|
|
||
Киберорганика в широком значении
Киберорганика (материал)
Биочипы, биосхемы, биотроника
Термин "киберорганика" ныне имеет два значения, в одном из которых он подразумевает материал, а в другом класс техники. Представьте нечто, подобное мышцам вашего тела, только состоящее не из биологических тканей, а из синтетических неживых, из так называемой "технической органики". Это и есть пример киберорганического материала (подробней о нём см. следующий подраздел). Ну а примером техники будет любое живое устройство, т.е. состоящее из настоящей органики, из природных животных или растительных клеток, некий биоинженерный продукт, призванный служить не питомцем, не пищей, а инструментом. Указанная терминологическая двойственность в мире имела место не всегда, когда-то в далёком прошлом к киберорганике относили только техническую органику (синтетический псевдоорганический материал), всё прочее считалось просто органической техникой, однако обыватель в быту столь настойчиво именовал последнюю киберорганикой, что постепенно это вошло и в официальный язык, стало корректным обозначением всякого организма, предназначенного исполнять роль технического компонента или технического средства. Иначе говоря, в настоящий описываемому момент слово "киберорганика" фактически означает три понятия: материал, органическую деталь для кибер-устройства и законченное устройство из органики. Вроде бы столь широкое смысловое обобщение вносит определённую путаницу в классификацию технической органики и органической техники. Но в действительности ничего запутанного здесь нет - нужно всего лишь причислять к киберорганике всё ассоциирующееся с техникой и органикой одновременно. Скажем, биоробот (о биороботах см. раздел о симбиотах) есть фактически полноценное животное, так как состоит совершенно из такой же натуральной плоти, что и организм всякого природного живого существа, имеет все характерные для животного органы, в нём нет ни одной киберорганической детали, его не назовёшь состоящим из киберорганики, тем не менее его в полной мере относят к киберорганическим устройствам, потому что со многих позиций он действительно именно устройство, предназначенное для автоматизации работ, просто это устройство создано на базе биоинженерных технологий, выращено, а не собрано на предприятии.
Свои терминологические особенности во взаимосвязи с киберорганикой есть и у техники как таковой. Наиболее ярко это выражено у роботов - они подразделяются по данному признаку на типы, которых у них насчитывается целых пять:
Не относящаяся к роботам техника классифицируется гораздо тривиальнее. Всё что имеет в своём составе хотя бы одну киберорганическую деталь есть киберустройство, всё прочее просто технические устройства. Любая органическая запчасть или законченный органический агрегат - это одновременно и "киберорганика" и "органическая техника", хотя и "кибер техникой" их называть тоже допускается. Кроме биороботов органическая техника широко представлена биочипами - примитивными искусственно созданными живыми существами, применяемыми в качестве компонентов электронных систем, имплантируемых компонентов живых организмов и систем для биосинтеза каких-либо веществ. Подробней о биочипах вы узнаете чуть ниже. Роботы "не био", если классифицируются не как роботы, а именно как устройства среди других устройств, так же подлежат подразделению на кибер и не кибер, однако и здесь у них свой собственный принцип классификации, причём совершенно не связанный с киберорганикой. У них "кибер" всё, что имитирует живое существо или некую другую сущность. Робот-животное - это кибер-животное. Робот, внешне похожий на человека - это, условно говоря, киберчеловек. Киберигрушка - это умеющая двигаться игрушка-робот. В том числе машинки, самолётики, кораблики. А не только куклы. Ну и т.п.
Киберорганика, или иначе, техническая органика - это особый вид материала, уподобленный тканям живой плоти, во многом функционально равнозначный им, но в отличие от них базирующийся на основе неорганических соединений. Как и биологическая ткань, имеет клеточную структуру, однако его клетки это так называемые киберклетки, они столь радикально отличаются по строению и составу от натуральных природных растительных и животных клеток, что например, не могут быть переварены и усвоены любым естественным живым организмом, если тот попытается употребить их в качестве пищи. У них нет ДНК, хотя есть некое его упрощённое подобие. Основой их "жизнедеятельности" является электросинтез - т.е. механизм превращения электрической энергии в энергию внутриклеточных процессов. Посему для нормального функционирования им совершенно необходим внешний источник электричества. Без него всякая внутренняя активность в них быстро приостанавливается, а при длительном отсутствии электропитания они и вовсе начинают отмирать, разрушаться.
