Fizika namų šeimininkėms

Mokslininkai ir entuziastai nuolatos ką nors meistrauja, kuria, daro bandymus. Vieni užsiima smagiais išradimais, kiti žalojančiais, dar kiti visuomenei naudą kuriančiais ir t.t. Išradimas, apie kurį rašau sekančiose pastraipose, nėra neįtikėtinas, tačiau visgi naudingas visuomenei, todėl jis keliasdešimčiai minučių pagavo mano dėmesį. Galbūt pagaus ir jūsų.

Mokslininkai sukūrė nepirštuotą pirštinę, kuri elektrodų sensoriaus pagalba automatiškai paverčia rankų judesius į tekstą. Michael Linderman su kolegomis paskelbė apie savo mokslinių tyrimų projekto pirmojo etapo rezultatus, kurio metu, šeši savanoriai naudodami skaitmeninį rašiklį, penkiasdešimt kartų parašė skaitmenis nuo 0 iki 9 vilkėdami prototipinę pirštinę. Pirštinė fiksavo rankų ir dilbių aštuonių raumenų aktyvumą. Kompiuteris koreliacijos būdu apdorojo duomenis iš skaitmeninio rašiklio ir pirštinės, ir pagal tam tikrus modelius išvedė juos į rašytinius simbolius.

M.Linderman’o komanda taip pat naudojo techniką, vadinamą diskriminacijos analize, kuri testavo ar gerai kompiuteris atpažįsta raumenų judėjimo modelius, atitinkančius rašytinius simbolius. Kompiuteris atpažino 63 procentus skaitmenų, pakartotų penkis kartus, ir 97 proc. skaitmenų pakartotų 35 kartus.

Kita vertus, pats „Popular science“ straipsnio autorius klausia, kiek šis naujadaras bus patogus… norint bet kur ir bet kada ką nors užsirašyti, ar tikrai patogiau bus paimti  pirštinę, ar geriau tiesiog susirasti lapą popieriaus ir tušinuką. 

Tačiau M.Linderman ir jo komanda visgi šią pirštinę sukūrė daugiau medicininiais tikslais. Jie tikisi pagelbėti nervų ar raumenų ligomis sergantiems žmonėms. Jų manymu, nauja technologija leistų daug greičiau nei dabartiniai metodai aptikti pirmuosius Alzhaimerio ar Parkinsono ligų simptomus. Mokslininkas taip pat mano, kad ši pirštinė galėtų būti naudinga, siekiant padėti pacientams iš naujo išmokti rašyti, arba sukurti rašymui skirtus protezus.

Konkurencija ir sveikos ambicijos kuria naudą visuomenei. Štai mobiliuoju telefonu greitai galima bus ne tik fotografuoti, filmuoti, naršyti, siųsti, rašyti, kalbėti, bet ir prižiūrėti sveikatą. Greitai – turiu omeny porą-keletą metų.

Greitu metu pasaulyje gali atsirasti apie 4 milijardus „mobiliųjų slaugių“. Telefonai papildyti įvairiomis papildomomis programomis gali tapti realūs pagalbininkai medicinos darbuotojams, nes duomenys apie vartotojo sveikatos būseną iškart galėtų būti perduoti gydytojui.

Šie mobilieji pagalbininkai padėtų dažniau nustatyti ligos pradžią, sumažinti apsilankymų medicinos įstaigose skaičių ir apskritai sumažinti sveikatos priežiūros išlaidas, o ateityje padėtų ir suleisti vaistų injekcijas.

Dabartiniai mobilieji telefonai „Bluetooth“ pagalba jau leidžia bėgimo metu sekti širdies ritmą, taip pat įrašo nubėgtą distanciją, bėgimo greitį, vietovės, kurioje bėgioja žmogus, aukštį virš jūros lygio.

Tačiau netrukus žada, kad pasirodys telefonai galintys per „Bluetooth“  matuoti kraujo spaudimą, cukraus kiekį kraujyje ir siųsti tiesiai mobiliojo telefono savininko gydytojui. Kol kas tik vyksta bandymai, bet šios prognozės skamba visiškai realiai. Tuo labiau, kad po 2012 metų jau tikimasi žmogaus organus patikrinti automatiškai – patikros metu nereikės net nutraukti naudojimosi telefonu. Tai reiškia, jog telefone būtų implantuoti mažojo nuotolio radijo ryšio jutikliai, kurie galėtų bet kada tiesiogiai gydytojui teikti informaciją apie asmens gyvybines funkcijas. O gydytojas galėtų iškart atsiųsti pacientui tam tikras rekomendacijas. Prireikus, telefonas kaip tikra slaugė galėtų išvirkšti ir reikalingą dozę insulino ar skausmą malšinančių vaistų.

