Немецкая премия будущего 2003 год (часть 2)

Здравствуйте, в студии Владимир Фрадкин.

В одном из недавних выпусков журнала я рассказал о проекте, награждённом Немецкой премией будущего за этот год, и ещё об одном проекте-финалисте, хоть и не получившем премию, но вполне её достойном. Сегодня же речь пойдёт об остальных двух проектах, также вышедших в финал конкурса и также, по мнению экспертов, заслуживающих самой высокой оценки. Напоминаю, что Немецкая премия будущего присуждается не за фундаментальные изыскания, какими бы выдающимися они ни были, а за новаторские работы прикладного характера, реализованные на практике.

Одной из таких работ является «guidePORT» – персональный электронный гид. Проект осуществлён всемирно известным производителем микрофонов и наушников – фирмой «Sennheiser Electronic» в Ведемарке в Нижней Саксонии. Хотя система «guidePORT» появилась на рынке всего около года назад, сегодня ею оборудовано уже более 20-ти музеев и выставочных комплексов в разных странах мира – от Тропического ботанического сада в Ганновере и историко-археологического парка «Эль-Рей» в Канкуне (Мексика) до Британского музея в Лондоне, музея Феррари в Маранелло (Италия) и дома Гропиуса в Берлине, где в эти дни проходит выставка «Берлин-Москва/Москва-Берлин».

Рольф Майер (Rolf Meyer), возглавляющий на фирме «Sennheiser Electronic» отдел маркетинга и сбыта, вспоминает историю создания системы «guidePORT»:

«guidePORT» – это изделие, порождённое разочарованием. В 1995-м году мы обсуждали с руководством Всемирной выставки «ЭКСПО» возможности разных электронных систем сопровождения посетителей, однако никакой договорённости достичь не удалось, потому что у нас были слишком разные представления о том, как должна функционировать идеальная система. Руководство «ЭКСПО» заявило, что их вполне устраивают существующие системы и что в новшествах они не нуждаются.

Коллега Майера – Вольфганг Нихофф (Wolfgang Niehoff), возглавляющий на фирме отдел научно-технических разработок, – добавляет:

Там требовалось задавать какие-то цифровые коды или идти по выставке каким-то одним строго определённым маршрутом. Мы же хотели создать идеальную систему, позволяющую посетителям перемещаться совершенно произвольно и, тем не менее, в любом месте получать нужную информацию.

Идеальная система – это значит: надел наушники, отрегулировал громкость, и можешь больше ни о чём не заботиться. Именно такой комфорт обеспечивает электронный гид «guidePORT». На его разработку ушло более 2-х лет. Однако по гибкости, надёжности и простоте в обращении этой системе нет равных. Вольфганг Нихофф говорит:

Система «guidePORT» совершенно автономна. Все традиционные системы сходного назначения требуют от посетителя, чтобы он либо следовал тем маршрутом, который зафиксирован на компакт-диске или на кассете, либо, подойдя к тому или иному экспонату, вручную вводил его идентификационный код в прибор. Мы решительно отказались от такого подхода, предоставив посетителю возможность произвольно выбирать свой маршрут.

Одна из первых таких систем была установлена в Тропическом ботаническом саду в Ганновере. Фолькер Штанке (Volker Stahnke), научный руководитель этого уникального парка, говорит:

Для нас «giudePORT» означает, что наши посетители могут проложить свой собственный индивидуальный маршрут сквозь искусственные джунгли. Никто им не диктует, куда и в какой последовательности идти: завидев интересный экспонат, они прямиком направляются к нему и тут же слышат в наушниках – в высоком акустическом качестве – подробную информацию именно об этом экспонате.

Простота в обращении и неприхотливость – эти преимущества электронного гида обретают особое значение, если его пользователи – дети, – подчёркивает Рольф Майер:

У них должны быть свободные руки. Они должны иметь возможность играть, заниматься друг другом, не отвлекаясь на нажатие каких-то кнопок, и просто слушать то, что им рассказывает голос в наушниках.

