"The Cyborg Evolution - From BWC to Nanotechnology"

4,559 views
4,481 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
4,559
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
5
Actions
Shares
0
Downloads
12
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

"The Cyborg Evolution - From BWC to Nanotechnology"

  1. 1. Cyborgernas evolution från BWC till nanoteknik Projektgrupp 2 - McCoy Dalqvist, Martin 791031-5592 Hallberg, Frans 791009-5558 Hermansson, Mattias 780401-6611 Jansson, Johannes 791114-2953 Johnard, Anders 780520-0479 Korkchi, Dennis 801020-0551 Kristensson, Peter 790707-5050 Handledare: Tavakoli, Arash -Ett projektarbete i kursen Helhetsbild av datatekniken- Chalmers Tekniska Högskola 1(54) Datateknologsektionen Göteborg, 1999-11-29
  2. 2. Förord Den rapport du nu håller i handen är framställd av datateknologer i första årskursen på Chalmers datateknikutbildning. Det är en del av kursen Helhetsbild av datatekniken, vars mål är att ge en överblick över datatekniken samt träning i projektarbete. Deltagande teknologer har varit: Martin Dalqvist Frans Hallberg Mattias Hermansson Johannes Jansson Anders Johnard Dennis Korkchi Peter Kristensson För handledningen tackar vi Arash Tavakoli. När vi nu ser tillbaka på vårt arbete ser vi att vi har fått uppleva de flesta problem som en projektgrupp kan råka ut för, missnöje och missförstånd har funnits i mängder. Vi har dock tacklat problemen och lyckats undvika motsättningar inom gruppen. Antagligen har det faktum att arbetet inte har gått problemfritt bidragit till att göra den här kursen meningsfull. Som det är nu har vi lärt oss mycket både om att arbeta i grupp och om arbete i projektform. Hela projektgrupp McCoy vill rikta ett varmt tack till Ann-Marie som hållit värmen uppe i BMP, och till Lilla Fjärilens Livs för att de tillgodosett vårt näringsbehov under hösten. 2(54)
  3. 3. Sammanfattning Väntar cyborgerna runt nästa krök? Kommer en ny ras modifierade människor ta över efter oss? Med det här arbetet vill vi reda ut, dels vad en cyborg egentligen är och dels hur de kommer att integreras i samhället. Vi har löst problemet genom att inledningsvis undersöka den allmäna uppfattningen om cyborger, därefter klargöra tekniken som ligger till grund för cyborger och slutligen diskutera alla de svåra etiska frågeställningar omkring cyborger. För att strukturera arbetet med tekniken bakom cyborgerna har vi inriktat oss på tre olika teknikområden, nämligen de steg i vilka datorn har integrerats med människan. Det första steget i cyborgevolutionen anser vi var när människan började bära med sig sin dator. Det andra när datorer implanteras i människokroppen och det sista steget som vi idag bara kan skymta vid horisonten är när människan för sin överlevnad blir tvungen att leva i total symbios med sina datorer. Vi har kommit fram till att frågorna kring cyborger är många och svåra, tekniken är långt utvecklad men har mycket mer att erbjuda i framtiden. Vi har också insett att varje människa själv måste ta ställning till om vi överhuvudtaget ska acceptera cyborger som en del av vårt samhälle. Abstract Are the cyborgs waiting around the next corner? Will a new race of modified humans take over after us? With this project we would like to sort out, partly what a cyborg really is and partly how they will be integrated into our society. We have solved the problem by initially examine the general opinion about cyborgs, after that we clarify the technology that lies behind the cyborgs and finally discuss all the difficult ethical questions about cyborgs. 3(54)
  4. 4. To structure the work with the technology behind the cyborgs we have focused on three different technical areas, namely the steps in wich the computer have been integrated with the human body. The first step in the cyborgevolution, as we see it, was when people started carrying their computers around. The second step is when computers are implanted into the human body and the last step, which we only can catch a glimpse of at the horison, is when man, in order to survive, must live in total symbiosis with their computers. We have reached the conclusion that the questions about cyborgs are many and difficult, that the technology is well developed but has more to offer in the future. We have also realised that every man has to make up his own mind as to if we should accept cyborgs as a part of our society. Innehållsförteckning 1 Inledning 6 2 Problemformulering 7 3 Tillvägagångssätt 8 4 Vad är en cyborg? 9 4.1 Cyborgen i fantasin och laboratoriet. 9 4.1.1 Vetenskapens cyborger. 9 4.1.2 Filmens cyborger 10 4.1.3 Litteraturens cyborger 12 4.1.4 Var ligger likheterna? 12 4.2 Hur uppfattar vi ordet cyborg och varför? 14 4.2.1 Första reaktionen. 14 4.2.2 CYBernetic ORGanism 14 4.2.3 Vad är en cyborg? 15 4.2.4 Tuffaste cyborgen 15 4.2.5 Implantat i framtiden 15 4.2.6 Skulle du vilja leva i en sådan värld? 16 4.2.7 Att förbättra sig själv 16 4.2.8 Att leva med en cyborg 16 4.2.9 Sammanfattning 16 4.3 Var går gränsen mellan människa och maskin? 17 4.3.1 Grånsen mellan människan och cyborgen 17 4.3.2 Gränsen mellan cyborgen och maskinen 17 4.4 Den moderna cyborgen 18 5 Teknik 19 5.1 Wearables - BWC 19 5.1.1 BWC 19 4(54)
  5. 5. 5.1.2 Batteriet 20 5.1.3 Processorn 20 5.1.3.1 X86-lösningen 21 5.1.3.2 Integrationslösningen 21 5.1.4 Hårddisken 22 5.1.5 Skärmen 22 5.1.6 Mjukvaran i en BWC 23 5.1.7 Augmented Reality 23 5.1.7.1 Fingerföljning 23 5.1.7.2 Ansiktsigenkänning 24 5.1.7.3 Fältarbetshjälp 24 5.1.8 Sammanfattande kommentarer 24 5(54)
  6. 6. 5.2 Medicinteknik 26 5.2.1 Kan man få blinda att se? 26 5.2.1.1 Vad behövs för att generera en duglig bild? 27 5.2.1.2 Nackdelar 28 5.2.1.3 För syns skull... 28 5.2.2 Smarta knän 29 5.2.3 Hörselimplantat 29 5.2.3.1 Tekniken finns 30 5.2.3.2 Nackdelar 31 5.2.4 Sociala effekter 31 5.3 Mikroteknik och nanoteknik 32 5.3.1 Mikroteknik 32 5.3.1.1 Användningsområden 32 5.3.1.2 Verktygen 34 5.3.1.3 Svårigheter 34 5.3.1.4 Visioner 34 5.3.2 Nanoteknik 36 5.3.2.1 Ett samhällsperspektiv 36 5.3.2.2 Framgångar 37 5.3.2.3 Verktygen 37 5.3.2.4 Hinder på vägen 37 5.3.2.5 Byggstenarna 38 5.3.2.6 Visioner 38 6 Etik och Framtid 41 6.1 Hur kommer framtiden att se ut? 41 6.1.1 Hur kommer människor att arbeta? 41 6.1.2 Hur ser samhället på cyborger? 43 6.1.3 Ska vi ge cyborgerna makt? 44 6.2 Vem avgör vad som är rätt eller fel? 44 6.2.1 Vad ska tillåtas? 44 6.2.2 Anarki eller Polisstat? 45 6.3 Är vi på rätt väg? 45 6.3.1 Manipulation 46 6.3.2 Hade Darwin rätt? 46 7 Slutsats 47 8 Källförteckning 48 8.1 Böcker 48 8.2 Artiklar 48 8.3 Konferensbidrag 49 8.4 Webbdokument 49 Appendix A: Cyborgs - En Enkät Appendix B: Ansvarsområden 6(54)
  7. 7. 1 Inledning Vi ser idag att vi är på väg mot ett samhälle där gränsen mellan människa och maskin blir allt mer diffus. Var sätter man då gränsen mellan människa och maskin? Kommer man som person själv kunna avgöra hur långt man vill integreras med datorer, eller blir det "storebror" som avgör din framtid? När är det försent att stoppa utvecklingen? Eftersom vi tror att cyborger är något vi kan komma att möta under vår livsstid anser vi att det är dags för var och en att bilda sig en uppfattning om tekniken. Vi ser också att cyborgtekniken är en blandning av flera andra teknikområden som vi var för sig finner intressanta och detta bidrog starkt till vårt val av projektarbete. Vi har alla mött skönlitteraturens och filmens cyborger och var intresserade av hur verklighetens cyborger egentligen ser ut. Med denna rapport vill vi ge läsaren en möjlighet att själv kunna ta ställning för eller emot cyborger. Rapporten kommer därmed reflektera ämnena objektivt, dvs vi kommer att ta upp både för- och nackdelar och varken favorisera eller förkasta. Dock kommer rapporten att bjuda på en subjektiv diskussionsgrundande del för att förhoppningsvis väcka nya tankar kring cyborgen. Rapporten kommer till största delen att avhandla ämnena i nutid, eftersom vi hellre ser till framtidens möjligheter istället för att lägga ned alltför mycket tid på den mindre intressanta bakgrunden. 7(54)
  8. 8. 2 Problemformulering För att kunna ge läsaren en uppfattning om vad en cyborg är, var utvecklingen står idag samt hur cyborgen kommer att förändra samhället har vi valt att dela in projektet i tre delar. Det första avsnittet har vi valt att kalla Vad är en cyborg? Här reder vi ut begreppet cyborg genom att jämföra vetenskapens uppfattning med den uppfattning vi får från litteratur och film. Vi försöker även ge en bild av hur människor uppfattar ordet cyborg samt utreda huruvida samhället är redo för cyborgerna. Vi berättar även om världens första riktiga cyborg, Kevin Warwick. I det andra avsnittet, Teknik, beskriver vi teknikens utveckling mot cyborgen, från datorn som stationär koloss, till integrerad mikrodel av själva cyborgen. Det första steget i utvecklingen är när människan, istället för att sitta still framför sin stationära dator, börjar bära med sig datorn var hon än går. Alltså behandlar den första delen av teknikavsnittet BWC, Body Wearable Computer. Hur kommer utvecklingen av BWC förändra vår tillvaro? Datorn har nu kommit ett steg närmare människan, och för att kunna komma ännu närmare måste datorn implanteras i människan. Därför handlar den andra delen i detta avsnitt om just detta. Vi har valt att kalla delen medicinteknik. Där tar vi upp var vi står idag, bland annat hörselimplantat, och frågar oss vilka sociala effekter vidareutvecklingen av detta område kan ge. Men för att kunna göra datorn implanterbar måste en annan teknik utvecklas, mikro- och nanotekniken. Som vår tredje del ser vi alltså mikro- och nanotekniken, som möjligör total integration och symbios mellan människan och datorerna. Där behandlar vi vad som är möjligt med tekniken idag och hur denna teknik kan komma att påverka framtiden. Avslutningsvis ger vi i avsnittet, Framtid och etik, en bild av hur framtiden kan komma att se ut. Hur kommer samhället att reagera när cyborgerna blir en naturlig del av det? Vem avgör vilka begränsningar som ska gälla inom cybernetiken? Det är exempel på frågor som kommer att behandlas i det här avsnittet. Begreppet cyborg har vi i det här projektet definierat som en människa med elektroniska implantat. Detta kan diskuteras, men det är alltså den definition vi kommit överens om att utgå ifrån. 8(54)
  9. 9. 3 Tillvägagångssätt För att kunna bilda oss en uppfattning om cyborgen har hela projektgruppen insamlat stora mängder information. Större delen av denna information har kommit från internet, mest från databaserna Ebsco-Academic search elite och IEEE men även från andra webplatser. Delar av gruppen har också haft böcker till sin hjälp, bland annat The Cyborg handbook av Chris Hables. Vi har också sökt kontakt med forskare på MIT, tyvärr utan resultat. Eftersom en del av projektet bestod i att undersöka allmänhetens inställning till cyborger lade vi upp en enkät om cyborger på nätet och postade ett tips om den i data- och elektroteknologerna nyhetsgrupper. Svaren vi fick låg sedan till grund för kapitel 3.2, Hur uppfattar vi ordet cyborg och varför? Enkäten återfinns i sin helhet i Appendix A. För att kunna göra jämförelsen mellan Science Fiction och vetenskapen har vi också under ett tidigt skede av projektarbetet studerat ett antal filmer med cyborger i huvudrollen. Alla källor har granskats extra kritiskt eftersom vi vet att allt som rör cyborger kan vara just ren Science Fiction lika väl som seriöst forskningsmaterial. Sammanfattningsvis tror vi ändå att vi har fått en bred bas att grunda vårt arbete på och känner oss förvissade om att inga otillförlitliga källor sluppit igenom vår kontroll. 9(54)
