Сможет ли роботизированный экзоскелет превратить вас в настоящего Железного человека?
Шесть лет назад с тридцатидевятилетним архитектором по имени Роберт Ву (Robert Woo), работавшим на строительстве Башни Goldman Sachs в Нижнем Манхэттене, произошёл несчастный случай. Нейлоновые стропы крана, который переносил семь тонн металлических стоек для перегородок, обрушились на его бытовку. Роберт выжил, но теперь он парализован ниже пояса. Он уже почти свыкся с мыслью о том, что теперь никогда не сможет ходить.
На прошлой неделе я посетил медицинский комплекс в Маунт-Синай на Манхэттене, где стал свидетелем того, как специалисты по лечебной физической культуре помогают Ву облачиться в роботизированный экзоскелет. На мгновение он приподнялся на костылях…, а затем встал и вышел из комнаты. Углепластиковые суставы его новых ног издавали тихое жужжание с каждым шагом.
«Мои дети зовут меня Железным человеком, — ухмыляется Ву. — Они спрашивают меня: «Папочка, а ты умеешь летать?».
Нет, Роберт не умеет летать. По крайней мере, пока.
Активные экзоскелеты долгое время выглядели экзотикой, своеобразным технологическим тупиком, наподобие летающих машин и ховербордов. Нет, их вполне можно было создать. Проблема заключалась в том, чтобы сделать их практичными. Ранние прототипы были слишком громоздкими, негибкими, им требовалось много электроэнергии.
Пока что эти ограничения никуда не делись. Но за последние 10 лет темп развития технологий был настолько стремительным, что даже Google не всегда поспевает за ним. Спросите у поисковика: «Как работают экзоскелеты?», и первой же выдачей будет статья, датированная 2011 годом под заголовком «Как будут работать экзоскелеты?» (англ. яз.). Ву готов торжественно подтвердить: необходимость использования формы будущего времени отпала. Теперь актуальными вопросами станут широта их возможного применения и сверхспособности, которыми экзоскелеты смогут нас наделить.
Экзоскелет Роберта Ву — это «флагманская» модель Ekso от стартап-компании Ekso Bionics, расположенной в Ричмонде, Калифорния. Костюм выполнен из алюминия и титана, его вес составляет 23 килограмма, и шагает он по нажатию кнопки. Компания Ekso Bionics уже продала три десятка таких экзоскелетов больницам и клиникам в 10 странах мира и планирует начать продавать их частным лицам в следующем году. Женщина по имени Клэр Ломас, страдающая параличом нижних конечностей, прошла Лондонский марафон в мае прошлого года при помощи похожего устройства, созданного израильской компанией ARGO Medical Technologies Ltd.
Компания Parker Hannifin Corporation, входящая в рейтинг Fortune 500, планирует выпустить в следующем году собственную версию экзоскелета, которая станет самой лёгкой на рынке. Специалисты по ЛФК даже называют его «Айфоном среди экзоскелетов» (англ. яз.).
Другие игроки, включая оборонного гиганта, компанию Lockheed Martin, уже вовсю присматриваются к следующему шагу: выпуску коммерческих экзоскелетов и костюмов, направленных на повышение силы и выносливости у здоровых людей. С помощью технологии, лицензированной у Ekso, компания Lockheed Martin разрабатывает устройство под названием УЧПГ (универсальный человеческий переносчик грузов) — антропоморфный экзоскелет, который позволит солдатам без устали переносить грузы весом до 90 килограмм в течение нескольких часов. В отличие от Ekso, экзоскелет УЧПГ не будет делать шаги за вас. Вместо этого он использует акселерометры и датчики давления, способные считывать намерения пользователя, чтобы предоставить его ногам дополнительное механическое усилие, наподобие системы усилителя рулевого управления в автомобиле.
Итальянские исследователи создали робототехнический экзоскелет Body Extender, который призван помогать спасателям в подъёме рухнувших от землетрясений стен для спасения выживших людей. Студенты технических специальностей из Университета штата Юта придумали костюм Человека-паука с вакуумным притяжением, который позволит солдату взобраться по отвесной стене любого здания.
Экзоскелеты ExoHiker и ExoClimber производства компании Ekso Bionics нацелены на рынок активного отдыха. Японская компания Cyberdyne Inc. разработала уникальную технологию под названием гибридная вспомогательная конечность (HAL), которая нужна, чтобы помогать сиделкам и лицам, ухаживающим за больными, с лёгкостью поднимать пожилых пациентов из ванны.
Представители компании Cyberdyne утверждают, что название фирмы не является намёком на вымышленную компанию, создавшую злую компьютерную сеть во франшизе «Терминатор». Однако, подобные научно-фантастические аллюзии неизбежны для технологий, которые до недавнего времени существовали лишь в кинофильмах и комиксах.