Так что же представляет собой эта система и как она функционирует? Вся территория экспозиции разбивается на сектора, в которых устанавливаются специальные радиопередатчики, связанные с центральным компьютером. Эти передатчики благодаря системе антенных модулей покрывают своим сигналом территорию своего сектора. Каждому посетителю при входе в музей выдаётся портативный приёмник размером с мобильный телефон и наушники. Как только посетитель переступает границу того или иного сектора, его приёмник получает от соответствующего передатчика и загружает в свою память всю базу данных, касающихся экспонатов этого сектора. Когда же посетитель подходит к какому-то экспонату, приёмник автоматически принимает от расположенного рядом сенсора радиосигнал с идентификационным кодом этого экспоната и тут же выдаёт на наушники нужные пояснения. Вольфганг Нихофф говорит:

Каждый посетитель, приблизившись к экспонату, получает всю информацию о нём с самого начала. Во многих музеях установлены системы, позволяющие посетителю, подойдя к объекту и нажав кнопку в стене, прослушать через динамик необходимые пояснения, но уже следующий посетитель, появившийся чуть позже, будет вынужден слушать этот текст с середины, а лишь потом, если захочет, может прослушать и начало. А если посетителей не два, а пять или десять? Если среди них иностранцы, нуждающиеся в пояснениях на разных языках? Короче, такие системы никуда не годятся. Наша система позволяет каждому посетителю – неважно, сколько их, хоть тысяча, – всегда выслушать весь текст от начала и до конца.

Аудиофайлы передаются на частоте 2,4 гигагерца с 10-кратной скоростью. То есть эта система легко поспевала бы даже за посетителем, не идущим, а сломя голову бегущим по выставке. Если процесс накопления информации в памяти приёмника ещё не завершён, посетитель всё равно получит все необходимые пояснения, поскольку загрузка и воспроизведение аудиофайлов могут протекать одновременно. Система способна выдавать информацию на 32-х иностранных языках, а кроме того, может предложить на выбор три разных уровня научности изложения: для детей, для рядовых взрослых посетителей или для специалистов. Впрочем, немало ценной информации от электронного гида могут почерпнуть и сами менеджеры музеев и организаторы выставок. Вольфганг Нихофф говорит:

Приёмник может фиксировать, где сколько времени проводит посетитель. Это позволяет устроителю выставки узнать, мимо каких стендов и витрин посетители проходят, не задерживаясь, и на основе этих данных улучшить экспозицию.

Устроители выставки могут управлять всей системой при помощи центрального компьютера: вносить дополнения и поправки в тексты, добавлять новые тексты и убирать старые, в случае большого наплыва публики заменить длинные версии текстов более короткими и так далее. А дополнительный аудиоканал позволяет сообщать посетителям экстренную информацию.

Профессор Фриц Зеннхайзер (Fritz Sennheiser), основавший фирму «Sennheiser Electronic» без малого 60 лет назад, говорит:

Наше предприятие выросло и достигло успеха потому, что у нас всегда были новые идеи. Как только конкуренты начинали производить сходную продукцию, мы выпускали на рынок очередную новинку.

Иными словами, у разработчиков системы «guidePORT» ещё много идей, так что она будет совершенствоваться. Предполагается, в частности, сделать эту систему интерактивной, то есть научить её отвечать на вопросы посетителей.

Электромагнитная ловушка для живых клеток

А теперь – о проекте из совершенно иной области. Да и времени от идеи до практической реализации он потребовал куда больше – 15 лет. Речь идёт об электромагнитной ловушке для живых клеток. Этот биочип, получивший название «cytoman», создан совместными усилиями специалистов Института биомедицинских технологий имени Фраунхофера в Санкт-Ингберте, Берлинского университета имени Гумбольдта и гамбургской фирмы «EVOTEC Technologies». Профессор Гюнтер Фур (Günter R. Fuhr), директор Института имени Фраунхофера, вспоминает:

Изначально мы не были заинтересованы в создании системы, которая позднее нашла бы универсальное применение, мы также не собирались разрабатывать некое вспомогательное устройство для биотехнологических нужд. В принципе мы хотели лишь узнать, что произойдёт с живой клеткой, лишённой контакта с поверхностью, и возможно ли бесконтактное перемещение в пространстве столь хрупкого объекта.