  10. 10. 4 Vad är en cyborg? Begreppet cyborg uppstod då två forskare, Manfred E. Clynes och Nathan S. Kline, begrundade problemet med rymdfärder. Den mänskliga kroppen är inte gjord för att vistas i tyngdlöst tillstånd. Detta medförde stora problem när NASA skulle skicka upp sina astronauter i rymden. Hjärta, muskler och andra körtlar i kroppen förväntades inte fungera normalt. Därför hade Clynes och Kline en ide om att operera in små maskiner i kroppen som skulle leverera mediciner till organ, och på så sätt se till att människan skulle klara av rymdfärderna. Man kallade den nya sortens människa för cyborg, en förkortning av CYBernetic ORGanism. De delar man skulle operera in i kroppen kallades för cybernetik. Dessa termer lever kvar än idag. 4.1 Cyborgen i fantasin och laboratoriet I det här avsnittet jämför vi vetenskapens olika användningsområden för cyborger med de fiktiva cyborgerna från filmen och litteraturens värld, för att visa att de cyborger vi stött på inom film och litteratur har stark koppling till verkligheten. 4.1.1 Vetenskapens cyborger Krig har alltid varit en sporre för forskning, och mycket av den mest avancerade teknologin finns inom militär och underättelsetjänst. Detta gör att man lägger ner stora summor pengar på att förbättra förutsättningarna för dessa områden, för att kunna ligga steget före "fienden". En möjlighet är att förbättra de vapen och den teknologi som finns för att skapa sig ett övertag. Möjligheterna blir större om man börjar modifiera människorna istället; militärer och spioner har genom tiderna alltid eftersträvat att vara både fysiskt och psykiskt starka för att kunna prestera så bra som möjligt. Länge har droger, t.ex. amfetamin, använts av specialförband över hela världen, för att möjliggöra långa uppdrag och att hålla mannarnas koncentration på topp. Detta är dock inte att rekommendera då droger gör personen allmänt avtrubbad after upprepad användning samt att de skapr beroende. Om man istället modifierar människan rent elektroniskt, kan man nå resultat utan direkta biverkningar; man kan ge order genom elektriska impulser, eller mata personer fulla av information om t.ex. vapen, fordon, sprängmedel m.m. En annan möjlighet är att istället för att instruera en pilot om hans flygplan, koppla honom direkt till hans fordon via kontakter med nervändar. Det skulle medföra att handlingar och avancerade rörelser kräver mindre muskelkraft, vilket i sin tur leder till att energin kan läggas på styra själva maskinen med tankekraft. Ett steg på vägen mot dessa möjligheter är amerikanska flygvapnets PA, Pilots Assistance. Detta system samlar in data från en rad olika sensorer och presenterar detta för piloten på en liten skärm. Systemet i sig är visserligen inget direkt neuralt interface, men en utökning av systemet skulle kunna medföra att piloten fick informationen direkt in i hjärnan, eller att han skulle kunna styra sitt plan direkt med tankekraft. En uppdelning av de cyborger som figurerar inom vetenskapen blir alltså inom tre grupper: Soldatgruppen - cyborger som är modifierade för ökad prestanda. Pilotgruppen - cyborger som försetts med kontakter som möjliggör direkt komunikation med "smarta" vapen eller styning av fordon med tankekraft. Astronautgruppen - personer som fått små maskiner inopererade eller på annat sätt blivit modifierade för att klara av förhållanden som ingen normal människa skulle överleva, t.ex. lång vistelse i tyngdlöshet. 10(54)
  11. 11. Dessa grupper finns samtliga representerade inom filmen och literaturen, och några exempel på de cyborger som finns i fantasins värld kommer att ges nedan. 4.1.2 Filmens cyborger Vi har valt att beskriva ett antal cyborger från filmens värld genom att först återge cyborgernas roll i filmerna de förekommer i och därefter ge en kort beskrivning av dem. En av de första som gestaltat cyborgen på vita duken är James Earl Jones, som gör rösten till Darth Vader i Star Wars trilogin, (1977, 1980, 1983). Han spelar en stor roll i trilogin då han är hjälten Luke Skywalkers far, men ändå är med på det onda rymdimperiets sida. Darth Vader är från början människa, men blir under mystiska omständigheter modifierad och är efter det till större delen maskin. Han måste sitta i en speciell återuppladdnings-stol med jämna mellanrum och ladda om sina batterier. Mellan andra och tredje Star Wars-filmen dök filmen Bladerunner (1982) upp. Filmen baseras på författaren Philip K. Dicks roman 'Do Androids Dream Of Electric Sheep?' (1968). Boken skiljer sig dock avsevärt från filmen. Cyborgerna i boken är androider, medan de i filmen är genetiskt designade. Filmen utspelas i Los Angeles år 2019. Rick Deckard, spelad av Harrison Ford, är bladerunner. Hans uppdrag är att döda 5 replikanter, som kapat ett rymdskepp och tagit sig tillbaka till jorden för att träffa sin skapare, Elden Tyrell. Replikanterna är av typen Nexus-6 och är framställda av Tyrell Corporation, främst för att kunna arbeta under förhållanden som är omöjliga för en människa att leva i. Nexus-6 är den senaste modellen av replikanter, jämfört med tidigare modeller utvecklar de känslor, vilket gör att de är mycket svårare att skilja från människor än de tidigare modellerna, som var känslolösa. Det enda sättet att skilja dom från människor är genom ett 'empati-test' (engelskans empathy-test), kallat Voight-Kampf då man registrerar ögats reaktion på olika frågor. Generna i en Nexus-6 replikant tillåter inte replikanten att leva i mer än fyra år, därför söker de sig till jorden för att leta reda på de forskare som designat dem. Rutger Hauer gestaltar Roy Batty, replikanternas ledare. Nexusmodellens motsats kan sägas vara Arnold Schwarzeneggers gestaltning av T-101:an i filmerna Terminator (1984) och Terminator 2 (1991). Denna roll är den som oftast associeras med ordet cyborg. Terminator 2 utspelar sig i 90-talets Los Angeles, där en avancerad mördarmaskin, T1000, skickas tillbaka i tiden från år 2029 för att utplåna rebellernas blivande ledare i kampen mot cyborgerna, John Connor. Strax därefter kommer en annan cyborg, T-101 (Arnold Schwarzenegger), för att skydda John. Filmens handling rör sig omkring kampen om Johns liv. T101:an är ett robotskelett överdraget med människohud. Detta gör att han kan beblanda sig med människor utan att folk blir misstänksamma. En annan cyborg som ligger mycket närmare Nexus-6:an är androiden L. Bishop, gestaltad av Lance Henriksen i filmerna Aliens (1986) och Alien 3 (1992). Aliens går ut på att ett team soldater tillsammans med Ellen Ripley skickas till en koloni för att ta reda på varför kontakten med kolonin brutits. Bishop är gjord av syntetiska material och han är till skillnad från Terminatorn programmerad så att han inte kan skada någon människa. Mitt emellan Terminatorn och Bishop ligger RoboCop, som spelas av Peter Weller i filmen RoboCop (1987). Han kom till genom att en döende polis togs om hand av ett forskarteam som tog hans hjärna och ryggrad och satte in dem i en människoliknande robot, byggd för att bekämpa brott. Med robotens överlägsna sikte, styrka, skydd och hjärnans polisinstinkter är RoboCop snart brottslingarnas värsta fiende. RoboCop utvecklas genom filmen, han blir allt mer mänsklig och ser fragment av sitt forna liv trots att hans minne är raderat. Han urvecklar 11(54)
  12. 12. känslor och trotsar sin arbetsgivare, hans känslor gör honom mer lik cyborger som Roy Batty och Bishop. RoboCops like kan finnas i Solo, som gestaltas av Mario Van Peebles i filmen Solo (1996). Han är en människa som innan födseln fick sina gener ändrade för att han skulle bli en effektiv mördarmaskin. Under ett uppdrag blir Solo beordrad att mörda en massa oskyldiga människor, detta tycker han inte om och därför rymmer han från laboratoriet, där han har bott, och sluter sig till traktens lokala rebeller för att hjälpa dem. Solo är en genetiskt manipulerad soldat, men han har dock vissa brister i sin "programmering" som gör att han inte klarar av sina uppgifter utan flyr. Likheterna med RoboCop ligger i att han gör revolt mot sina skapare och hjälper de svaga istället. En cyborg som skiljer sig helt från de ovan nämnda är Johnny Mnemonic (1995), som gestaltas av Keanu Reeves. Filmen baseras på novellen med samma namn av William Gibson. Här spelar Reeves en person, vid namn Johnny Mnemonic, som lagrar data åt andra i hjärnan. Johnny kan även via kontakter i kroppen "koppla upp sig" mot databaser och ladda ner information och lagra den i de mikrochip han har inopererade i hjärnan. Han har fått i uppdrag att ladda ner och transportera en enorm mängd data, så stor att han riskerar att dö av överbelastning i hjärnan, därför måste han leverera informationen innan det är ute med honom. Vi klassificerar honom som en ny typ av cyborg som icke skådats tidigare i filmens värld. Johnny Mnemonics like finns i den nyaste cyborgfilmen, Matrix (1999). Även här är det Reeves som gestaltar hjälten, Neo, i en värld där alla är cyborger. Världen som människorna i filmen upplever är endast en illusion, allt de ser och hör matas in i deras hjärnor med hjälp av en kontakt i bakhuvudet. Alla människorna är sammankopplade i ett gigantiskt nätverk som sköts av robotar. Allt detta för att robotarna skall kunna ta till vara på människornas kroppsvärme som energi. Endast ett fåtal människor lever i den "riktiga" världen och kämpar mot maskinerna. Neo är en människa med ett implantat i bakhuvudet som gör att han kan "koppla upp" sig och därmed ta del av och manipulera den virtuella värld som vanliga människor lever i. Likheterna med Mnemonic är slående, de kan båda koppla upp sig och behandla information, men Mnemonic gör detta frivilligt, medans Neo till en början är ovetande om att han överhuvudtaget är uppkopplad. Då Neo är det senaste tillägget till filmens cyborger kan man tro att han är den som är starkast förknippad med begreppet cyborg. Men så är icke fallet, ty det är terminatorn från filmen Terminator 2 som är herre på täppan på den vita duken. Detta tack vare att filmen hade mycket banbrytande visuella effekter vilket gjorde att den inpräntade sig i minnet hos de flesta som den "mesta action"-filmen som gjorts. Innan Terminator 2 kan RoboCop sägas ha varit den dominerande cyborgen i Hollywood, han uppfyller alla krav på den "klassiska" cyborgen och dominerade filmbranschen innan Terminatorn. Då film ofta baseras på böcker känns det naturligt att redogöra för en del av de cyborger som återfinns inom litteraturen. 4.1.3 Litteraturens cyborger Litteraturens första cyborg såg dagens ljus då romanen "Frankensteins monster" släpptes. 12(54)
