1. Inhalt
  2. Navigation
  3. Weitere Inhalte
  4. Metanavigation
  5. Suche
  6. Choose from 30 Languages

Наука и техника

Электронная трость для слепых / Испанская студия «Fuore Design»

23.06.2003

Большинство из вас наверняка помнят школьные уроки биологии и рассказы о палочках и колбочках – периферических отростках светочувствительных клеток сетчатки глаза. Палочки – у человека их около 125 миллионов – обладают более высокой чувствительностью и обеспечивают ночное зрение, но лишь в чёрно-белых тонах: недаром ведь говорят, что «ночью все кошки серы». Колбочки – их всего 6-7 миллионов – менее чувствительны, зато позволяют различать цвета. А всего несколько лет назад в сетчатке глаза были открыты светочувствительные клетки ещё одного вида. Даже если вы не увлекаетесь фотографией, вы, конечно, знаете, что прежде чем сделать снимок, фотограф измеряет освещённость и на этой основе выбирает нужную диафрагму. Функцию такого фотоэкспонометра и выполняют светочувствительные рецепторы третьего вида, содержащие белок меланопсин. Доктор Роберт Лукас (Robert Lucas) из Королевского колледжа в Лондоне провёл серию опытов на мышах, лишённых меланопсина:

Большинство людей хорошо знакомы со зрачковым рефлексом. Например, утром, проснувшись, человек идёт в ванную, включает яркий свет, и зрачки сразу сужаются. То же самое происходит и с мышами, если их подвергнуть воздействию яркого света. Так вот, мы измеряли интенсивность зрачкового рефлекса у наших мышей, лишённых меланопсиновых рецепторов. А потом сравнили полученные результаты с реакцией на свет обычных мышей.

Оказалось, что у мышей, не имевших меланопсиновых рецепторов, рефлекс был выражен гораздо слабее. Эта разница была тем значительнее, чем более яркому освещению подвергались подопытные животные. А то, что рефлекс всё же имел место, свидетельствует о том, что он регулируется не только меланопсиновыми рецепторами, – говорит Роберт Лукас:

Пытаясь объяснить реакцию глаза на свет, нельзя, конечно, ограничиваться одним лишь фактором меланопсина. Следует помнить и про палочки, и про колбочки. Зрачковый рефлекс можно понять и объяснить только с учётом всех трёх видов светочувствительных рецепторов. Палочки и колбочки передают информацию об относительно слабом свете, а к ней добавляется информация о ярком свете, поступающая от меланопсиновых рецепторов.

Но, в отличие от палочек и колбочек, меланопсиновые рецепторы не передают визуальную информацию. Они лишь регистрируют освещённость. А это – очень важная функция, – говорит доктор Лукас:

Эта проблема знакома многим: после долгого авиаперелёта через несколько часовых поясов наши внутренние часы сбиваются с ритма. Мы хотим спать или есть в самое невероятное время. А всё потому, что наши внутренние часы застряли в том времени, из которого мы улетели. Но по истечении нескольких дней всё приходит в норму. Видимо, одним из факторов, корректирующих наш биоритм, является яркий дневной свет, регистрируемый меланопсиновыми рецепторами. Получив от них эту информацию, наши внутренние часы подстраиваются под новое местное время.

Следует, впрочем, отметить, что у подопытных мышей доктора Лукаса, несмотря на отсутствие меланопсиновых рецепторов, внутренние часы нарушены не были, и день с ночью они не путали. Правда, им не довелось совершать длительные трансатлантические перелёты.

Говоря о тех или иных нарушениях зрения, мы чаще всего имеем в виду близорукость или дальнозоркость. Реже речь заходит об астигматизме, ещё реже – о цветовой слепоте. Между тем, ничуть не менее важную роль в визуальном восприятии действительности играет так называемое контрастное зрение. Человек может обладать чрезвычайно острым зрением и при этом плохо различать предметы, сливающиеся с фоном. До недавнего времени рутинный визит к офтальмологу не предусматривал проверку контрастного зрения, поскольку эта процедура была связана со значительными сложностями и требовала немало времени. И вот теперь в Высшей технической школе города Йены разработана методика, позволяющая быстро и надёжно проводить такой контроль. Её автор – инженер-оптик Аня Мюллер (Anja Müller) – говорит:

Определяя остроту зрения, мы делаем это при максимальной контрастности. Между тем, на практике далеко не всегда главное – разглядеть мельчайшие детали. Гораздо важнее – вообще увидеть и распознать объект. И вот тут-то нередко оказывается, что острое зрение и хорошее зрение – не обязательно синонимы.

