Эта статья была опубликована в новом номере мобильного журнала Slon Magazine —
«Здоровье и медицина будущего».

Все номера нашего журнала можно загрузить бесплатно в AppStore

Бум сервисов и гаджетов для здоровья уже начался: трекеры физической активности и физиологических показателей становятся все точнее, удобнее и популярнее. Впрочем, настоящая революция еще впереди: скоро человек будет окружен интернетом вещей и устройств, которые будут не только оценивать, но и улучшать его самочувствие и силу.

1. Фитнес-трекеры

Jawbone UP, Nike+ FuelBand, Fitbit – тройка самых популярных трекеров, и если вы занимаетесь бегом, то, скорее всего, один из них у вас есть. Jawbone UP появился еще три года назад, в начале моды на измерение собственной активности. Все больше людей увлекаются пересчетом своего движения, сна, еды и вообще всех аспектов бытия в количественные показатели. Движение Quantified Self стремительно набирает обороты, и главным оружием его участников остается фитнес-трекер, который отслеживает перемещения в пространстве, а синхронизированное с ним приложение для смартфона высчитывает, достаточно ли вы занимались сегодня и не много ли съели, чтобы оставаться в подтянутой форме. Больше пока ничего.

Jawbone со товарищи обозначили новый тренд взаимодействия людей и гаджетов: получать информацию о своем здоровье без врача и тренироваться без тренера.

Узкий функционал первой волны фитнес-гаджетов скоро будет исправлен: на их место придут «умные» часы, отслеживающие сердечный ритм и различающие разные виды активностей, а не только ходьбу и бег. В начале этого года компания Samsung уже выпустила часы для любителей спорта – Samsung Gear Fit, с функцией тренера, а Google представила операционную систему для носимых гаджетов Android Wear, благодаря которой создание «умных» часов будет поставлено на поток. Apple не думает отставать: по слухам, уже в сентябре компания отправит в продажу собственные часы iWatch.

2. Медицинский трикодер Scanadu Scout

Свыше $1,5 млн – рекордная сумма, которую собрал медицинский гаджет Scanadu Scout в 2013 году в краудфандинговой кампании на Indiegogo (и еще не менее $10 млн разработчики получили от инвесторов). Scout – это вдохновленный сериалом «Звездный путь» и использующий разработки NASA трикодер, то есть многофункциональный медицинский сканер. Scout выглядит как небольшая шайба: надо приложить устройство на десять секунд к виску, и с помощью встроенного инфракрасного сенсора, гироскопа, микрофона и других датчиков оно определит температуру, пульс, частоту дыхания и уровень кислорода в крови, а затем отправит все данные на смартфон. Дополнительный модуль позволит провести анализ мочи.

Гаджет вызвал бурю положительных отзывов в технологической прессе, но во время производственного процесса вскрылись трудности и недоработки, связанные, по словам разработчиков, с нехваткой времени при создании краудфандингового проекта. Если все будет хорошо, в массовую продажу Scout поступит в начале 2015 года.

Впрочем, это не единственный трикодер, который находится в разработке. Два года назад компания Qualcomm, что специализируется на полупроводниках и беспроводных средствах коммуникации, объявила конкурс Tricorder X PRIZE с призовым фондом $10 млн. В соревновании участвуют свыше двухсот команд, а деньги получат те, кто сделает лучшее устройство для домашнего использования, которое не просто измеряет пульс, но и, например, находит злокачественные новоообразования.

Неясно, насколько окажется выполнима эта задача, однако согласно прогнозам «настоящие» медицинские трикодеры широкого профиля могут стать нормой к 2025 году. Пока же большая часть подобных проектов сталкивается с трудностями. Например, российскому стартапу Healbe в кампании на Indiegogo удалось собрать $1 млн на создание фитнес-браслета GoBe, который умеет отслеживать уровень сахара в крови и подсчитывать количество потребленных калорий. Однако в результате проект вызвал подозрения в мошенничестве, а использованные методы подверглись сомнению.