Na, skamba labai patraukliai. Kita vertus, žinant mūsų sveikatos apsaugos sistemą, tokie mobilūs pagalbininkai mums ne itin ką pagelbės jei gydytojai neturės šiuolaikinių IT priemonių ir nebus apmokyti jomis naudotis. Iš dalies man čia kvepia „sukurta specialiai JAV, bet tinka ir kitiems“. Labai tikiuosi aš klystu.

Benaršydamas www erdvėse stabtelėjau prie sąrašiuko – 10 amerikiečių išradimų, turėjusių didžiausią reikšmę pasaulio (technologijų) plėtrai. Sudomino, kad vardijami amerikietiški išradimai, kuriuos pateikiu ir Jūsų dėmesiui. Įdomu, ar europiečiai su viskuo sutiktų? Žinoma, autoriai apsidraudžia, prisipažindami, kad sąrašiukas sudarytas ilgai prie jo negaišus ir yra nepilnas. Taigi, galima pasiginčyti dėl kai kurių išradimų autorysčių ir dėl to, kodėl būtent šie išradimai arba naujovės įtraukti į sąrašą. Kaip ten bebūtų jame neliko vietos telefonui, nors ši naujovė pirmą kartą buvo išbandyta JAV, Bostone, nors ir škotų kilmės mokslininko Aleksandro Bell’o:

10 vieta: Elektros lemputė. Tomas Edisonas (Thomas Edison) šios idėjos nepasiėmė iš oro, bet pabaigė procesą,sukūrė dizainą, paskatino Amerikos elektros pramonės atsiradimą ir plėtrą.

9 vieta: Surinkimų linija (konvejeris). Henris Fordas, patyręs amerikietis novatorius, kardinaliai pakeitė gamybos procesą 1908 m. paleidęs automatinę automobilių surinkimo liniją. Taigi, nors JAV automobilio neišrado, tačiau padarė jį prieinamą kiekvienam amerikiečiui.

8 vieta: Tranzistorius. Elektronikos šimtmetis būtų buvęs visai netikęs be tranzistorių – puslaidininkių, kurie naudojami visur – pradedant televizoriais ir baigiant kompiuteriais. 1956 m. fizikos Nobelio premija buvo paskirta 3 amerikiečiams (William B. Schokley, John Bardeen, Walter H.Brattain) už puslaidininkių tyrimus ir tranzistoriaus afekto atradimą.

7 vieta: Ryšių palydovai. Pirmieji pasaulyje ryšių palydovai buvo sukurti ir išvystyti JAV ginkluotosiose pajėgose ir paleisti į orbitą 1958 m. Tada buvo perduota prezidento Dvaito Eizenhauerio žinia: “Dėl stebuklingų mokslo pasiekimų, mano balsas pasiekia jus iš palydovo, kuris keliauja kosminėje erdvėje”. Palydovai lėmė ryšio paslaugų pramonės bumą.

6 vieta: Magnetinis (branduolinis) rezonansas. Taikant magnetinio branduolinio rezonanso (MR) tyrimą buvo išgelbėta tūkstančiai gyvybių. MR tyrimas –  tai diagnostinė procedūra, kurią atliekant atkuriami žmogaus kūno organų atvaizdai. JAV mokslininkas Raymondas Damadian‘as pirmasis pasiūlė branduolinio magnetinio rezonanso technologiją panaudoti nustatant ligos priežastį. Pirmą kartą tai padaryta 1977 m.

5 vieta: Internetas. Neabejotinai ši technologija gimė 1960 m. pabaigoje JAV moksliniuose institutuose tobulinant karinės pramonės reikmėms skirtas technologijas. Tuomet „ARPAnet“ sujungė keturis kompiuterius Stanfordo, Santa Barbaros, Jutos ir Los Andželo universitetuose. Iš čia pasiųstas ir pirmasis elektroninis laiškas (1971 m.).

4 vieta: Lazeriai. Skaičiuojama, kad lazeriai yra vienas iš pačių praktiškiausių XX a. JAV išradimų. Lazerių panaudojimo galimybių yra labai daug, o jų sukuriama komercinė nauda – didžiulė. Pirmą kartą lazerio fenomeną pademonstravo mokslininkai Kalifornijoje HRL laboratorijoje (Hughes Research Laboratorines)

3 vieta: Žmogaus nusileidimas Mėnulyje. Nors rusai pirmieji ir nusiuntė žmogų į kosmosą, tačiau JAV NASA „Apollo“ programa pradėta 1960 m., kurios išdavoje 1969 m. žmogus nusileido Mėnulyje, tikrai užgniaužė kvapą visai žmonijai. Imponuoja ir toks trumpas laikotarpis, praėjęs nuo idėjos iki jos realizavimo.