Благодаря подобию живым тканям киберорганика обладает большинством их достоинств. Она может расти, что позволяет выращивать её, а не изготовлять промышленным способом. Это радикально удешевляет её стоимость. Она способна регенерировать и самовосстанавливаться при повреждениях, как следствие, минимизируя нужду в ремонте, в техобслуживании, устраняя необходимость в запчастях. Она - не вся, более-менее качественные её сорта - пронизана многочисленными техническими нервными волокнами - аналогами нервов природных существ. Что обеспечивает высочайший уровень управления ею и контроля её целостности, какой недостижим ни в одной механической системе. Её нервы могут оканчиваться различными сенсорами и рецепторами, как правило тактильными и термальными, но иногда и прочими, одаривая её возможностью "чувствовать" окружающую среду не хуже живого организма, регистрировать соприкосновение с внешними объектами и определять через контакт с ними некоторые их характеристики. При этом сохраняет она и многие из достоинств технического устройства. У ней выше коридор допустимых температур, чем у биологической материи, она менее требовательна к составу атмосферы, к атмосферному давлению, устойчивей к радиации, ей почти не нужна пища (за исключением периодов активного роста и регенерации), сама она непривлекательна как пищевой ресурс для насекомых и животных, не существует естественных вирусов и бактерий, способных вызывать в ней болезни, иначе говоря, паразитировать на ней. Она практически не дышит, потребляя кислород в весьма несущественных количествах, и может подолгу обходиться без него вовсе. Ей нужно чрезвычайно мало воды. Она выделяет значительно меньше тепла при работе, что означает, её КПД выше, охлаждение много проще, а часто не требуется совсем. У неё совершенно мизерные отходы жизнедеятельности. Питается она специальными техническими белками - особыми веществами, уже готовыми для употребления киберклетками. Поэтому органы пищеварения ей без надобности, как и органы фильтрации вроде печени или почек. Низкие потребности в пище, воде и кислороде так же означают отсутствие необходимости в мощном кровообращении. Последнее у неё чаще всего либо капиллярное либо его попросту нет. Соответственно не нужна ей и сердечнососудистая система. Да и её кровь вовсе не кровь, а просто вода, либо специальная техническая жидкость, однородная по молекулярному составу, без всяких там гемоглобина, лейкоцитов, эритроцитов и т.д. Иммунной системы у киберорганики тоже не предусмотрено. В плане внутренней организации она по сути законченный не имеющий органов предельно простой моно-организм. Что делает и уход за ней и встраивание её в технику относительно нетрудными задачами.
Недостатком киберорганики в какой-то степени является опять же её примитивность. Она не способна функционировать автономно, т.е. требует подключения к электрической цепи и блоку управления её внутренними процессами, не может образовывать сложные по составу или неоднородные по строению структуры или органы (например, такие как мозг). Чаще всего её используют для создания искусственных мышц, применяемых в двигательных системах различных технических устройств. Такие мышцы называют кибермышцами. Другой её сорт, с высоким содержанием сенсоров в поверхностном слое, служит основой для производства технической кожи, каковую обычно употребляют в качестве кожного покрова человекоподобных и животноподобных роботов, благодаря чему достигается их внешняя неотличимость от соответственно человека/животного и обеспечивается их сенсорная восприимчивость, не уступающая по чувствительности живому существу. Иные её формы применения малораспространены. В природе нет бактерий, разлагающих мёртвую киберорганику. Это тоже считают одним из её существенных недостатков. Неспособность разлагаться превращает её в фактор загрязнения окружающей среды и затрудняет утилизацию, так как последняя может производиться лишь на специализированных предприятиях.
Киберорганику принято относить к техническим формам жизни. Термин "техническая жизнь" довольно сложен для однозначной интерпретации, это что-то вроде "неживой жизни", "живой нежизни" или "частичной жизни", нечто искусственное неорганическое, совершено безжизненное с позиций естественной биологии, но слишком точно воспроизводящее некие биологические процессы, и потому нельзя сказать наверняка, живое оно или нет. Каждый волен сам выбирать, как к нему относиться, как воспринимать, считать ли действительно жизненной формой. Что касается именно киберорганики, то есть неорганического материала на основе киберклеток, вопрос, жива она на самом деле или не жива, интересен лишь очень узкому кругу специалистов, прочих граждан волнует мало.