3. Трекер калорий в микроволновке от General Electric

Инженеры General Electric тоже держат нос по ветру и пытаются втиснуть в тренд здорового питания даже микроволновку – они разработали технологию, которая позволяет оценить калорийность еды, попадающей в печь. Для этого используются слабые микроволны – их мощности недостаточно для того, чтобы обработать пищу, но хватает, чтобы определить содержание жира и воды. Правда, пока прототип технологии годится лишь для однородных блюд, например супов-пюре. В будущем технология может быть внедрена в пользовательские микроволновые печи, но точные сроки неизвестны.

4. Медицинские платформы Apple HealthKit / Google Fit

Главная проблема современных гаджетов – их несовершенство: несмотря на подробную визуализацию собранных фитнес-трекерами данных в приложениях, простой владелец браслета не всегда понимает, как можно использовать полученную информацию и какие параметры оказывают наибольшее влияние на самочувствие. К тому же живой и дорогостоящий фитнес-инструктор мотивирует к тренировкам в отличие от электроники на руке. Максимум мотивации, на которую способен браслет, – это легкий удар током в наказание за срыв дедлайнов, как у трекера Pavlok, но это функция для совсем уж тонких ценителей.

К концу 2014 года Apple и Google намерены восполнить недостатки трекеров, запустив собственные медицинские платформы HealthKit и Google Fit. Фитнес-платформы помогут пользователям и их лечащим врачам лучше анализировать изменения самочувствия. Apple и Google создают единые площадки для медицинских сервисов: теперь различные устройства (и медицинские гаджеты, и «умные» бытовые приборы) смогут взаимодействовать между собой и делать выводы на основе общей информации. А единый трикодер, умеющий одновременно подсчитывать много параметров, оказывается не обязателен. У пользователя будет выбор: купить одно дорогое и универсальное устройство или несколько простых и дешевых – под свои потребности.

У вас есть отдельные трекеры бега, сердечного ритма и калорий? Теперь они смогут обмениваться между собой данными. Допустим, ваш домашний спектрометр определит, что вы съели слишком много за обедом, поэтому он отправит данные о калориях браслету, и Jawbone предложит вам пойти прогуляться дольше обычного. Несложно представить и сервисы, которые станут использовать данные, агрегированные HealthKit и Google Fit, – например, это может быть «умная» доставка еды, которая сравнивает ваши физические данные, нагрузки, самочувствие и составляет персонализированную диету на каждый день.

5. «Умная» одежда Athos

После запуска платформ Apple HealthKit и Google Fit мы увидим целую волну новых форм носимых трекеров. Это будут не только браслеты и часы, но и, например, Athos – спортивный костюм-тренер, который анализирует активность во время тренировок и в режиме реального времени сообщает владельцу о его физическом состоянии. Костюм состоит из эластичной футболки и шортов, оснащенных разветвленной системой чувствительных сенсоров. С помощью электромиографии (метод регистрации электрической активности мышц) костюм целиком просматривает основные мышцы спортсмена и передает обработанные данные приложению на смартфоне. Пользователь может узнать информацию о своем сердечном ритме, дыхании и даже уровне молочной кислоты в мышцах (насколько точно будет определяться последний показатель, представить сложно). Приложение также сообщает, какие мышцы нагружены, а какие простаивают во время тренировки, и советует сменить упражнение. Athos – настоящая новинка: предзаказ гаджета начался 12 августа 2014 года, а у первых покупателей он окажется осенью. «Умная» одежда выглядит настолько удачно, что компания-производитель уже получила $12 млн инвестиций.

6. Гибкая электроника MC-10

Гаджеты следующего поколения будут миниатюрнее и иногда буквально будут врастать в кожу владельца. Год назад исследователи медицинского стартапа MC10 разработали сверхтонкие электронные схемы, которые можно напечатать на коже (или даже поместить внутрь мышечных тканей). Они в пять раз тоньше человеческого волоса, без проблем гнутся и не стираются с любой поверхности в течение двух недель. Растяжимая электроника умеет измерять температуру и другие параметры тела, делать электрокардиограмму и электроэнцефалограмму. Технологию можно использовать не только для занятий спортом и диагностики заболеваний, но и для сверхточной доставки лекарств. Крупные производители медицинского оборудования вложили в MC10 $10 млн, также стартап обещает вывести на рынок совместные продукты с Nike уже в ближайшее время.