2 vieta: Atominė bomba. 1945 m. Naujojoje Meksikoje JAV pirmą kartą išbandė atominę bombą. Prie jos sukūrimo prisidėjo emigrantai mokslininkai, kai kurie jų buvo išsigelbėję nuo Trečiojo reicho persekiojimų. Atominė bomba smarkiai pakoregavo žmonijos norus kariauti.

1 vieta: Sugebėjimas skraidyti. 1903 m. broliai Raitai (Orville ir Wilbur Wright) iš Ohajo pakilo ir 12 sekundžių skrido sunkesniu už orą ir, galima sakyti, valdomu skraidymo aparatu. Prasidėjo aeronautikos era.

Gudruoliai tie Izraelio mokslininkai. Sugalvojo jie būdą, kaip prognozuoti potvynių intensyvumą išnaudojant bazinių stočių bokštus kaip higrometrus, matuojančius oro drėgmę.

Mokslininkai iš Tel Avivo universiteto teigia radę būdą, kaip nustatyti potvynio stiprumą bet kokioje vietovėje pasitelkiant bazinių stočių bokštų tinklų duomenis.  Nebijokit, nekalbame apie pokalbių pasiklausymą. Tiesiog iš bokštų reikėtų gauti daugiau informacijos.

Elektromagnetinės bangos, spinduliuojamos iš bazinių stočių bokštų yra tiesiogiai veikiamos oro drėgmės, todėl analizuojant signalo stiprumo kitimus,  galima tiksliai fiksuoti atmosferos, esančios aplink bokštą, drėgmės svyravimus. Numatant potvynio tikimybę,  šie signalai perduodami tyrėjams ir jie tuomet jau gali tam tikrose geografinėse vietose prognozuoti potvynių stiprumą. Šis būdas leistų nustatyti oro sąlygas net ir tose vietovėse, kuriose anksčiau nebuvo galima stebėti.

Kadangi mobilaus ryšio bokštų yra tiek daug ir jie yra paplitę visame pasaulyje, naudojant šią technologiją siekiant nustatyti potvynių tikimybę ir stiprumą, tereikės tik nukreipti duomenis šios srities specialistams.

Na, principas atrodo išties paprastas. Bet, viena vertus, genialu tai, kas paprasta, o antra vertus, informacijos apdorojimo ir prognozavimo sistema turėtų būti gan sudėtinga.

Sugrįžęs po tėvystės atostogų į realų gyvenimą nepastebėjau kaip įsitraukiau į darbų liūną ir užmečiau savo pomėgį ieškoti paprastų paaiškinimų ir komentuoti naujausius mokslo atradimus. Tačiau neseniai perskaitytas straipsnis apie tai kaip mobilus telefonas gali atsirakinti atpažindamas savininko rankos mostą, pažadino mane iš letargo miego ir vėl visas susiintrigavęs prisėdau prie „fizikologo“.

Iš tikrųjų mano dėmesį patraukė ne tiek rankos mosto technologija, kiek apskritai biometrinių identifikavimo sistemų įvairovė. Tinklapis technology.com aprašo 8 atpažinimo būdus: piršto antspaudo, rankos geometrijos, plaštakos kraujagyslių, tinklainės skanavimo, rainelės skanavimo, veido atpažinimo, parašo ir balso analizės. Aišku, jų egzistuoja dar daugiau.

Kiekvienas iš metodų turi savų pliusų, ir savų minusių, tad pasakyti, kuris iš jų pats pačiausias negalėčiau. Priklausomai nuo situacijos ir aplinkybių labiausiai tikti gali vienas ar kitas būdas (A good idea when looking at biometrics is to weigh up the obvious pro’s and con’s of each application). Be to, kai kurie būdai reikalauja atitinkamų žinių, o kai kuriems panaudoti nereikia daug išmanymo.

Pirštų antspaudai – vienas seniausių (skaičiuojama jau 140 metų patirtis) ir plačiausiai naudojamų identifikavimo būdų. Nors žmogaus plaštaka metams bėgant keičiasi, tačiau unikalus piršto antspaudas išlieka visą gyvenimą toks pat. Veido ir balso analizės būdai gali būti atliekami be žmogaus žinios, mat informacijai gauti tereikia kelių sekundžių. Tačiau balso atpažinimo būdas nėra visiškai patikimas, nes galima apgauti panaudojant įrašytą žmogaus balsą. Sudėtingiausia gauti žymą rainelės ir tinklainės skanavimo būdu, nes tam žmogus turi sukoncentruoti žvilgsnį apie 15 sekundžių. Tinklainės būdas pirmą kartą buvo pasiūlytas 1930 metais, o rainelės – 1936, bet pastarasis nebuvo naudojamas iki 1990 metų.