  13. 13. Boken, som är skriven av Mary Shelley, satte skräck i en hel värld. Människan fick upp ögonen för det som kan vara möjligt att skapa med modern vetenskap. Boken handlar om hur en vetenskapsman skapar ett monster med hjälp av gamla likdelar från människor, som genom blixten får liv i denna skapelse. Monstret har väldigt begränsad talförmåga och primitivt intellekt. Det kan tyckas att Frankensteins monster inte passar in i vår definition av cyborg; människa med elektroniska implantat, men eftersom monstrets ges liv med hjälp ett elektriskt maskineri borde det därför räknas till cyborgerna, även om det är ett gränsfall. Ett annat gränsfall är robotarna i Isaac Asimovs böcker. Han beskriver jorden som ett ställe där endast människor lever. Robotar har blivit bannlysta från jorden och får endast vistas på de andra världarna som människan befolkat. Två robotar har en speciell plats i Asimovs romaner, Daneel och Giskard. Giskard är doktor Fastolfes smartaste robot, som blivit modifierad, så att han kan läsa och manipulera andras tankar. Detta gör honom till en nyckelperson i Asimovs robot-noveller. Daneel däremot är en robot gjord att efterlikna människan, och ser precis ut som en människa. Att han är en robot gör honom inte till cyborg, men han kan sägas ligga i cyborgdefinitionens periferi, eftersom han är såpass mänsklig att inte ens människorna kan avgöra om han är en robot. Motsatsen till Asimovs robotar finns i William Gibsons verk. Hans böcker handlar inte om cyborger i egentlig mening, de handlar om en värld där människor träffas via ett sorts "internet" där man navigerar med hjälp av dataglasögon och rörelsekänsliga handskar. Hans romaner handlar ofta om något föremål eller någon sorts information som hamnar i händerna på en oskyldig person, som ovetandes om vad det är som han / hon har fått tag på, blir jagad av maffia / företag / regeringar. Huvudpersonerna i Gibsons romaner är oftast unga människor som sysslar med det virtuella internet, och som sagt råkar de i problem när de får tag i något hemligt. Inte heller ungdomarna är "riktiga" cyborger, då de inte surfar med hjälp av implantat, utan med utrustning som sätts utanpå kroppen. De är dock så nära cyborger man kan komma utan att gå över gränsen. Som synes är det inte många av litteraturens figurer som är egentliga cyborger, utan de flesta ligger i utkanten av vår cyborgdefinition. Men det är ändå möjligt att hitta cyborger, då främst inom serietidningarnas värld. Ett exempel är Wolverine. Han är cyborg genom att hans skelett har bytts ut mot en titaniumlegering vilket gör det tåligare och mer flexibelt. Han har även klor inopererade i händerna som han kan "aktivera" med en enkel tanke. Efter dennna titt på de cyborger som finns i böcker och tidningar, samt de som figurerar inom filmen är det dags att se efter om det finns några paralleller mellan dessa cyborger och de som man forskar om. 4.1.4 Var ligger likheterna? Som nämndes innan, kan de olika cyborgerna från forskningen delas in i tre grupper; soldat, pilot och astronaut. Om man tittar närmare på soldatgruppen ser man att fyra stycken av filmens cyborger passar in här, Solo, Bishop, RoboCop och Terminatorn. Solo platsar här för att han är skapad speciellt för strid, liksom de soldater som nämndes innan. Även RoboCop har en given plats i soldatskaran då han skapats för polisarbete. Till skillnad från Solo och RoboCop har Bishop en spärr som gör att han inte kan skada någon människa. Men han platsar ändå i soldatgenren, eftersom han är en genetiskt förbättrad människa, i likhet med de soldater som nämndes i forskningsavsnittet. En cyborg som skiljer sig från de andra är terminatorn. Som i grund och botten är maskin, men som ändå hamnar i soldatgruppen eftersom terminatorn är skapad för att, som namnet antyder, terminera människor. 13(54)
  14. 14. De två cyborger som skiljer sig mest från soldatgruppen är Neo och Mnemonic. De är inte alls inriktade på fysisk strid utan de utför de mesta av sina handlingar genom de nätverk som de kopplar in sig på, vilket gör att de kan jämföras med de stridpiloter som introducerades i forskningsavsnittet. Även de ungdomar som figurerar i Gibsons böcker placeras här, eftersom även de använder sig av teknik för att skaffa tillgång till virtuella världar och därigenom interagera med andra personer. I och för sig får Neo, i filmen Matrix, efter hand övermänskliga krafter som han använder i den virtuella världen, han blir extremt snabb och stark och kan styra sin omgivning med bara tankekraft, han blir även näst intill osårbar vilket placerar honom närmare soldatgruppen. En annan cyborg som är extra tålig är Nexus-6 modellerna från Bladerunner, som skapats just för att klara av utomjordiska förhållanden, t.ex.tynglöshet, och att klara av den strålning som finns utanför atmosfären. Just detta faktum gör att de placeras i astronautgruppen, eftersom forskare har tänkt sig att förbättra människor för just sådana förhållanden. Vi ser tydliga paralleller mellan forskning och fiktion. De cyborger som finns i fiktionen finns även representerade i forskningen, även om inte vetenskapen kommit lika långt som fantasin. Men dessa forskningsområden är inte särskilt stora, och har hitintills inte varit föremål för allmänhetens uppmärksamhet. Därför kan det vara interessant att se hur mycket vi teknologer egentligen vet om cyborger, samt vad vi tycker om dem. 14(54)
  15. 15. 4.2 Hur uppfattar vi ordet cyborg och varför? Hur ställer sig människor i dagens samhälle till cyborger? Vet de vad en cyborg är? För att få svar på dessa frågor lade vi ut en enkät på webben. Eftersom vi spred ut informationen om enkäten på D och E:s nyhetsservrar så fick vi mestadels svar av män mellan 15 och 29 år. Allt som allt svarade 120 personer på enkäten. Hela enkäten finns i Appendix A. 4.2.1 Första reaktionen Det första folk tänkte på när de hör ordet cyborg varierade mycket. Allt från Första Intrycket fingerborgar till gigantiska utläggningar sades vara det första intrycket, men vi delade in svaren i 18 grupper. I diagrammet till höger har vi slagit samman de 15 minsta Terminator grupperna till en Övrigt-grupp, där den Människa / största av grupperna är Robot med 6 %. Maskin Ingenting Övrigt De tre stora grupperna är följande: Terminator (24 %) Människa / Maskin (24 %) Ingenting (14 %) Alltså drygt 60 % av kakan. Vi blev inte förvånade över resultatet, eftersom Terminatorfilmerna har satt standarden för cyborgen på vita duken och interaktionen av människa och maskin är vad den allmänna uppfattningen om vad en cyborg är. Att Ingenting-gruppen erhöll såpass stor del av rösterna är inte heller märkligt eftersom frågan krävde att man skulle formulera sig, och därför kan man tänka sig att den frågan prioriterades bort till förmån för de andra flervalsfrågorna. 4.2.2 CYBernetic ORGanism Den andra frågan i enkäten löd: Visste du att ordet CYBORG är en förkortning av engelskans CYBernetic ORGanism? Drygt 60 % av de tillfrågade ansåg sig vara medvetna om detta faktum. Den observante undrar genast om det är samma 60 % som i föregående fråga. Det är det till största delen. Att de som hamnade i Terminator- och Människa / Maskin-grupperna är medvetna om detta är ingen större överraskning. Men att de som inte orkade formulera sig, eller kanske hoppade över den första frågan, svarade ja på denna fråga kan förklaras med att alternativet ja var ikryssat i förväg. 15(54)
  16. 16. 4.2.3 Vad är en cyborg? Den tredje frågan var uppbyggd som en flervalsfråga, där man fick välja mellan de Vad är en cyborg? fem vanligaste definitionerna av vad en cyborg är. Det alternativ som fick klart mest röster var Mekaniskt modifierad livsform (72 Mekaniskt %), vilket är den mest allmänna definitionen Modifierad Livsform av begreppet cyborg. Darth Vader och Artificiell RoboCop är två bra exempel på mekaniskt Människa modifierade livsformer. Det bör dock Robot tilläggas att Arnold Schwarzeneggers Bakterie Terminator inte kan klassificeras som en Alla Människor mekaniskt modifierad livsform. Han klassas bättre som en biologiskt modifierad robot, dvs att han hamnar under alternativet Robot tillsammans med bland annat C-3PO. På delad andraplats hamnar alltså Robot- alternativet tillsammans med alternativet Artificiell Människa, båda 11 %. Exempel på artificiella människor har vi till exempel i Roy Batty, Nexus-6 replikanten i Bladerunner, och L. Bishop i Alientrilogin. 4.2.4 Tuffaste cyborgen Enligt vår undersökning är Terminator den klart tuffaste cyborgen (30 % av rösterna). Tuffaste cyborgen Han blev vinnare både bland de kvinnliga och de manliga rösterna. Det var naturligtvis ingen överraskning att just T-101:an vann, eftersom det är så att det är just filmerna T- 101 Terminator och Terminator 2 som ligger till Darth Vader grund för dagens uppfattning av vad en Roy Batty cyborg är. Att det dessutom är Arnold som Neo gestaltar honom gör inte saken sämre. Tvåa Övrigt blir Darth Vader med 18 %, utan hjälp av några kvinnliga röster. Tredjeplatsen delas mellan Neo från Matrix och Roy Batty från Bladerunner, båda med 14 % av rösterna, men även Roy Batty har slagit sig fram enbart med hjälp av männens röster. 4.2.5 Implantat i Framtiden Mer än 80 % av männen i vår undersökning tyckte att det är okej att man i framtiden ska kunna förbättra sina naturliga förmågor. Kvinnorna var lite mer restriktiva, endast 56 % av dem svarade ja på den frågan. De som svarade ja, var till största delen personer som tidigare visat sig vara kunniga inom cyborgområdet, vilket tydligen medför en mindre restriktiv hållning än annars. 16(54)
  17. 17. 4.2.6 Skulle du vilja leva i en sådan värld? På frågan om man skulle vilja leva i en värld där människor förändrade sig med diverse implantat, svarade 71 % ja. Endast 44 % av kvinnorna svarade ja på frågan. Skillnaden kan motiveras med att männen är mer positivt inställda till att förändra kroppen med hjälp av cybernetik, enligt vad som redovisades i föregående fråga. Om man tittar närmare på resultaten från de föregående frågorna visar det sig att de som haft större förkunskaper om ämnet varit mer positivt inställda till en framtid som innefattar cyborger. 4.2.7 Att förbättra sig själv Tre av fyra hade behov att förbättra någon förmåga och 70 % av männen, men endast hälften av kvinnorna skulle göra det om de kunde. Om man ser till de två föregående frågorna så ser man att det i princip är samma personer som svarat ja på de frågorna som på denna. Ett ganska väntat utfall eftersom det finns en röd tråd genom dessa frågor och är man positiv till den första av dessa frågor är inte steget så långt till att vara det även på de andra frågorna. 4.2.8 Att leva med en cyborg Knappt hälften av de tillfrågade tyckte att det var okej att leva tillsammans med en maskin / robot / cyborg om den såg ut som en människa. Här svarade 31 % av kvinnorna och 55 % av männen ja. Resultatet kan tyckas lite paradoxalt, då 66 % ansåg sig redo att förändra sin egen kropp med cybernetik, och således förväntar sig att någon annan skulle kunna tänka sig att leva tillsammans med dom. Även i denna fråga ser man att de som haft större förkunskaper varit mer positivt inställda till att leva tillsammans med cyborger. Vilket kan tolkas som att man ser att steget från dagens medicinska hjälpmedel till framtidens cybernetiska hjälpmedel egentligen är ganska litet. 4.2.9 Sammanfattning Sammanfattningsvis skulle man kunna säga att data- och elektroteknologerna på Chalmers är väl medvetna om vad en cyborg är för något. De flesta anser att definitionen av en cyborg skulle vara någon form av symbios mellan en människa och en maskin, vilket står mycket nära vår definition, en människa med elektroniska implantat. Vidare är merparten av eleverna positivt inställda till en framtid där cyborgen är en naturlig del av samhället, men endast hälften av de tillfrågade skulle kunna tänka sig att leva med en cyborg i framtiden. Hur skulle det samhället se ut? Skulle vi få ett nytt apartheid med människor på ena sidan och cyborgerna på den andra? Vår sista slutsats är att Terminator är den figur som flest sammanknippar med begreppet cyborg och han är enligt flertalet även den tuffaste. 17(54)