Итогом этой работы и стал биочип «cytoman», рассчитанный на применение везде, где учёные имеют дело с живыми клетками. Большие надежды на такую электромагнитную ловушку возлагают специалисты, работающие со стволовыми клетками. Профессор Фур говорит:

Очень важной сферой применения в будущем станет, например, медицина, которая всё больше концентрируется на клеточных процессах. В частности, специалисты надеются, что смогут с помощью собственных стволовых клеток пациента – не эмбриональных, а адультных, – восстанавливать, например, ткани, повреждённые вследствие инфаркта, или бороться с опухолями, которые иммунная система больного как бы «не замечает».

Но для этого такие клетки надо сначала изолировать и размножить. Профессор Фур продолжает:

Наша цель – получить возможность сортировать и размножать живые клетки вне организма человека или подопытного животного, выделять из огромной массы клеток те, которые, по нашему мнению, имеют какие-то особые свойства или лучше всего подходят для той или иной терапии.

Главная трудность при работе с клетками состоит в том, что они, с одной стороны, чрезвычайно малы, а с другой – крайне чувствительны к любому внешнему воздействию, будь то контакт с другими клетками или прикосновение к поверхности лабораторной посуды, – говорит профессор Фур:

Любое соприкосновение клетки с какой-либо поверхностью означает для этой клетки некий сигнал, и она под его воздействием меняется. Эти изменения могут быть весьма существенными – вплоть до полного перепрограммирования всей клетки. Используя капилляр или пипетку для переноса клеток, мы подаём им какой-то сигнал и тем самым изменяем их. А этого мы хотели избежать.

Иными словами, задача сводилась к разработке такого устройства, которое позволяло изолировать и изучать клетки, не дотрагиваясь до них. Результатом усилий учёных и стал биочип «cytoman». Он располагает целой системой микроканальцев, заполненных питательной средой. Профессор Фур поясняет:

В микроканальцах сверху и снизу имеются крохотные электроды, излучающие радиоволны. Эти волны создают силовое электромагнитное поле, которое препятствует сближению клетки с поверхностью капилляра. В результате клетка свободно парит в питательной среде, и мы имеем возможность её бесконтактно поворачивать вокруг любой оси, разглядывать со всех сторон, перемещать в нужную точку...

Доктор Рольф Хагедорн (Rolf Hagedorn), научный сотрудник биологического факультета Берлинского университета имени Гумбольдта, добавляет:

Поле превращает клетку в диполь, что и позволяет оказывать на неё бесконтактное силовое воздействие. А поскольку мы работаем с переменными электрическими полями очень высокой частоты, все изменения происходят так быстро, что для клетки они как бы компенсируются. Во всяком случае, поле не причиняет ей вреда.

Доказательство налицо: клетки дрожжей чувствуют себя в электромагнитной ловушке прекрасно и бодро делятся. Рольф Хагедорн, вместе с Гюнтером Фуром стоявший у истоков проекта ещё в середине 80-х годов, вспоминает:

Проблема заключалась в том, что физические размеры электромагнитной ловушки должны были соответствовать размерам клетки. То есть диаметр активной зоны такой ловушки должен был составлять примерно 0,1 мм. И все компоненты следовало разместить таким образом, чтобы в эту зону можно было как-то ввести клетку.

Третий участник проекта – Томас Шнелле (Thomas Schnelle), научный сотрудник гамбургской биотехнологической фирмы «EVOTEC Technologies», которая взяла на себя производство таких микролабораторий, – указывает на ещё один аспект:

Важную роль играет не только сам этот чип, микросхема длиной в несколько сантиметров, но и периферийное оборудование вокруг чипа, как бы интерфейс, обеспечивающий контакт с макромиром. Как производить активацию клеток, как их отбирать, выращивать и так далее – всё это потребовало разработки специальных биотехнологий, которые сегодня воплотились в целый ряд серийно выпускаемых приборов.

Томас Шнелле не без гордости продолжает:

Эти приборы в той форме, в которой мы их предлагаем, практически не имеют аналогов на мировом рынке. Конечно, в будущем другие фирмы постараются создать нечто похожее, однако все наши разработки защищены патентами, что даёт нам существенные преимущества.

По-настоящему массового распространения эта техника пока не получила, но это, видимо, дело самого ближайшего будущего. Тем более что обращение с таким биочипом не требует серьёзной специальной подготовки: с этой задачей легко справится любой опытный лаборант, умеющий обходиться со стандартной пипеткой.