Kai kurie jų visiems žinomi, kiti galbūt pažįstami iš fantastikos filmų. Tačiau kaip ten bebūtų – jie visi egzistuoja ir yra daugiau ar mažiau naudojami. Tiesa, Lietuvoje mes labai prisirišę prie konservatyvių ir itin įspūdingų technologijų nereikalaujančių būdų. Kita vertus, iš dalies priverstinai, nes finansavimu šioje srityje negalėtume pasigirti.

Tiesa, nepapasakojau apie rankos mostą. Kiekvieno žmogaus rankos mostas yra toks išskirtinis, jog gali būti naudojamas identifikaciniais tikslais mobiliajame telefone. Mūsų rankos judesiai skiriasi dėl skirtingos raumenų struktūros, rankos ilgio, individualių judesių, telefono laikymo įpročio ir t.t. Tik paėmus telefoną judesys iškart identifikuojamas ir sulyginamas su įrašytuoju į atmintį.  Šis būdas yra daugiau nei 96 proc. tikslus. Tolesnis logiškas šio metodo žingsnis – telefono valdymas rankų judesiais.  

Nepaisant aprašytų metodų,  mokslas stengiasi surasti vis naujų identifikavimo būdų, kurių apgaulės būdu nepavyktų apeiti.  Be to, dažnai svarbu, jog analizuojamas žmogus apie jo identitetą renkamos informacijos procedūrų nepastebėtų. Čia mokslas žengė labai svarbų žingsnį – pasiūlė identifikaciją atlikti skanuojant smegenų vingius, širdies plakimą, žmogaus eiseną ar sėdėseną. Galima kelis metodus integruoti į vieną ir taip pasiekti patį didžiausią apsaugos lygį. Kita vertus, kol kas šie būdai labiau naudojami komerciniuose projektuose. 

Gerai jau, gerai, aš ir pats nelabai tuo tikiu, bet rašo „Popular Science“, o tyrėjai remiasi bandymų rezultatais. Ir fizikos čia nelabai yra, nors fizikos dėsniai, be abejo, veikia. Taigi, kalbame apie paprasčiausią sportininkų dantų apsaugos įtvarą, kurį naudoja daugelio rizikingų sporto šakų atstovai – pradedant boksininkais ir baigiant krepšininkais. Paprasčiausias jis buvo iki tol, kol pasirodė tikras technologijų triumfas – „Pure Power Mouthgard“, arba, tiesiog GALINGA apsauga. Ir galia čia ne pačioje apsaugoje, galia žandikaulius valdančiuose raumenyse. PPM tą galią išlaisvina.

Suprantu, kad skamba, na, keistokai, bet klausykite toliau. Taigi, Rudger‘io universiteto tyrėjai patikino, kad dantų naujoji dantų apsauga tiesiog neįtikėtinai pagerina atletų rezultatus. „Populiarmokslis“ juokauja, kad dabar belieka sulaukti pasaulinės antidopingo asociacijos draudimo naudoti tokį įtvarą. Testuose dalyvavo 22 sportininkai, kuriems PPM apsauga padėjo gerokai aukščiau pašokti iš vietos, o specialus testas parodė, kad tiems, kurie naudojosi PPM, gerokai išaugo pikinė jėga didžiausio apkrovimo metu.

Juokingiausia, kad pats plastiko gabalas čia niekuo dėtas. Jis tiesiog išlietas taip, kad jo forma padeda atpalaiduoti apatinio žandikaulio valdymo raumenis. Įprastai šie raumenys yra prisitaikę prie mūsų valgymo būdo, kai apatiniai ir viršutiniai dantys prasilenkia, nes maistą tenka plėšyti ir malti. Dėl šios priežasties, apatinio žandikaulio raumenys nuolat laiko atitraukę žandikaulį atgal. PPM forma tokia, kad jis šiek tiek pastumia apatinį žandikaulį į priekį ir žemyn, o raumenys atsipalaiduoja. Tinkama padėtis randama žandikaulio raumenis veikiant silpna elektros srove ir fiksuojant raumenų būseną elektromiografu.

Apsaugos gamybos procedūra trunka apie pusantros valandos ir ją atlikti gali tik itin aukštos kvalifikacijos dantistai.

PPM kūrėjai tikina, kad papildomos galios generavimas žandikauliuose yra daug kartų teoriškai aprašytas medicininėje literatūroje, todėl tik tokiems fizikams kaip aš skamba pernelyg egzotiškai. Specialistai primena, kad geriausias visų laikų krepšininkas Michaelas Jordanas lakstė iškišęs liežuvį. Todėl, kad buvo šiaip išsižiojęs? Nė velnio. Taip jis atpalaiduodavo žandikauliuose slypinčias galias.

Beje, toks plastiko gabalėlis kainuoja 1600 dolerių, todėl nenuostabu, kad dideliais pardavimais jo kūrėjai kol kas pasigirti negali.