznym zapachu zgniłych jaj. W niewielkich dawkach spowalania on tempo metabolizmu komórek, prowadząc do spadku temperatury ciała i zahamowania procesów chorobowych. Ta metoda już za kilka lat może być stosowana u ofiar wypadków lub do przechowywania narządów pobranych do przeszczepu.
Do sterowania metabolizmem mogą też służyć inne trucizny. Tlenek azotu, który rozluźnia naczynia krwionośne, jest podstawą działania nitrogliceryny i viagry. Z kolei tlenek węgla, czyli czad, ma silne właściwości przeciwzapalne. Uczeni chcą go stosować u pacjentów po rozległych operacjach i transplantacjach, by zmniejszyć ryzyko powikłań.

Intermedycyna
Internet, który do tej pory służył nam głównie do komunikacji i rozrywki, stanie się ważnym elementem systemu służby zdrowia. Nie będzie to wymagało wielkiego przełomu technologicznego, a jedynie powszechnego wykorzystania znanych już wynalazków, takich jak e-mail i strony WWW. Amerykańscy lekarze coraz częściej umawiają się z pacjentami na wizyty, udzielają porad i wystawiają recepty za pomocą Internetu. Służy do tego nowa generacja programów zwanych komunikatorami klinicznymi (clinical messaging), działających podobnie do znanych powszechnie systemów ICQ, Gadu-Gadu czy Tlen.
Szybko okazało się, że te programy pozwalają oszczędzać czas i ograniczać liczbę zbędnych wizyt, na przykład tych, które służą jedynie przedłużaniu recept przewlekle chorych. "Od kiedy używamy e-maila, znacznie zmniejszyła się liczba telefonów od pacjentów" - mówi prof. Eric Liederman z University of California w Davis. Niektóre prywatne sieci medyczne płacą specjalistom za konsultację online taką samą stawkę jak za zwykłą wizytę (niewielką opłatę ponosi także pacjent). Lekarze pierwszego kontaktu testują też internetowe połączenia wideo, dzięki którym mogą obejrzeć rozmówcę i dokładniej ocenić stan jego zdrowia.
Rozwój intermedycyny przyspieszy wprowadzenie elektronicznych recept, nad czym pracuje m.in. Microsoft. Lekarz może je wysłać do apteki wybranej przez pacjenta, unikając nieporozumień wynikających z niewyraźnie zapisanej nazwy leku czy dawki. W podobny sposób będzie można kierować chorego na badania czy konsultacje. A ponieważ dane dotyczące leczenia będą zapisywane w komputerach, być może uda się wreszcie wyeliminować nadużycia będące zmorą ubezpieczycieli takich jak Narodowy Fundusz Zdrowia.

Sztuczna inteligencja
Współczesne komputery dysponują potężną mocą obliczeniową, ale poziomem intelektualnym nadal nie dorównują nawet psom. Prof. Roger Penrose z Oksfordu twierdzi wręcz, że skonstruowanie prawdziwej sztucznej inteligencji (AI) nigdy nie będzie możliwe. Mimo to naukowcy próbują budować komputery, wzorując się na budowie mózgu - z coraz lepszymi efektami.
Gdy rok temu amerykańska agencja wojskowa DARPA zorganizowała wyścig skomputeryzowanych samochodów pod nazwą Grand Challenge, ani jeden pojazd nie pokonał trasy wyścigu wiodącej przez pustynie i góry. W tym roku do mety dojechało pięć samochodów, a najlepszemu z nich zajęło to niecałe siedem godzin. - Przejechałem naszym Stanleyem ponad 2 tys. kilometrów po bezdrożach, podczas gdy komputery pokładowe uczyły się ode mnie sztuki kierowania samochodem w różnych okolicznościach - mówi dr Sebastian Thrun ze Stanford University, szef zwycięskiego zespołu. Podobnie działające sieci neuronalne są dziś podstawą systemów komputerowych, które potrafią pomóc w diagnozowaniu raka albo ocenić, czy wyprodukowany w Hollywood film będzie hitem rynkowym.
Naukowcy twierdzą, że na prawdziwie automatyczne samochody przyjdzie nam poczekać jeszcze co najmniej 10-20 lat, ale sztuczna inteligencja już wkrótce może ułatwić życie kierowcom. Powstają systemy będące dalekimi krewnymi ABS, które będą pomagały uniknąć kolizji czy zasygnalizują wykonanie nieprawidłowego manewru (np. wjechanie na niewłaściwy pas ruchu). Następnym etapem będzie komputer obserwujący nasz styl jazdy i automatycznie korygujący najgroźniejsze błędy.

Neuroimplanty
Bezpośrednie połączenie ludzkiego układu nerwowego z komputerem wykonano już u kilkudziesięciu sparaliżowanych osób, które dzięki temu odzyskały częściowo sprawność: mogą korzystać z poczty elektronicznej, grać w gry komputerowe, samodzielnie zmieniać kanały w telewizorze, a nawet komunikować się przez syntezator mowy i sterować ramieniem robota. - Pracujemy nad podłączeniem syntezatora mowy bezpośrednio do tzw. pola Broca, obszaru kory mózgowej, który jest odpowiedzialny za mówienie. Pierwsze wyniki są obiecujące, a za pół roku będziemy wiedzieć, czy pacjenci mogą płynnie mówić. Przyszłość należy jednak do bezprzewodowej komunikacji z naszymi neuronami - uważa dr Phil Kennedy, prezes firmy Neural Signals. Powstało już kilka urządzeń, które wychwytują ślady naszych myśli z zapisu elektroencefalograficznego (EEG). Prof. Charles Anderson z Colorado State University twierdzi, że po zebraniu odpowiednio dużej ilości danych potrafi przewidzieć z dokładnością do 70 proc., o czym myśli badany człowiek.
Największe emocje budzą implanty mózgowe, które będą naśladować działanie układu nerwowego. Pracuje nad tym prof. Theodore Berger z University of California w Los Angeles, który chce zastąpić układem elektronicznym część mózgu zwaną hipokampem, niezbędną do utrwalania wspomnień. Początkowo z tej technologii skorzystają ludzie z uszkodzeniami mózgu wywołanymi udarem lub rakiem. - Jest jednak tylko kwestią czasu, by neuroimplanty zaczęli wszczepiać sobie ludzie zdrowi, a to będzie znacznie bardziej kontrowersyjne niż klonowanie - przewiduje dr Kennedy. Trudno bowiem dziś przewidzieć, jak będzie funkcjonował nasz mózg wzbogacony o potężną elektroniczną pamięć czy możliwości obliczeniowe komputera.