  18. 18. 4.3 Var går gränsen mellan människa och maskin? Eftersom vi i arbetets definition definierat en cyborg som en människa med elektroniska implantat, så behandlar detta avsnitt just gränsen mellan människan och maskinen och inte gränsen mellan organismen och maskinen. Gränserna mellan människan, cyborgen och maskinen är väldigt suddiga, de beror helt på vad man lägger i själva begreppen människa, cyborg och maskin. Vi skulle helst se att läsaren bildar sig en egen uppfatning om hur man skall ställa sig i frågan om cyborger, men vi kommer nedan att ge en liten diskussion för att väcka tankar till liv och förhoppningsvis få läsaren att inse att cyborgens värld inte är svart- vit utan en diffus skala av gråtoner. 4.3.1 Gränsen mellan människan och cyborgen Var man drar gränsen beror på hur man definierar människa respektive cyborg. När man väl har två definitioner så är det lätt. Enligt vår definition, till exempel, så är man en cyborg om man har något elektroniskt implantat, har man inte det är man helt enkelt en människa. Men eftersom vår definition av cyborgen inte alls är någon allmängiltig definition erkänd världen över av allehanda vetenskapsmän, så är det svårt att dra en allmän gräns mellan människan och cyborgen. Måste man vara till 100 % av kött och blod för att vara människa? Då är människor med till exempel en titanskruv i knät eller lösnaglar cyborger. Ska man få ha ett visst mått av modifikation och ändå få vara människa? Hur stora ska de modifikationerna få vara? En aspekt kan vara att man inte ska modifiera sig mer än vad som krävs för att leva ett "normalt" liv. Då är till exempel titanskruvar, pacemakers och höftledsproteser tillåtna. Men de som känner sig undermåliga på något sätt, ska de få förbättra sig så att de kan leva vad de anser vara ett "normalt" liv, och vem sätter standarden för vad som är normalt? Som synes leder varje fråga till ett flertal nya, detta gör möjligheterna till debatt mycket stora. Vi uppmanar därför läsarna att fundera och debattera ämnet cyborger, samt att försöka väcka allmän debatt i samhället i övrigt för att alla skall bli medvetna om problematiken runt cyborger. 4.3.2 Gränsen mellan cyborgen och maskinen Hur långt kan man modifiera en cyborg innan den skulle betraktas som en maskin? Svaret är nog att man aldrig skulle kunna modifiera cyborgen så mycket, eftersom en cyborg från början är människa så måste en människa i så fall avkrävas sin mänsklighet och jämnställas med vilken maskin som helst. Hur långt skulle man i så fall kunna modifiera en maskin innan den skulle klassificeras som en cyborg? Här skulle man kunna säga att det finns två alternativ, antingen blir maskinen till cyborg när man börjar stoppa in levande delar i den eller när den börjar få ett sådant invecklat beteendemönster så att den liknar människan. Räcker det då att stoppa in vilken levande materia som helst i en maskin för att den skall bli en cyborg? Inte enligt vår definition av vad en cyborg är. Eftersom vi definierat cyborgen som en människa med elektroniska implantat så krävs det att man, vid konstruktionen av en cyborg, på något sätt börjar med en människa som man sedan modifierar på olika sätt. Att börja med en maskin och sedan modifiera den så att vi till slut får en människa ligger mycket längre bort i vår föreställningsvärld. 18(54)
  19. 19. 4.4 Den moderna cyborgen Troligen finns det idag endast en människa som förvandlat sig till cyborg utan att tvingas därtill av en skada eller ett handikapp, denna man skulle man kunna kalla vår tids första moderna cyborg. Mannen vi talar om är förstås Kevin Warwick, professor i cybernetik vid universitetet i Reading, England. Han blev världskändis när han lät operera in ett elektroniskt chip i sin underarm. Chipet innehöll en radiosändare som sände ut en unik signal till mottagare utplacerade i en av universitetets byggnader. När Warwick vistades i denna "smarta byggnad" låstes dörrar upp när han närmade sig, ljuset slogs på när han kom in i ett rum och datorn vaknade till liv när han satte sig vid sitt skrivbord, dessutom justerades värmen i rummet automatiskt till Warwicks förvalda temperatur. Vi skriver justerades eftersom detta är ett avslutat experiment. Implantatet opererades in den 24 augusti 1998 och togs ut redan 10 dagar senare efter den ansvarige läkarens rekommendationer. Man befarade att det skulle uppstå infektioner och skadorna kunde blivit stora om glaskapseln gått sönder. Glaskapseln var 23 mm lång och ca: 3 mm i diameter, den innehöll flera kiselchip och en elektromagnetisk spole. När en radiosignal sändes till kapseln genererade spolen en elektrisk ström som användes till att sända tillbaka en 64-bitars ID-kod till en dator som styrde alla tidigare nämnda förlopp. Professor Warwick ser stora möjligheter med ID-chip tekniken, speciellt en möjlighet att ersätta allt ifrån legitimation till PIN-koder. Han förutspår också en arbetsplats där anställda med implantat automatiskt stämplas in och ut när de går igenom ytterdörren, och passkontroller där man enkelt passerar genom en scanner för att identifieras. Warwick påpekar också att med ett ID-chip implanterat behöver man aldrig mer oroa sig för att tappa bort sina nycklar eller bli bestulen på plånboken. Men om datorerna kraschar eller ett strömavbrott inträffar vore man strandsatt, utan legitmation, pengar eller nycklar och skulle du inte hellre bli bestulen på plånboken än bestulen på ditt implantat? Naturligtvis har många reagerat mot Warwicks visioner. Det blir lättare för "storebror" att kontrollera var någon person befinner sig och vad de gör under varje stund. Man kan dra paralleller till den dystopi som målades upp i Orwells roman 1984. Warwick är dock inte helt omedveten om detta, han erkänner att det kanske inte vore så populärt bland de anställda på ett företag om chefen direkt kunde se när de lämnar sin arbetsplats för att gå till toaletten. Warwick anser sig ha skapat en ny cyborgras med sitt experiment, medan andra avfärdar hans så kallade genombrott som en PR-kupp. Skulle han inte kunnat uppnå exakt samma resultat med en radiosändare buren i handen? Dessutom hade han aldrig kontroll över tekniken, han kunde inte förhindra att datorn slogs på när han kom in i rummet utan var helt beroende av de inställningar som gjorts i förväg. Men trots detta så får vi nog ge professor Warwick äran och titeln "Världens första moderna cyborg". Eftersom tekniken bakom Warwicks implantat inte var fulländad var han som sagt tvungen att ta ut det efter en kort tid. Alltså är tekniken inte tillräckligt utvecklad för den här typen av implantat. Warwick behöver lära av medicintekniken som har gjort stora framsteg inom implanterade mikrochip. Tillsvidare får man nog säga att vi fortfarande befinner oss på första trappsteget i cyborgevolutionen. I nästa kapitel går vi närmare in på tekniken som krävs för att cyborgevolutionen ska bli verklighet. 19(54)
  20. 20. 5 Teknik 5.1 Wearables - BWC Under 1950-talet trodde man att människorna år 2000 skulle gå klädda i papperskläder. Med detta i åtanke kan man läsa resten av dettta dokument och minnas att det mesta trots allt är visioner, men att nyttiga tilllämpningar visst kan finnas i teknik som kanske verkar förvånande. Att gå omkring med en dator ständigt, är det en belastning eller en tillgång? Det är upp till användaren att ta ställning till. Body Wearable Computer (BWC) är det engelska namnet för ett datorsystem som är byggt för att bäras nära kroppen, tex som ett bälte, en väst eller på ryggen. För att en dator skall kunna definieras som en BWC måste den uppfylla ett visst antal kriterier. Den måste kunna bäras på ett av de ovan beskrivna sätten, vara batteridriven och i allra högsta grad mobil. Man kan se BWC som en fusion mellan mobiltelefonen och den bärbara datorn. Med nya gränssnitt integrerade i västar, bälten eller glasögon och utveckling av varaktiga batterier och strömsnåla processorer. De som skulle ha mest nytta av wearables är personer med stor rörlighet. Läkare skulle kunna ha direkt tillgång till journaler, poliser skulle under fältarbetet kunna ha tillgång till brottsarkiven. Även reportrar som behöver snabb access till arkiv och möjlighet att kunna skicka in reportage och aktiemäklare som behöver tillgång till noteringar och kurser dygnet runt vinna på BWC. I framtiden kanske BWC kan rädda liv. En BWC som känner av ditt hälsotillstånd kan om du råkar ut för en hjärtattack ringa till SOS och tala om din position med hjälp av en inbyggd GPS. Ambulanspersonalen vet redan när de kommer för att hjälpa dig vad som har hänt och hur de bäst skall agera för att rädda ditt liv. Om du råkar ut för en bilolycka kan din BWC ringa SOS medan du ligger medvetslös och annars skulle ha dött. Ytterligare en möjlighet med BWC är att kunna se vad andra ser med hjälp av små kameror och skärmar. En militär användning kan vara att på gruppnivå ge möjlighet att ha ljud och bild kommunikation mellan alla soldater. Om alla poliser utrustades med BWC skulle ord inte längre stå mot ord i rättegångarna, bildbevis finns redan på allt! Är ständig uppkoppling ett mål? Kan vi undvika det och fortsätta leva i samhället. Datorerna kommer in i våra liv som livräddare och slavar, men gör oss ändå oändligt sårbara. De förändrar vår krigföring snart kanske det kommer vara omöjligt att föra krig som människan gör idag. Konflikter kommer att finnas men de kommer slå mot våran digitala infrastruktur och vi kan komma att kastas tillbaka ett århundrade i tiden. 5.1.1 BWC E7n BWC är tänkt att ha ett litet annat förhållande till användaren är vad en stationär eller en ordinär bärbar dator har. För att enkelt beskriva förhållandet ställer vi upp några olika punkter som också ger en indikation om vad för krav hårdvaran måste uppfylla. Följande gäller för BWC:n, den skall vara; 1. Omonopoliserande, dvs inte ta användarens fulla uppmärksamhet från användaren i anspråk och därmed inte avskärma honom från yttervärlden. Det är tänkt att fokus inte ska ligga på datorn hela tiden utan på det som man egentligen håller på med. Det här är möjligt med en skärm som antingen bara täcker ena ögat på användaren eller en skärm som uppför 20(54)