Железный человек — наиболее очевидный эталон. От «Звёздного десанта» до «Чужих» и «Аватара» — силовая броня давно стала одним из неотъемлемых артефактов для вымышленных межгалактических конфликтов. Однако, при всей неуместности, сравнения между голливудскими прототипами и реальными экзоскелетами остаются неизбежными. Для таких компаний как Ekso Bionics, вымышленные технологии одновременно служат источником вдохновения и недосягаемым идеалом.
«В самом начале, когда разработки велись под руководством Управления перспективных исследований и разработок Министерства обороны США (DARPA) — это действительно было научной фантастикой», — вспоминает Расс Ангольд (Russ Angold), один из тех, кто основал компанию Ekso в 2005 году. Компания продолжила работу инженеров из Калифорнийского университета в Беркли по проекту, созданному на грант Министерства обороны США. Первоначально компания называлась Berkeley ExoWorks, но сама концепция экзоскелета была настолько чужда широкой общественности, что они решили сменить название на Berkeley Bionics, ставшей своеобразной отсылкой к телевизионному шоу «Человек на шесть миллионов долларов».
Затем вышли фильмы о Железном человеке, что в значительной мере поспособствовало популярности компании Ekso, которую пресса стала изображать как реальный аналог вымышленной компании Stark Industries. «Наконец-то люди начали видеть полезность этих устройств, — говорит Ангольд. — Акцент сменился с «это невозможно» на «это неизбежно».
Конечно, это было весьма полезно для бизнеса, но также привело и к завышенным ожиданиям. Стоит ли говорить о том, что экзоскелеты Ekso не были укомплектованы дуговыми реакторами? Ангольд считает, что фильмы о Железном человеке помогли понять людям одну очень важную вещь: «Всё дело в источнике питания. Железный человек не будет работать без него».
И действительно, проблемы с питанием свели на нет несколько амбициозных проектов по созданию экзоскелетов. Разрекламированный экзоскелет от компании Raytheon, Sarcos XOS 2, потерял значительную часть финансирования ввиду того, что ему требовалось питание от сети, делая его бесполезным в полевых условиях.
«Одним из ранних концептов Ekso была идея об установке газового двигателя», — вспоминает Ангольд.
Когда он предложил это своему брату, служащему Морского спецназа, тот попросту рассмеялся.
«Это заставило нас искать фундаментально иной способ для того, чтобы обеспечить экзоскелеты питанием и сделать их более эффективными».
Решением стала имитация структуры и движения человеческого тела, которое экономит энергию удивительно хорошо, особенно находясь в состоянии покоя. Минимализм также был одним из основных условий — при конструировании экзоскелета УЧПГ (HULC), разработчикам пришлось воздержаться от такой роскоши, как ручные манипуляторы и шлем, что сделало его совсем не похожим на Халка — по крайней мере, по голливудским меркам. Но его финансирование продолжилось.
По всей вероятности, продукция компании Ekso сможет добиться успеха и в качестве медицинских приборов. Основными препятствиями являются удобство и стоимость, но для продукции Ekso внушительная сумма в 110 000 долларов США кажется вполне адекватной. Версия экзоскелета от компании ARGO Medical Technologies будет стоить менее 70 000 долларов США, на эту же сумму рассчитывает и компания Parker Hannifin, вес её устройства будет менее 13 килограммов.
Со временем, эти цифры будут снижаться. И неудобство — это лишь малая цена, которую готовы заплатить Роберт Ву и его собратья по несчастью, чтобы снова оказаться в состоянии встать и пройтись по комнате.
Будущее применение экзоскелетов во время войны и на рабочих местах является менее радужным. Компании Lockheed Martin ещё предстоит найти военное приложение-приманку для УЧПГ: ведь увеличение силы будет осуществляться в ущерб ловкости. Наиболее вероятным использованием в настоящее время станет помощь личному составу в транспортировке или в разгрузке тяжёлой техники на базах передового развёртывания, где вождение грузовика или погрузчика не представляется возможным.
Горькое разочарование ждёт и всех тех, кто рассчитывает на костюм Человека-паука из Университета штата Юта: он не сможет наделить их способностями супергероя из комиксов. Его основное назначение — взбираться на стены, а делает он это весьма медленно и очень громко, что плохо подходит для секретных операций.
То же самое касается и костюмов, которые позволяют полетать в звене истребителей, избить медведя-гризли или почувствовать опасность, исходящую сзади. Вы вряд ли захотите прогуляться в одном из них.
«Сколько времени вам нужно для того, чтобы создать экзоскелет, отвечающий голливудским стандартам? Экзоскелет, который позволил бы бежать быстрее, прыгать выше, двигать огромные камни, и при этом его можно было бы надевать под одежду для ежедневного комфортного ношения?», — спросил я у Ангольда.
На мгновение Расс задумался.
«Понимаете, уже сегодня мы способны сделать экзоскелеты, которые позволят людям бежать быстрее. Нам доступны технологии, чтобы сделать экзоскелеты для ношения под одеждой. На сегодняшний день мы можем сделать все эти вещи. Но я не думаю, что у нас получится сделать всё и сразу».