Биочип - это живое устройство, предназначенное для выполнения определённых функций технического или биофизиологического характера. По сути он полноценный живой организм, только очень примитивный в плане внутреннего строения тела. Чаще всего он является многоклеточным животным, иногда одноклеточным, если речь идёт о микроскопических разновидностях вроде бактерий, и даже субклеточным - ведь к биочипам относят и некоторые вирусы, бывают впрочем они и сложной физиологии, с кровеносной системой, сердцем и другими органами. Биочип не способен двигаться, не имеет поведения и поведенческих инстинктов, в большинстве случаев у него отсутствует нервная система или она отряжена на обслуживание его рабочих (используемых человеком в своих целях) свойств и почти не задействована в процессах жизнедеятельности. Существует два принципиально разных класса биочипов: технические и органоидные, первые предназначены для интеграции в технические устройства, вторые для внедрения в живые организмы - людей, животных, растения. В технике биочипы применяются в качестве датчиков, сенсоров, элементов электронного управления, микро-аппаратов синтеза веществ технического назначения. В организмах разнообразие решаемых с их помощью задач ещё шире, здесь они могут синтезировать гормоны и полезные субстанции, регулировать уровень различных веществ в крови, фильтровать кровь от вредных веществ и даже от излишних питательных (это один из распространённых способов нормализации веса), есть чипы, вырабатывающие антитела к определённым вирусам или ускоряющие выработку их иммунной системой, синтезирующие прямо в теле антибиотики или прочие медицинские препараты. В сельском хозяйстве часто используют биочипы, стимулирующие ускоренный рост плодовых деревьев и мяса (животноводство в описываемое время исчезло, как отрасль, эволюционировав в мясоводство, см. раздел о мясных фермах). Известно, что когда-то в прошлом в империи военные экспериментировали с биочипами, повышающими в критической ситуации уровень адреналина и тестостерона у солдат в крови. Правда сейчас ничего подобного в армии нет. Доставка биочипа в организм осуществляется разными средствами - иногда инъекцией, иногда хирургической операцией, иногда его нужно проглотить, иногда его просто приклеивают на кожу. Некоторые чипы могут использоваться автономно - сами по себе, без внедрения во что-либо живое или техническое, например таковы многие чипы для синтеза веществ. В этом случае в зависимости от того, что конкретно они производят, их либо всё же относят к техническим биочипам, либо так и называют - автономными.
По типу устройства системы пищепотребления биочипы делят на контейнерные и паразитические. Контейнерные имеют в своём составе чаще всего пополняемый, но иногда и одноразовый контейнер с питательной массой, так же есть у них обычно и контейнер для вывода отходов жизнедеятельности. Подобные биоустройства требуют регулярного, раз в 2-60 месяцев, техобслуживания, заключающегося в пополнении пищевых запасов и очистке контейнера для отходов. Паразитические ни в пище ни в техобслуживании не нуждаются, питание они получают от организма-хозяина, в него же выводят отходы своей жизнедеятельности. Как правило органоидные биочипы - паразитические, а технические - контейнерные, но бывает и иное, например в технике биочип паразитического типа может быть установлен на другой биочип, в организм тем более никто не запрещает внедрять контейнерные разновидности, иногда это очень удобно, так как позволяет использовать чип временно - опустошив запасы питания он отомрёт и прекратит свою деятельность.
Ещё одной типовой характеристикой биочипов является способ их установки. Согласно ей их подразделяют на два типа: самоинтегрирующиеся и монтируемые. Самоинтегрирующиеся достаточно лишь доставить, разместить в нужном месте, далее они всё сделают сами - прикрепятся, приклеятся, врастут, объединятся с кровеносной системой организма хозяина (если речь идёт о паразитических чипах), чтобы потреблять из его крови питательные вещества и поставлять в неё иные, вырабатываемые самим чипом. Монтируемые требуют операции монтажа. Самоинтеграция свойственна органоидным чипам, технические же в основном тяготеют к монтируемости, хотя и у тех и у других исключений предостаточно. Установка чипа в технику весьма трудоёмкая операция, самое сложное в ней не закрепление его, не обеспечение питанием (если он паразит), а сопряжение его функциональной части с техническим оборудованием. Например, умеющий чуять запахи чип-сенсор имеет нечто вроде нервной системы, сигналы из которой должны поставляться некоему аналитическому устройству-приёмнику, иначе говоря, регистрируемую живым сенсором информацию необходимо как-то передать электронике, обрабатывающей сенсорные данные, то есть требуется объединить выходные нервы чипа с входными цепями электронных компонентов. Проблема в том, что нервы - не проводники, их не припаяешь. Присоединение их к чему-либо всегда непростая задача. Некоторые из биочипов способны присасываться выходами нервных узлов к специальным контактным матрицам, но в основном их соединение между собой в одну цепь или с шинами данных технических систем выполняется посредством либо