  21. 21. sig transparent genom att en kamera tar in omvärlden och sedan visar den som bakgrund. 2. Användaren ska kunna syssla med annat under tiden han tar hjälp av datorn. Det ska tex vara möjligt att stressa till jobbet på morgonen och samtidigt sammanställa gårkvällens arbete. Här ställs ju även krav på användarens simultanförmåga men en lättarbetad och kraftfull maskin är viktigt. 3. Alltid tillgänglig. Maskinen skall alltid vara redo att leverera information till användaren, undantagslöst. Användaren lever ihop med den helt enkelt, från morgon till kväll. Det här ställer stora krav på batterikapaciteten och användarvänligheten. Ovanstående punkter indikerar att en BWC står användaren mycket nära. Sett till användarens vardag skulle den också bli integreread med honom/henne. Det skulle den dock inte bli om man ser till det fysiska förhållandet människa/maskin, inte idag med dagens teknik åtminstone. Därför kan man se en BWC som en eventuell övergång, ett förstadie till en kroppslig integration mellan dator och människa. En BWC består i av i princip samma delar som en vanlig bärbar dator gör. Man behöver ett moderkort, där de vanligaste styrkretsarna finns inbyggda såsom ljud, grafik och I/O. På moderkortet sitter processorn och minnet. Vidare har vi hårddisk, skärm och inenheter, som tex tangentbord, någon slags mus och kanske en kamera. Dock ställs det lite andra krav på delarna när de ska användas i en BWC gentemot en PC. Visst är det trevligt med en bärbar dator som är fjäderlätt och inte för stor och klumpig till formatet men när det gäller BWC är det här a och o. Den ska ju bäras på kroppen, förmodligen många timmar i sträck och inte som en bärbar dator ställas på ett bord vid användarögonblicket. Därför har man satsat på lite andra tekniker i vissa delar som nedanstående text kommer att ta upp då den behandlar varje komponent för sig och även tar upp möjliga framtida förslag och lösningar. Det går även att läsa om mjukvarulösningar till BWC:n som är mer eller mindre etablerade. 5.1.2 Batteriet Rubriken är i sig lite missvisande då det i en BWC sällan handlar om ett batteri utan om flera stycken som på något sätt sitter nära kroppen. Batteritypen kan vara vilken som helst, de vanligaste är Ni-Cad och Lithium-ion. Då de kommersiella BWC-tillverkarna är ganska få till antalet ännu tvingas man i stor utsträckning förlita sig till andra produktbranscher där konkurrensen är hårdare, omsättningen större och därmed utvecklingstakten är hög såsom tex mobiltelefoni och bärbara datorer, för att få fram batterier. Det här är dock inget problem eftersom BWC har mycket gemensamt sett till krav och uppbyggnad med ovanstående produkter. Dock finns det lite speciella önskemål om hur batterierna är kopplade. I och med att en BWC bärs kanske en hel dag i sträck måste man kunna byta ut ett batteri som är urladdat mot ett nyladdat utan att få ett systemstopp. På så sätt kan man, förutsatt att laddningsutrustning eller förberedda extrabatterier finns i närheten, alltid vara igång utan att vara beroende av något nätuttag. Batterierna kan bäras på olika sätt, det är helt upp till användaren att bestämma vilket. De vanligaste är dock väst respektive bälte. 5.1.3 Processorn Processorvalet är en ganska viktig fråga när det gäller ett datorsystems prestanda i helhet. Givetvis gäller det även BWC. Här finns det dock två läger med olika uppfattningar när det gäller vilken typ av processor som ska användas. Det största av de två är det som fördrar den ”vanliga” processorn som man finner i en stationär eller bärbar dator och populärast då är 21(54)
  22. 22. x86. Det andra lägret hävdar däremot att en lösning med en processor som har en mängd av de funktioner som man i vanliga fall hittar på moderkortet, eller till och med på separata instickskort, integrerade i processorn är bättre. 5.1.3.1 X86-lösningen De mest använda processorerna i BWC kommer, som i så många andra fall i datorvärlden, från Intel. Deras Pentium MMX är vida utbredd men nu börjar Pentium II ta över. Det uppstår dock problem när allt snabbare processorer används. Dels får man en ökad värmeutveckling som inte är speciellt lätt att bli av med i en BWC, det är trångt i skalen och fläktar inte används då de ger ifrån sig för mycket ljud. Ett annat problem är att batterierna kommer att behöva laddas alltmer frekvent. Högre klockfrekvens betyder nämligen större strömkonsumtion och det här är ett stort problem då processorkraften behövs i allra högsta grad. Tekniska lösningar har dock tagits fram och den i BWC så populära Pentium II finns i en ”mobile”-version. Några av skillnaderna gentemot originalversionen är att cacheminnet har flyttats till processorchipset, vilket sänker strömförbrukningen. Spänningen har sänkts från 2.0V till 1.5V och därtill har strömspararfunktioner lagts, exempelvis går processorn ner i ett stand-by-läge då användaren är inaktiv och inga beräkningsuppgifter finns. Något annat som bidrar till mindre strömförbrukning är minskade avstånd i processorn. När ”mobile”- versionen kom var den först i processorfamiljen med att kliva ner från 0.35- till 0.25- mikronsteknik. Nu är den nere på 0.18 mikron vilket är minst hittills för en PC-processor. Den här processorn förbrukar bara ca 7.5W medan 0.25 mikronsversionen ligger på 9.2W (de har samma spänning på 1.5V) vilket ger en skillnad på ungefär 20%. Nya versioner av x86-baserade processorer kommer hela tiden just p.g.a. den hårda konkurrensen på processormarknaden. Det här är något som gynnar BWC –tillverkarna då de får mycket kraft och ny teknik för ett bra pris. 5.1.3.2 Integrationslösningen Den här lösningen är ännu på ett alfastadie när det gäller BWC. Tillverkarna har inte kommit så här långt ännu och det är en lång väg att gå innan vi är där. De satsar istället på de redan existerande och därmed väl beprövade lösningarna som finns i x86-tekniken. Intressanta alternativ finns dock i kretsar som Intels StrongARM-familj. Det är en mikroprocessor som är framtagen speciellt för bli av med externa hjälpkretsar, vilka istället byggts in i StrongARM-processorn för att på så sätt minska antalet chips och därmed spara både plats, kraft och därmed ström i systemet. Det blir dock väldigt styrt och föga uppgraderingsbart men det är nackdelar som inte spelar någon stor roll i de här sammanhangen eftersom en BWC ändå kommer att vara föga uppgraderingsbar, då de här funktionerna i x86-lösningen ändå sitter lödda på direkt på moderkortet. StrongARM- processorn SA-110 bjuder till exempel på en ”enchipslösning” som direkt kan kommunicera med DRAM-minnen och Flash-ROM:en. Den har integrerade funktioner som DMA- och avbrottsförfrågningkontroller, parallell- och serieport och en komplex integration med PCI- bussen. Processorn kan köras under en mängd operativsystem där bla Linux, som är på stark frammarsch inom BWC finns med. Intel-konkurrenten AMD släppte för två år sedan en ”mångsysslande” processor vid namn MediaGX. Den klarar av grafik- och ljudkortsuppgifter och den låg då i linje med den hos tillverkarna genomgående vilja att ta fram chips som just eliminerar, eller åtminstone stillar behovet av externa systemkomponenter. Den blev då, som så många andra liknande satsningar hos andra företag, en flopp. Trenden slog aldrig igenom, men många hävdar ändå fortfarande att liknande lösningar skulle vara goda alternativ, även till stationära PC:s. Till 22(54)
  23. 23. BWC är dessa kretsar utan tvivel ett mycket intressant alternativ som även skulle kunna föra med sig kostnadsbesparingar som direkt skulle gynna konsumenten. 5.1.4 Hårddisken För att lagra operativsystem, applikationer och användardata, där det sistnämnda i en BWC ofta är olika sorters databaser, krävs det ett minne som har stor kapacitet och inte nollställs då strömtillförseln bryts. I stationära och för all del även bärbara datorer är det hårdiskar som används för ändamålet medan det i t.ex. en digitalkamera ofta används minneskort av typen Flash. En BWC är, som tidigare diskuterats, känslig för komponenter som kräver mycket ström. Dessutom går hela idén med BWC:n ut på att den ska kunna användas utan att behöva göra sig påmind alltför mycket, dvs användaren ska inte känna att han går och bär på någon tung och otymplig utrustning eller behöva gå som på nålar för att inte riskera att utrustningen chockskadas. De här sakerna är rimmar dåligt med just en hårddisk, då den varken är särskilt strömsnål, fjäderlätt eller stötsäker. Trots detta är det ändå just vanliga hårddiskar som används i de BWC som finns ute idag. I de sitter hårddiskar som man kan hitta i vilken bärbar dator som helst, alltså en 2,5 tums disk. Den är ju visserligen något mindre än de 3,5 tums- enheter man är van vid i en stationär dator men den är fortfarande inte på något sätt försvinnande liten. Det finns dock alternativ där de problem som finns med en traditionell hårddisk kan undvikas. Den hetaste lösningen och mest intressanta lösningen just nu är IBM:s Microdrive. Det är en hårddisk i ett betydligt mindre format än vi är vana vid. Den mäter bara en tum diagonalt och väger blyga 16 gram (jämför en standardhårdisks halvkilo) men kan lagra 340 eller 170MB beroende på modell. Strömsnål är den också, den förbrukar ca 1 W vid intensiv användning vilket ska jämföras med en genomsnittlig hårddisks ungefärliga 8W. Då den inte används går den ner till ynka 0,65W i strömförbrukning. Disken är skapad så att den ska kunna användas som ett CompactFlash-kort och passar därmed i den utrustning som har sådana anslutningar, tex digitala kameror. Då krävs det att hårddisken klarar av rätt tuffa tag med andra ord eftersom den i de här fallen används som delvis flyttbart lagringsmedia. Än en gång kan BWC-tillverkarna dra nytta av andra branschers tekniker alltså, Microdriven klarar nämligen en stöt på 150G (2ms) då den är igång vilket får anses vara fullt tillräckligt för en BWC. Prestandan är god, dock något sämre än sina storebröders. Rotationshastigheten är 4500 rpm och söktiden ligger på 15 ms. Det får anses vara godkänt men kan bli bättre. Det som blir mest lidande just p.g.a. diskens lilla format är överföringshastigheten då skivorna i hårddisken har en mycket liten diameter. 5.1.5 Skärmen En stor skärm är bra. De flesta har den uppfattningen och nästan alla man frågar vill ha en större skärm till sin dator. Det är ju helt förståeligt då möjlighet ges att arbeta med en högre upplösning och därmed få plats med mer data på skärmen. När det gäller en BWC är det precis tvärt om när det gäller storleken. Skärmen ska vara så liten som möjligt, dels för att inte bli för tung och därmed besvärande att bära, och dels vara så diskret som det bara går. Hela idén går ut på att placera skärmen mycket nära användarens öga. Exempelvis uppfattas en 1.1 tums skärm sittande 3cm från ögat som en 15 tums skärm stående ca 60 cm från användaren. Mycket små skärmar som klarar av att visa mer åtta bitars färg (256 st) och dessutom är kapabla att göra det med en övertygande kvalitet och upplösning var för något år sedan sällsynta och i den mån de fanns dyra. Men utvecklingen går framåt och idag går det att hitta en 1.1” LCD-skärm med 640x480 punkters upplösning för en rimlig kostnad medan det om 23(54)