Богатый материал для наблюдений Ане Мюллер дал буфет в её родной Высшей технической школе: здесь белая посуда почти сливается с белой поверхностью столов. Тот, кто ненароком опрокидывает чашку, хотя легко читает без очков мелкий шрифт в газете, почти наверняка страдает нарушением контрастного зрения. Как правило, такое нарушение вызвано катарактой или помутнением стекловидного тела глаза, которые, в свою очередь, могут являться следствием травмы, диабета, а то и просто естественного процесса старения. Аня Мюллер поясняет:

На помутнениях свет рассеивается, накладывается на изображение объекта на сетчатке, и в результате оно становится нечётким, размытым.

Впрочем, к такому же эффекту приводят и поражения сетчатки, вызванные так называемой дегенерацией жёлтого пятна. Это ощущение знакомо любому, кто носит очки: оно возникает, если стёкла загрязнились или сильно поцарапались. Однако и тому, кто очками не пользуется, такой эффект тоже не в новинку: он наблюдается при попадании прямого солнечного света на экран компьютерного монитора. При этом контрастность изображения падает с 80 до 40 процентов, в результате чего разобрать что-либо на экране становится почти невозможно. Именно так воспринимают все окружающие предметы люди, страдающие серьёзными нарушениями контрастного зрения. Однако диагностика этих нарушений, а особенно количественная оценка степени аномалии, до недавнего времени относились к сложным и дорогостоящим обследованиям. В основу методики, предложенной Аней Мюллер, положен ряд графических элементов той самой таблицы, что красуется в кабинете любого окулиста. Речь идёт о так называемых кольцах Ландольта – тонких окружностях, имеющих снизу, сверху, слева или справа небольшую прорезь. Так же, как буквы и цифры, кольца служат для определения остроты зрения, причём они более объективны, потому что их труднее угадать или перепутать. Аня Мюллер говорит:

Начинается измерение с самого маленького кольца, прорезь в котором пациент правильно определил при максимальной контрастности изображения. Затем контрастность постепенно, шаг за шагом, снижается до тех пор, пока количество ошибок при определении местоположения прорезей не достигнет трёх. Таким образом мы устанавливаем первый порог контрастной различительной световой чувствительности. После этого та же процедура повторяется со следующим по размеру кольцом Ландольта, что позволяет найти второй порог контрастной чувствительности. По завершении измерений мы получаем таблицу, из которой следует, какая острота зрения была необходима для правильного распознавания колец при той или иной степени контрастности.

Чем больше должно быть кольцо, чтобы пациент смог разглядеть в нём прорезь при малой контрастности, тем хуже его контрастное зрение. Проведя обширную серию экспериментов, Аня Мюллер составила типовую схему, которая вводится в компьютер, что позволяет врачам получать сопоставимые стандартизованные данные. Но и это ещё не всё:

Важно также, что определение индивидуальных особенностей контрастного зрения может выявить и серьёзную патологию: эта диагностика достаточно чувствительная.

Иными словами, катаракта, диабет или дегенерация жёлтого пятна сетчатки не только ухудшают контрастное зрение, но и как бы выдают себя этим. То есть профилактические проверки контрастного зрения могут помочь диагностировать серьёзные заболевания на самых ранних стадиях.

И всё же каким бы ограниченным или нечётким ни было зрение, оно лучше, чем полная слепота. Взяв за основу принцип эхолокации, инженеры Национального центра научных исследований в Париже разработали своего рода электронную трость для слепых. Этот прибор, названный «телетакт», звуковыми сигналами сообщает пользователю о преградах на его пути.

Низкий ровный тон означает стену прямо по курсу, прерывистые высокие звуки, возникающие при покачивании прибора, указывают на наличие столба перед стеной. Физик Рене Фарси (Pené Farcy) поясняет:

Мы стоим перед стеной, расположенной в 5-6 метрах от нас. Аппарат измеряет это расстояния с помощью лазерного луча и полученный результат представляет в виде звукового сигнала определённой частоты. Чем ближе я подхожу к стене, тем выше становится звук. Когда до препятствия остаётся 30 сантиметров, звук перерастает в сигнал тревоги.

Электронная трость – собственно говоря, никакая не трость. Это небольшой цилиндр размером с толстую шариковую ручку. Прибор весит 200 граммов, легко помещается в кармане и снабжён миниатюрными наушниками. Внутри цилиндра, помимо оптической системы из множества линз, смонтированы миниатюрные датчики и приёмники лазерного и инфракрасного излучения. Прибор питается от двух батареек напряжением в 1,5 вольта. Рене Фарси говорит:

Наличие инфракрасного датчика позволяет пользователю прибора получать общие представления об окружающих его препятствиях, расположенных в некотором отдалении. Наша электронная трость облекает эту информацию в постукивание, пощёлкивание, потрескивание. Примерно так же воспринимает всё окружающее и зрячий: краем глаза, то есть боковым зрением, он фиксирует лишь размытые очертания предметов. Чтобы узнать, что же это за предмет, он должен направить на него взгляд. Слепой поступает практически так же, только вместо взгляда направляет на препятствие наш «телетакт». Ощупав препятствие лазерным лучом, электронная трость генерирует звуки, дающие слепому дополнительную информацию о форме предмета. То есть в нашем приборе сочетаются сразу две технологии, дополняющие друг друга.