биосварки, либо биоспайки, либо каталитического биоклея. Биосварка и биоспайка обеспечивают быстрое соединение, но невозможны без высокотехнологичного оборудования, то есть дорогостоящи, склеивание не стоит практически ничего, нужно только купить биоклей, цена которого копеечна, однако придётся дожидаться от дней до недель, пока у чипов произойдёт срастание окончаний нервных каналов или пока они не прирастут нервными тканями к контактным площадкам. Ведь биоклей фактически лишь удерживает чипы на месте, он не спаивает их нервы, это происходит само собой путём естественных процессов врастания (в принципе биочипы можно приклеивать чем угодно, любой клейкой неагрессивной жидкостью, но биоклей всё же предпочтительнее, так как содержит в своём составе гормональные катализаторы, ускоряющие сращивание многократно). Достаточно распространены и биочипы, у которых нервные окончания выведены на неорганические соединительные интерфейсы (разъёмы, монтажные усики). Что позволяет соединять их нервы с техникой быстро без всякой биосварочной аппаратуры. Однако и этот способ монтажа имеет ряд серьёзных недостатков: 1) Падает чувствительность и управляемость чипов из-за электромагнитных и электростатических шумов и наводок, возникающих на неорганических частях соединения; 2) Само соединение считается хоть и незначительно, но всё же менее надёжным; 3) Перед осуществлением соединения необходимо с помощью специальных средств принудительно вводить чип в бесчувственное состояние, иначе у него из-за сильных механических и электростатических шумов, возникающих на концах соединительного интерфейса непосредственно в момент монтажа, выгорит нервная система, иначе говоря, он получит критическое повреждение, несовместимое с дальнейшим продолжением жизнедеятельности (хотя есть некоторые шансы и на постепенное самовосстановление); 4) При аварийном разрыве соединения оно не может со временем срастись само, как это характерно для чипов, не имеющих неорганического интерфейса.
У непросвещённого в вопросах биоинженерии читателя может возникнуть вопрос: ну и зачем нужны эти живые чипы, ведь очевидно, что они неудобны - их надо кормить, обеспечивать им комфортные для выживания условия внешней среды, они не могут храниться десятки лет на складах, потому что попросту умрут. В чём их достоинства по сравнению с техническими устройствами? В действительности достоинств у них очень много. Это:
К сожалению и недостатков у биочипов немало. Существенных тоже не менее восьми:
Благодаря способности биочипов самовосстанавливаться техника на их основе особенно популярна на малозаселённых периферийных планетах со слаборазвитым сервисом техобслуживания. Но и на всех прочих планетах она тоже в спросе, так как недорога, при том что имеет очень высокие технические характеристики. Супер чувствительность сенсорных биочипов делает их незаменимыми компонентами измерительных, тестирующих и поисковых приборов. Синтезирующие биочипы прекрасные производители разнообразных веществ, отличающиеся не только очень низкой ценой, но и малыми габаритами, к примеру позволяют получить сверхкомпактные системы выработки смазочных материалов, технических жидкостей и биологически активных субстанций, и мы говорим о действительно революционном методе снабжения механизмов и организмов определёнными материалами, когда миниатюрнейшее биоизделие становится источником почти неограниченного их количества (в качестве наглядной аналогии проще всего привести паука - последний способен создавать паутину километрами, но внутри него никакой паутины нет, как нет и запасов веществ для её изготовления, он мега компактнейшая синтезирующая биосистема, и что знаменательно, иные из современных чипов ещё совершеннее, они превосходят его синтезирующие возможности). Интеллектуальные биочипы на фоне сходных неорганических процессорных устройств выделяются чрезвычайной миниатюрностью, там где нужна микро-техника, способная выполнять не слишком сложные функции, со многих позиций они идеальный вариант. Попробуйте создать неорганический процессор с маковое зёрнышко, попробуйте наделить его собственными поведенческими инстинктами, желанием производить какие-либо действия, умением распознавать зрительные образы, запахи, звуки. Ныне возможно и такое, но это дорого, тогда как био "процессор" не стоит ничего.
По размерам биочипы делятся на микрочипы и макрочипы. К "микро" относятся разновидности от величины одной органической молекулы до десятых долей миллиметра, к "макро" соответственно всё, что свыше. Каких-то особых ограничений на габариты у макрочипов нет, к примеру известен случай создания чипа длиной 1,2 метра и весом около 370 кг. Хотя у подавляющего их большинства размеры не превышают нескольких сантиметров. Существует понятие биосхемы - это либо два или более биочипа, объединённые в единую систему, либо биочипы без репродуктивной функции, не способные размножаться сами и не имеющие маточного организма-производителя, их производят биоштамповкой, молекулярным синтезом, биосинтезом, биосборкой или выращиванием в специальных условиях. Биочипы и биосхемы, как класс технических устройств, принято называть биотроникой.
Читать далее: Раздел 10. "Симбиоты"
В оглавление
|