  24. 24. ett år, enligt ledande tillverkare, ska gå att få tag på en skärm av samma storlek och typ men med en upplösning på 800x600. Det är även möjligt att få tag på ännu mindre skärmar, som är obetydligt större än en tangentbordsknapp. De baseras på en mikrodisplay som avger en bild vilken optiskt leds till det ställe på glaset som ligger i linje med användarens pupill. Med den här tekniken är det möjligt att flytta bilden i djupled dvs användaren kan själv bestämma ”hur långt han vill sitta från skärmen”. Än så länge finns bara varianter som klarar 8-bitars gråskala i 320x240 ute på marknaden men i labben finns det modeller som klarar fullfärg i 800x600 punkters upplösning och som inte har långt kvar innan även de släpps. 5.1.6 Mjukvaran i en BWC Det spelar ingen roll hur kraftfull hårdvara en dator är begåvad med om det inte finns en bra mjukvara som kan utnyttja den. Då en BWC ofta befinner sig i helt andra situationer och miljöer än vad en stationär dator gör ställs det lite andra krav och nya möjligheter skapas. Som grund för all mjukvara finns det, likt i en PC ett operativsystem. Vilket operativsystem som används är av mindre betydelse. Linux är ett populärt och utbrett sådant. Det har en del fördelar framför andra då det tex går att konfigurera i en mycket hög grad. Vilka program som ska användas är naturligtvis helt upp till användaren att bestämma. Givetvis kan man köra samma program som man är van vid att köra på sin PC men då förloras hela poängen med BWC. Tänkas kan att de”vanliga”programmen kompletteras med exempelvis röstigenkänning så man därmed kan minska behovet av en alfanumerisk inenhet. 5.1.7 Augmented Reality Genom de i stycket ovan beskrivna sätten går man miste om en stor del av de möjligheter som finns med en BWC. En teknik som tar tillvara på dem heter Augmented Reality (AR) som fritt översatt till svenska heter ”tillökad verklighet”. AR går alltså ut på att tillföra verkligheten något för att hjälpa och förenkla för användaren. Tekniken kan beskrivas så att ytterligare information läggs på objekten i verkligheten. För att det här ska fungera rent tekniskt krävs det naturligtvis att BWC:n är utrustad med en kamera. Användaren får därmed information både från datorn och omgivningen. Därmed missas inga detaljer från verkligheten (som i viritual reality) eller från datormiljön (som i real life). Man får det bästa av två världar helt enkelt. Det är just det här som gör en BWC riktigt intressant. För nog är det så, att det måste till något som är både fascinerande och användbart för att övertyga de tilltänkta användarna att sätta på sig en massa elektronik på kroppen och se ut som riktiga teknikmonster om ordvalet tillåts. AR är det. Vad kan man då använda AR till? Användningsområdena är många, några exempel kommer att ges nedan för att på så sätt försöka ge läsaren förståelse för möjligheterna med AR. 5.1.7.1 Fingerföljning Det här är en teknik som tagits fram för att bli av med pekdonet (tex musen) men som även ger en hel del andra fördelar. Fingerföljningen fungerar genom att BWC:ns kamera tar in fingrets rörelser, spårar fingret i bilden och kvantiserar rörelsen så den blir användbar i den aktuella applikationen. Tekniken finns redan idag, men än så länge krävs det att användaren har på sig en slags fingerborg i en stark färg så att datorn lättare ska kunna skilja ur vad som är fingerspets och inte i bilden. Detta kommer dock inte att var nödvändigt i framtiden då bättre datorkraft kommer att erbjudas. 24(54)
  25. 25. 5.1.7.2 Ansiktsigenkänning Svårt för att komma ihåg namn på folk? Den här AR -applikationen hjälper dig med dåligt minne, eller andra personer som behöver namn och kanske även annan information om personer de möter i vardagen. Med ansiktsigenkänning installerad på en BWC räcker det att användaren tittar på en person och därmed startar programmet en sökning i en databas och ger dig omedelbart den information som är förknippad med personen du står framför. En sån här applikation har tagits fram av MIT och har visat sig fungera mycket väl. Den kan känna igen ett ansikte och matcha det i en databas om 8000 personer och plocka fram rätt information om personen med en imponerande precision. Dessutom är den tolerant med avseende på ljusskillnader och ansiktsbehåring. Någon ovanligt kraftfull processor krävs inte heller, ovanstående förfarande görs på mindre än en sekund på en 80486. 5.1.7.3 Fältarbetshjälp När en fackman, tag som exempel en skrivarreperatör, är ute på fältet och jobbar krävs det att han gör sitt jobb snabbt och rätt. När han är på platsen och skall utföra ett jobb måste han först försöka analysera problemet och komma fram till vad det är för fel på skrivaren. Kanske måste han ta skrivarens kryptiska felmeddelanden till hjälp. Sedan är det dags att åtgärda problemet. Då gäller det att veta var den felande komponenten sitter och demontera skrivaren på korrekt sätt för att allt ska gå så snabbt och smidigt som möjligt. För att så ska kunna bli fallet måste han eventuellt konsultera manualen till skrivaren i fråga och stämma av sitt arbete mot ritningen. Om denne reparatör skulle ha varit begåvad med en BWC och ett lämpligt AR-program skulle mycket tid ha kunna sparats. Han skulle med sin BWC kontaktat skrivaren, genom tex IR –kommunikation och därmed direkt fått fram vad som var problemet. Sedan skulle han fått steg-för-steg-instruktioner direkt på sin skärm om hur han kommer åt felet. Detta genom att BWC:n låser en enkel ritning, avstämd mot verkligheten (skrivaren), som pekar ut vilka komponenter som ska lossas och som uppdateras allt eftersom reparatören arbetar. AR är redan nu ute i verkliga arbetslivet. NASA använder tekniken för att underlätta reparation och underhåll på sina rymdfärjor. En tekniker kan nu, genom att han bär en BWC få hjälp av dels de inlagda programmen, som innehåller komponentinriktad information, samt en expertis som följer hans arbete och därmed kan hjälpa till i de ofta komplicerade situationerna. 5.1.8 Sammanfattande kommentarer BWC:n finns redan idag ute i handeln och därmed tillgänglig för gemene man. Försäljningen har dock inte riktigt kommit igång än och det är väl inte heller så konstigt. Få vet vad en BWC är och de som vet det skulle antagligen vilja ha lite större möjligheter än vad som bjuds idag. Utvecklingen är dock i full gång och möjligheterna blir bara större och större ju mer prestanda man kan bygga in i maskinerna. Bättre upplösning på skärmarna, mer processorkraft och en rad andra förfiningar ger möjlighet till realisering av tex de avancerade AR-program som faktiskt redan är färdigskrivna och väntar på att kunna användas fullt ut på fältet. För att en BWC ska kunna bli gångbar i sociala situationer krävs det att den krymps avsevärt sett till storleken. Användarna som skulle vilja gå omkring med dagens utrustning t.ex. en lördagkväll är antagligen lätträknade. Därmed behöver komponenterna bli mer osynliga och vissa, om inte alla, till och med "byggas in i kroppen". Dagens applikationer inom 25(54)
  26. 26. medicintekniken kräver att komponenterna kan byggas in eller ha en mycket liten storlek. Denna teknik, som har gjort en del framsteg skulle kunna adopteras av BWC -utvecklarna som ju gärna lånar teknik från andra branscher för att nå sina mål på vägen i ett närmande av den mänsliga kroppen. Detta skulle kunna vara fullt möjligt och nämnas skall att bransherna BWC och medicinteknik redan idag har mycket gemensamt. 26(54)
  27. 27. 5.2 Medicinteknik I föregående kapitel behandlade vi enbart datorer utanför kroppen. Vi skall här behandla nästa fas i cyborgevolutionen, då elektoniska hjälpmedel integreras i kroppen. Idag bygger medicintekniken mycket på att man bär med sig externa hjälpmedel i form av BWC. I detta kapitel skall vi behandla när några av dessa kombineras med hjälp av elektroniska implantat. För att fullända detta evolutionssteg måste man kunna gå ännu längre och helt integrera datorn i människan. Men detta kräver en utveckling inom mikrotekniken. Dagens cyborger är vid sidan av professor Warwic uteslutande funktionshindrade människor. För att dessa fullständigt skall kunna ta del av det övriga samhället krävs att deras hjälpmedel blir så små att de kan fullständigt integreras med kroppen. Människor som är födda med eller som senare har har fått funktionshinder som påverkar möjligheten att kommunicera och ta sig fram i samhället är särskilt berörda av utvecklingen av implantattekniken. Exempel på sådana grupper är döva, blinda eller människor som blivit invalidiserade och förlorat kroppsdelar p.g.a. sjukdom eller olyckor. Det finns olika idéer om implantat, en del går ut på att påverka kroppsfunktioner med mekanisk kraft. T.ex. små servomotorer i någon led, övervakade av en dator eller chip med inbyggda instruktioner. Det vi tänkte titta närmare på är just dessa samt de användningar av implantat som har till uppgift att stimulera nerver som kanske utsatts för skada eller annan negativ påverkan. 5.2.1 Kan man få blinda att se? Detta är en mycket intressant fråga som för inte länge sedan medförde svaret, självklart inte. Dock har det på senare tid visat sig att det kanske är möjligt i alla fall. I takt med att man möjliggjort konstruktion av allt mindre elektriska kretsar, har man kommit på tanken att det skulle gå att stimulera näthinnan och syncentrum på elektronisk väg. Den idé som kanske ligger närmast idag, är att man med hjälp av något slags glasögon, fungerande som videokamera, skulle kunna få en bra bild. I systemet ingår en signalprocessor som bärs tillsammans med ett batteri i ett bälte. Tekniken är i många delar inte så avancerad, utan finns redan idag ute på marknaden. En stor del av alla synskador beror på att en skada skett någonstans på synnerven, mellan hjärnans syncentrum (syncortex) och näthinnan i ögat. Idén är därför att genom ovannämnda glasögon och signalprocessor, ge ett substitut till den verkliga bilden genom ett implantat på syncortex. Det går till så att den digitala signalen från kameran i processorn görs om till en nervsignal som implantatet kan bearbeta. Implantatet består av ett litet chip med elektroder på. Elektroderna ska fungera som en konstgjord näthinna, där de skall ersätta de stavar och tappar som i det riktiga ögat fungerar som ljusreceptorer. Med tanke på att näthinnan har ca 200*106 tappar och stavar, så kan man kanske tro att det vore svårt att få plats med så många elektroder på ett chip. Faktum är att det är svårt, och på de försök som gjorts på djur har chip med 10x10 elektroder använts. Det har dock visat sig att ett sådant chip skulle kunna räcka för en, inte perfekt men duglig syn. I framtiden hoppas man kunna få plats med fler elektroder, kanske ända upp till 40x40 st, bilden skulle då givetvis förbättras. Ovannämnda metod handlar om att implantera chipet direkt i syncentrum. En annan metod är att sätta chipet direkt på näthinnan som ju ligger i andra änden av synnerven, från syncortex sett. Detta skulle kunna fungera i de fall där synnedsättningen eller blindheten beror på en skada just i näthinnan. Problemet med implantat på näthinnan är att den är känsligare än syncortex. Dessutom skulle chipet utsättas för stora påfrestningar när ögat rör 27(54)