Звуки генерирует расположенный внутри «телетакта» специальный микрочип. На сегодняшний день Рене Фарси запрограммировал 32 различных акустических сигнала. Чтобы мысленно преобразовать их в изображение, требуется немалый опыт, который даётся лишь многомесячными тренировками. А тот, кто страдает тугоухостью, может получать информацию в виде механических сигналов, то есть вибрации различной частоты, подаваемой на большой палец руки пользователя. Рене Фарси говорит:

Чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами электронной трости, слепой должен хорошо владеть обычной тростью. Тем более что без неё ему всё равно не обойтись – она необходима, чтобы ощупывать дорогу. Но «телетакт» позволяет получать представление обо всех препятствиях в радиусе до 15 метров. Это впервые придаёт слепому полную автономию. Теперь он может, скажем, один отправиться в супермаркет – раньше это было немыслимо. Точно так же слепой может теперь благодаря лазеру идти следом за другим человеком, сохраняя дистанцию в 2-3 метра и не привлекая к себе внимания. Даже в толпе поведение слепого, вооружённого «телетактом», почти не будет отличаться от поведения зрячего: и тот, и другой вынуждены приноравливаться к движению толпы.

Рене Фарси создавал свой «телетакт» в тесном сотрудничестве с теми, кому он, собственно, и предназначен. Сегодня учёный завершает разработку прибора второго поколения. Усовершенствованный «телетакт» должен обладать способностью отличать тёмное от светлого.

Автомобильная рубрика

Испанская студия «Fuore Design» представила спорткар «XF10», построенный на узлах компании «Jaguar».


«Fuore Design» – это независимая дизайн-студия, принадлежащая австрийцу Эрвину Химмелю (Erwin Himmel), который принимал участие в разработке дизайна моделей «Subaru B11S» и «Mitsubishi Pajero Evolution». «Fuore Design International» была основана 3 года назад в Барселоне. Студия занимается проектированием автомобилей, лодок, бытовой техники и даже мебели. В дизайн-студии работают 25 человек 8 национальностей, которые и реализуют различного рода дизайн-проекты.

Как заявляют создатели, при проработке дизайна «XF10» они пытались придать новинке некоторое стилистическое сходство с автомобилями «Формулы-1». Но этим задачи не ограничивались. Разработчики попыталась перенести самые последние технологии, используемые в гонках «Формулы-1», на обычный спортивный автомобиль.

Эрвин Химмель, инициатор проекта, так говорит о новом болиде:

Техническая природа «Формулы-1» находит отображения в формах «XF10». Посредством этого проекта мы смогли реализовать свой автомобиль мечты.

Название «XF10» расшифровывается очень легко: «X» – это одна из самых легендарных моделей «Jaguar» 50-х годов, буква «F» означает принадлежность спорт кара к «Формуле-1». Число «10» – это количество цилиндров в двигателе. По мнению Химмеля, это число вновь напоминает о «Формуле-1», где применяются именно 10-ти цилиндровые двигатели.

Дизайн автомобиля получился очень красивым и экспрессивным. В облике концепткара отчётливо проявляются мощь и динамизм, присущие автомобилям серии «Grand Prix», но и, вместе с тем, элегантность английского «Jaguar». Фронтальный дизайн «XF10» воспроизводит классический ягуаровский фальшрадиатор. На виде сзади сразу бросаются в глаза 4 выхлопные трубы, расположенные по центру. Длина «XF10» составляет 4 метра 55 сантиметров, ширина – 1 метр 98 сантиметров, а в высоту автомобиль получился 1 метр 21 сантиметр.

Кузов двухместного болида выполнен из углеродистого волокна, благодаря чему его снаряжённая масса составляет всего 1 350 килограммов. Автомобиль передвигается на 21-дюймовых литых колёсных дисках и оснащён 7-литровым 10-цилиндровым двигателем мощностью 640 л.с., установленным по центру шасси. «XF10» разгоняется до 100 километров в час за 3,8 секунды, а его максимальная скорость лежит за отметкой в 336 километров в час. В паре с двигателем работает современная шестиступенчатая коробка передач секвентального типа. Переключение осуществляется посредством кнопок под рулевым колесом.

В центре приборной панели расположен монитор, на который выводится информация с камеры, установленной на стеклянной крыше автомобиля.
Видеокамера записывает также весь процесс прохождения трассы, который потом можно просмотреть на дисплее.

Перспективы «XF10» пока не ясны. Однако, как считают специалисты, компания «Jaguar» подумывает о выпуске эксклюзивного спорткара, который смог бы составить конкуренцию «Ferrari Enzo» и «Porsche Carrera GT». К тому же компания не отрицает и тот факт, что хотела бы видеть автомобиль своей марки в гонках «Формулы-1».