  28. 28. sig. Detta skulle kunna leda till skada, både på implantat och näthinna. En annan nackdel är att det är svårt att återge en värdefull bild med hjälp av chipet. Elektroderna skulle ge upphov till en punktmatris av den bild som når näthinnan. Bilden skulle se ut som det den avbildade. När signalen sedan skulle skickas vidare till de olika syncentra som behandlar nervsignalerna skulle en felaktig bild uppstå. Detta p.g.a. att punktmatrisen som bildas på en frisk näthinna inte liknar den bild som elektroderna skulle avge. För att förenkla det hela kan man säga att bokstaven A med hjälp av implantatet skulle ge en punktmatris som såg ut som ett A. På näthinnan bildas i verkligheten dock mycket mer komplexa mönster som tolkas i på olika ställen i hjärnan. Om man använder syncortex som bas för chipet så undviks dessa problem, eftersom signalprocessorn i den varianten kodar om signalen så att hjärnan begriper. Fördelen med ett smart chip på näthinnan som direkt när det utsattes för ljus, skulle avge en för hjärnan tolkningsbar signal vore dock stor. Man skulle då kunna angripa problemet utan att behöva operera genom skallbenet. Så långt har vi alltså två olika metoder för att kunna erhålla konstgjord syn. En metod där implantatet görs på syncortex och den andra, som inriktar sig på näthinnan. Vi har också utrönt att den förra metoden i dagsläget ligger närmast en lösning. 5.2.1.1 Vad behövs för att generera en duglig bild? Skall man då se till tekniken, se på hur långt man nått inom de detaljer som skulle behövas för att kunna skapa syn med ett implantat på syncortex, så får man titta på detaljerna var för sig. Först och främst vill man ha en kamera monterad på ett par glasögon. Sådana finns redan idag på marknaden och de måste då uppfylla de krav på skärpa och vikt som krävs. Man räknar med att glasögonen behöver en kapacitet att kunna överföra en bild med 32x32 bildpunkter. Den digitala signalen går sedan vidare till en signalprocessor. Signalen skall nu göras om för att passa de avancerade nervsignaler som implantatet kräver för att kunna stimulera syncortex på rätt sätt. Det svåra här är att ha samma strömpuls som nervsignalerna. Mellan olika individer kan det skilja på 100-200 mikrosekunder samt finnas en frekvensskillnad på 10-250Hz i pulserna. Tekniken för att utjämna sådana skillnader finns dock redan i dagens signalprocessorer. Man tror även att alla de viktiga saker man kan uppfatta genom synen, kontraster, former och liknande skall kunna tas till vara på den bild som kameran ger. Från processorn skickas sedan signalen vidare till chipet och det är i denna fas svårigheterna kommer. I de tester som gjorts på djur har man använt sig av en fast koppling genom huden, d.v.s. med små elkablar. Detta anses dock inte vara någon hållbar lösning, då infektioner lätt skulle kunna uppstå. Betänker man sedan att en sådan kontakt i hjärnan skall sitta där i flera decennier, inser man att andra lösningar behövs. Den främsta iden är att med hjälp av spolar, en på insidan och en på utsidan av skallbenet skapa kontakt. Genom att utnyttja induktion så inducerar man en ström i den inre spolen genom att skicka en ström i den yttre. Det sista som behövs för att chipet skall fungera är en strömkälla. Detta ordnas via överföring med radiosignaler. En svårighet med en sådan överföring är att signalen måste ligga inom ett väldigt precist område, annars riskerar man störningar från andra nervsignaler. Man tror sig dock kunna lösa sådana problem i framtiden. Ser man på själva chipets konstruktion och beskaffenhet, så har vi framförallt två olika saker som påverkar dess egenskaper. Framförallt måste man hitta ett material som kroppen kan acceptera. De chips som finns idag på marknaden, består till stor del av platina eller irridium. Det material man dock tror mest på med hänsyn tagna till kroppens immunsystem är kisel. Den andra detaljen som är avgörande är hur små elektronikkretsar man kan göra. Ju 28(54)
  29. 29. fler elektroder man kan få plats med på ett chip desto bättre möjligheter att åstadkomma en bra syn. Elektroderna skall var ungefär 1,5mm på höjden och ha ett inbördes avstånd på ungefär 400-500 mikrometer för att verka optimalt. 5.2.1.2 Nackdelar När det gäller synersättande produkter som kanske skulle kunna hjälpa människor till ett drägligare liv bortser man ibland från att behovet inte är så stort som man skulle kunna tro. Det har visat sig att många synskadade/blinda har lärt sig leva med sina handikapp. De är helt enkelt tryggare, hur konstigt det än låter, som de har det idag. Detta har kommit fram i undersökningar. Sådana ”efterfrågansproblem” tillsammans med det faktum att tekniken är svårutvecklad gör att många frågetecken återstår. Ett av de allvarligaste problemen är naturligtvis hur man ska lyckas få kroppen att acceptera implantatet, med tanke på föreliggande infektionsrisk. När kan vi då räkna med att den första användningen av implantat för att förbättra eller återskapa synen hos en människa? Svaret på denna fråga är, trots de optimistiska upptäckter som gjorts, att det kan dröja många år ännu. Forskare pratar om 10-20 år, men tekniken framskrider ju snabbt och det skulle inte vara helt otroligt att vi inom kortare tid än så, kan se resultat av forskningen. 5.2.1.3 För syns skull... Det finns även en annan tillämpning inom området synteknik som har utvecklats de senaste åren och som kommit betydligt längre än försöken med artificiell syn. Det är en uppfinning som bygger på forskning ända tillbaka till 50-talet. Det är att kunna ersätta ett förlorat öga med en smart protes som skall ha samma rörelser som ett riktigt öga. De experiment som legat tillgrunds bygger på att patienten har ett friskt öga kvar. Genom att låta sensorer bevaka det friska ögat har man försökt att få det ögat till att styra protesen i den andra ögonhålan med sina rörelser. Den forskning man hållit på med sedan flera årtionden handlar och som jag nämnde ovan har fokuserat just på det friska ögats rörelse, då framförallt på vad som påverkar blinkningar. Det man kommit fram till är att genom placering av fotoreflektorer strax under det friska ögat så kan man få ut en styrsignal till protesen. Signalen är digital och reflektorn fungerar som en switch. Så länge ögat inte blinkar har utsignalen det logiska värdet 0. Vid en blinkning ändras värdet till 1 samt erhåller spänningen 5V, det andra ögat med protesen blinkar då också. Reflektorerna fastställer dessutom ögats läge, med centrumpunkten rakt fram. Protesen måste ju få plats inuti ögonhålan, därför krävs minimala mått på de delar som ingår. En av dessa delar är en s.k. Pikoprocessor, en programmerbar minikontroll som trots sin relativa litenhet, har flera viktiga funktioner. Bl.a. en realtidsklocka och räknarfunktion. Denna tar emot signalen från reflektorerna vid ögat och omvandlar dessa indata till utdata som anger ögats position på ett för servomotorerna begripligt sätt. Servomotorerna som också är extremt små, väger ca 3,5g. Med drivspänningen 5V kan man sätta motorn i arbete och justera protesen i rätt läge. Det svåraste arbetet ligger sedan i att kalibrera systemet så att rörelserna ter sig naturliga. Detta görs genom att simulera ett riktigt öga i en dator. Kalibreringen lagras sedan i Pikokontrollerna. Denna användning av tekniken att göra elektroniska implantat kanske inte verkar lika viktig som att kunna åstadkomma artificiell syn, men troligen kan systemet komma till glädje för de som mist ett öga av någon anledning. 29(54)
  30. 30. 5.2.2 Smarta knän Ett område som man kanske inte tänker på så mycket idag, fast det betyder mycket för otroligt många människor, är benproteser. Detta handikapp påverkar kanske inte lika mycket som en defekt på något av sinnena, men har ändå stor betydelse för livskvaliteten. Liksom på synområdet finns snart hjälp att tillgå även här. Till skillnad från implantat med avsikten att förbättra synen, så möts forskningen om smarta benproteser av lite andra problem. De måste ta hänsyn till krafter och moment tillsammans med nervsignalerna. En typ av protes man inriktat sig på är den som används när en patient förlorat benet ovanför knät. Man vill kunna behandla data om påfrestningar på benet och med dessa kunna ändra protesens egenskaper. Sensorer används för att mäta de invärden man behöver. Antalet sensorer som behövs är fler än de invärden man vill mäta. De värden man pratar om är nervsignalerna från de kvarvarande musklerna, knäts föregående vinkel samt trycket under ”foten”. Dessa indata bearbetas i en mikroprocessor för att ge knät instruktioner om hur det skall agera. Mikroprocesorn kan bäras i ett bälte med strömkälla, men också inbyggd tillsammans med batteriet i själva protesen vilket är bekvämare för patienten. För att protesen skall kunna verka stabilt så måste man på något sätt simulera motstånd i knäleden. Till detta ändamål använder man sig av en magnetbroms i kombination med en mekanisk broms. Den drivande kraften i knät sköts av en servomotor som böjer leden i knät på ett naturligt sätt. Motorn styrs dels av signaler från signalprocessorn, dels av bromsarna som sätter dess rörelsebegränsning. De signaler som tas upp från muskelnerverna och som utvärderas i signalprocessorn, styr nu vilken vinkel knät får. Detta genom att ledens moment sätts till värdet 0-50 Nm, beroende på vilken vinkel man vill ha. 0 Nm ger ett rakt ben och 50Nm dess maximala vinkel vid knät. Vilken vinkel som blir aktuell ges alltså av de nervsignaler som kommer från muskelnerverna. I processorn ges alla utvärden av en algoritm som klassificerar alla indata till olika rörelsemönster. T.ex. finns inlagt i dess minne olika ”standardrörelser” som den känner igen och direkt applicerar som en given inställning på knäts bromsfunktioner. Algoritmen i mikroprocessorn är protesens svaga punkt, man har försökt att optimera den genom att förfina alla steg i en rörelse. Man vet dock inte säkert om man nått en optimal algoritm utan att göra försök med patienter. Sådana har gjorts med ganska gott resultat, men man tror alltså att ytterligare försök behövs. När man ser på framtiden för en sådan här produkt så ligger den mycket närmre än t.ex. artificiell syn. Detta mest med tanke på att det krävs mycket mer av säkerhet när man gör experiment i trakten av hjärnan. En benprotes är lättare att göra tester på, då inga operationer av den dignitet som ett kirurgiskt ingrepp på hjärnan behövs. Målgruppen till protesen har också visat sig vara mera positiva till tester än synskadade. Tekniskt sett är man långt framme och kan använda sig av teknik som existerar i nuläget. 5.2.3 Hörselimplantat På samma sätt som man försökt skapa artificiell syn, så har man länge försökt att åstadkomma liknande framsteg på hörselområdet. Faktum är att principerna är ganska lika, men man har kommit betydligt längre med att återskapa hörseln för döva och gravt hörselskadade. En av orsakerna till detta är säkert att man hållit på längre med att utveckla externa hjälpmedel såsom hörselapparater och liknande. Skall man göra en jämförelse med synområdet kan man t.ex. ta digitalkameran som är en av dess externa delar och jämföra med en vanlig mikrofon. Den sistnämnda har funnits avsevärt mycket längre. Annars är som 30(54)
  31. 31. sagt principerna ganska lika. Näthinnans motsvarighet i örat är hörselsnäckan. Den tar liksom näthinnan in en analog signal och omvandlar till en nervsignal. Skador på snäckan uppkommer genom olika orsaker. En kan var infektioner då man behandlas med antibiotika, en annan höga ljudvolymer. Gemensamt för skadorna är att de små hårceller som sitter på snäckans yta tillbakabildas och ibland försvinner. Varje hårcell har till funktion att kunna böja sig på olika sätt och på så vis omvandla analog signal genom luftpartikelsvängning, till en nervsignal. Det är lite grovt uttryckt, men ungefär så går det till. Skadan kan variera från total dövhet till hörselbegränsningar inom ett speciellt ljudområde. Med implantatet vill man, liksom på näthinnan, med hjälp av elektroder återskapa en konstgjord snäcka. Tilläggas skall dock att implantat bara fungerar när skadan är på snäckan, har den uppstått längre in i hjärnan så måste man ta till annan teknik liknande den på syncentrum. En snabb övergång av systemet ger oss att de externa delarna i konstruktionen består av en mikrofon och ett speciellt headset. Man tar till vara på både andras tal och sitt eget. Dessa analoga signaler skickas till en talprocessor som inte är mycket större än ett kassettband. Denna tillsammans med ett batteri bärs antingen fäst vid ett plagg eller i ett bälte. Sättet att föra in data till implantatet är genom en magnet som sitter bakom örat. En liknande magnet sitter innanför huden vilket gör att de båda sitter på plats. Via en radiolänk mellan de båda förs sedan data och ström över till implantatet, som i sin tur stimulerar nerverna i snäckan. 5.2.3.1 Tekniken finns Skall man se på utvecklingen av tekniken runt hörsnäcks-implantat kan vi följa utvecklingen mer än tjugo år tillbaka. Då använde man sig av en enda elektrod i implantatet. Ljudet blev då självklart inte det bästa, men det var svårt när man inte hade den datorkraft vi har idag. Varför behövs då datorkraft till att skapa ljudet? Det var så att när bruket av flera elektroder på ett chip började, så drabbades man av problem. De bestod i att en elektrod kunde stimulera nerverna som låg omkring målnerven. För att undkomma detta problem har man tagit datorerna till hjälp. Man har kommit på att varje människa tar åt sig ljud lite olika. Detta kan liknas vid det vi nämnde synavsnittet om att olika individer har olika nervsignaler för samma upplevelse. För att kompensera detta använder man sig av den ovan nämnda talprocessorn. Algoritmen för att omvandla den analoga signalen är samma för alla patienter, men man ställer in vissa parametrar olika. Detta kallas för”mapping”och varje patients inställning för en map”. Parametrarna provas fram genom olika tester tills de blir dugliga. Till skillnad från artificiell syn, så spelar inte själva implantatet så stor roll här, i den mening att ett chip med rätt antal elektroder inte skulle finnas på marknaden. Det finns i nuläget, och antalet elektroder är färre än på ett ”synchips” Man behöver inte mer än 4-6 kanaler för att få en fungerande hörsel. Istället är det samspelet mellan elektroderna som är viktigt. Det som istället utvecklats enormt på senare tid är de processorer som gör att elektroderna kan verka på ett effektivt sätt. Den processor som visat sig fungera bäst har jobbat med hörselsnäckans eget ljudspektrum som parametrar, d.v.s. inte gjort översättningen till strömpulser alltför krånglig. Liksom problemen med hur man skall överföra information till implantatet när det gällde synimplantat, så har man här liknande problem. Skall man välja en fast koppling genom huden eller någon annan variant. Problemet har diskuterats i tidigare stycken och slutsatsen är även här, att en fast koppling är mer riskfylld ur infektionssynpunkt. Man tror mer på överföring med induktion eller radiolänk. 31(54)
  32. 32. 5.2.3.2 Nackdelar Trots att tekniken går framåt snabbt, så tror forskare ändå bara att man kommer kunna uppnå en duglig hörsel. Med det menar man att patienten kan uppfatta tal men får svårt att höra vissa andra ljud, alltså ingen riktigt bra hörsel. Övriga problem gäller kroppens reaktion på implantatet, kanske kan infektioner uppstå. Det tredje frågetecknet gäller tekniken. Håller den i flera tiotals år? Trots de frågetecken som framgick under nackdelar, så ser det betydlig ljusare ut för hörselimplantat än för synimplantat. Man har helt enkelt kommit längre och redan gjort massor av försök på människor med lyckat utfall. Detta har i sin tur lett till att man i dagsläget har flera produkter ute på marknaden som bygger på implantat mer eller mindre i kombination med hörapparater. Utvecklingen av mikrotekniken tyder på att vi kommer att kunna ge implantaten ännu bättre funktioner. Detta skall vi behandla i nästa kapitel. 5.2.4 Sociala effekter Utvecklingen av implantat tekniken kommer att förändra vår syn på handikappade. Vem som helst kan vara född blind eller utan ett ben eller ha ett articifiellt hjärta. Ingen kommer längre behöva sjukpensionera sig eller leva sitt liv som krympling. Men är man handikappad om man inte klarar av den ökande informations stressen och kraven på utbildning. Skall rika föräldrar kunna underlätta sina barns studier genom att investera i lite extra minne och processorkraft? Men när är det rätt att göra ett implantat? Att ge ett ben eller en armprotes till någon som råkat ut för en svår bilolycka är en självklarhet. Men skall vi ge hörselförmågan tillbaka till de döva? Många döva hävdar att om man ger hörsel implantat till spädbarn som är födda döva så kommer det att för all tid vara hemlösa, bosatta i en gränszon, med det ena benet i de dövas värld och med det andra i de hörandes. Är det då rätt att hörande föräldrar låter operera in implantat i sina döva barn och därmed gör dem hemlösa? Förutom att döva med implantat kommer att ha svårigheter att identifiera sig med de döva kommer de aldrig riktigt att kunna ta plats i de hörandes värld. De kommer känna sig utanför dövsamhället och underlägsna de hörande. Vissa döva menar att genom att samhället systematiskt genomför cochleära implantat ses döva som en handikappad och mindre värd grupp människor som man skall passa in i de hörandes norm utan att ta hänsyn till de själva. I de fall då man genomfört operationer med cochleära implantat på människor som en gång varit hörande och sedan blivit döva har resultatet varit mycket lyckat och människor som förr skulle vara dömda till isolering från sin familj och sina vänner har fått möjligheten att kunna kommunicera igen. Ett argument som ofta väcks mot cochleära implantat är att det är en väldigt kostsam och resurskrävande operation som kräver en omfattande rehabilitiering. Men eftersom en person som har genomgått en operation har stora möjligheter till kommat in på arbetsmarknaden. Slutsatsen blir att samhället kommer att vinna på att genomföra cochleära implantat, liksom vi skulle vinna på fullt utvecklade synimplantat. För att nå bästa resultat måste dock biotekniken utvecklas längre och implantaten bli mindre. 32(54)
  33. 33. 5.3 Mikroteknik och nanoteknik Miniatyrisering är ett nyckelord både när det gäller BWC och implantat, utan den förminskning av datorer och processorer som skett de senaste tjugo åren vore det knappast någon som skulle föreställa sig ett mikrochip inopererat i kroppen! Här nedan ska vi försöka förklara begreppen mikroteknik och nanoteknik på ett allmänt plan samt ge exempel på vilka användningsområden som finns. De två fälten mikro- och nanoteknik är givetvis överlappande. Eftersom det skiljer 1000 gånger i storlek på en nanometer och en mikrometer är det svårt att veta inom vilket område man ska placera det som hamnar mitt emellan. Allmänt kan man dock uttrycka det som att mikroteknik handlar om förminskning av tillgänglig teknik, man utgår från en normalstor applikation och försöker göra den så liten som möjligt. Nanotekniken arbetar istället från andra hållet, där manipulerar man enskilda atomer för att försöka bygga upp något användbart. Inte helt oväntat så är det mikrotekniken som är mest utvecklad idag med massproduktion i full gång medan nanoteknologi än så länge endast existerar i laboratorier men lovar mycket inför framtiden. 5.3.1 Mikroteknik Ett hårstrå på ditt huvud är mellan 50 och 100 mikrometer brett, en rökpartikel är ca 4 mikrometer i diameter. Forskare tillverkar idag delar i mikrochip som är mindre än så. Men miniatyrisering är inget nytt fenomen, det har pågått länge och inom många områden. Armbandsur är kanske den viktigaste förminskningen som vi alla nu tar för given. I detta fall har förminskningen dock avstannat för länge sen, det finns inte längre behov av klockor som är mindre, man måste ju fortfarande kunna läsa av urtavlan! Redan 1929 tillverkades den minsta handgjorda mekaniska klockan, den var 14 * 4,8 * 3,4 millimeter och skapades av Jaeger-Le Coultre. Den tunnaste klockan som någonsin tillverkats är bara 0.98 millimeter tjock, den gjordes 1981 och har ner till 10 mikrometer stora delar. Efter att armbandsur slutade vara en drivkraft för förminskning har andra saker tagit över den rollen, i vår tid tänker vi förstås främst på datorer men även t.ex. walkmans och mobiltelefoner har haft stor del i utvecklingen. Nu under de senaste åren har fokus i stor grad flyttats från storlek till rörlighet, det är inte längre nog med riktigt små mikrochip utan nu utvecklas helt nya saker. Nämligen vad som kallas MEMS, eller Microelectromechanical systems. MEMS kan enklast beskrivas som ett microchip med rörliga delar, inte med enbart processorkraft utan också med möjlighet att känna av och att påverka sin omgivning. Det är dessa mikroelektromekaniska system som är mest intressant i detta arbetet, visserligen så är små mikroprocessorer användbara som implantat och i wearables men det riktigt intressanta sker inte förrän implantaten kan samverka och interagera med kroppen helt autonomt. 5.3.1.1 Användningsområden Till skillnad från nanoteknikerna som är mer fokuserade på framtiden, ägnar sig många forskare åt mer realistiska och tillämpbara maskiner. MEMS (Micro electromechanical systems) bygger på en liknande teknik som först användes av mikrochipindustrin. I själva verket är mikroteknik är minst lika revolutionerande som nanotekniken kan komma att bli eftersom nästan all modern teknik står på dess grund. Här nedan ger vi några exempel på hur mikroteknikapplikationer används och kommer att användas i framtiden. Redan idag byggs motorer i storlek mindre än 0,7 mm som kan driva en mikrobil 5 cm per sekund. Denna teknik skulle kunna revolutionera medicinindustrin t ex genom att 33(54)

×