Одновременно развивается направление «лаборатории на чипах» (LOC) – плоские кристаллы размером в пару квадратных сантиметров, способные проводить несколько лабораторных анализов. В прошлом году исследователи Массачусетского технологического университета создали схему, отсортировывающую лейкоциты из крови и подсчитывающую их количество. Проще говоря, LOC быстро и более-менее точно выдает общий анализ крови. LOC-устройства обрабатывают чрезвычайно малые объемы жидкостей и потому являются безопасными площадками для химических и биологических исследований. К 2018 году LOC-схемы смогут выполнять дорогостоящие и трудоемкие исследования, – например, диагностику ВИЧ и онкологических заболеваний непосредственно у больного.

В течение пяти лет гибкая электроника, гаджеты-татуировки и «лаборатории на чипах» станут обычным делом и мейнстримом медицины.

7. Линзы Google для диабетиков

Очки дополненной реальности Google Glass не единственная разработка тайной лаборатории Google X, планирующей изменить быт человечества. В июле 2014 года компания Google подписала соглашение с фармацевтическим гигантом Novartis (оборот $60 млрд). Вместе они доведут до коммерческого продукта концепцию «умных» линз, отслеживающих уровень глюкозы в слезах. Гаджет для диабетиков может поступить в продажу уже в 2015 году.

И линзы Google, и гибкая электроника отражают общую направленность на минимизацию и незаметность устройств, которые воспринимаются как неустранимые посредники между вашим телом и врачом

8. Автоматический врач IBM Watson

Все вышеперечисленное покажется мелкими брызгами по сравнению с переменами, которые ждут медицину и здравоохранение в результате обучения машин, искусственного интеллекта и анализа больших данных. Если с помощью фитнес-трекеров и гибкой электроники можно наладить автоматический сбор данных, то обучение компьютеров и большие данные позволят автоматически ставить диагнозы.

IBM хочет быть пионером в этой области. С 2011 года компания работает над превращением суперкомпьютера Watson в облачную медицинскую платформу. Первоочередная цель – диагностика рака. Суперкомпьютер потенциально мог бы делать это точнее любого профессора-онколога с сорокалетним стажем, ведь в него можно вложить больше информации о раке, чем человек способен прочесть за всю жизнь. В начале прошлого года в память суперкомпьютера уже загрузили несколько миллионов страниц научных публикаций и 600 тысяч медицинских заключений, анализируя которые Watson сможет выносить собственные решения. Каждый день суперкомпьютер поглощает новые объемы информации, и в пределе облачная платформа будет хранить все опубликованные медицинские данные на планете. Гипотетически это позволит найти повторяющиеся, но забытые открытия или придумать нетривиальные способы лечения заболеваний.

Использование облака дает сразу несколько преимуществ. С одной стороны, Watson точен, и с каждым годом он будет становиться лишь лучше: обычно точность назначения оптимального лечения после диагностирования рака легких составляет не более 50%, а у Watson – уже 90% благодаря анализу генетической информации пациента и малейших деталей в истории болезни. Его ответы не зависят от внешних факторов, и в отличие от человека каждому набору симптомов компьютер сопоставит одно и то же решение, что позволит избежать врачебной ошибки. С другой стороны, суперкомпьютер сможет обеспечить очень дешевую диагностику заболеваний по всему миру: в каждой больнице достаточно создать клиентский модуль, который поставит принятие решений на поток.

Главная проблема Watson – дороговизна создания и обучения машины. Над проектом когнитивной системы с 2007 года работают 500 инженеров IBM, в суперкомпьютере почти 3000 процессорных ядер и 15 терабайт памяти, но по-настоящему он будет готов к работе еще через пару лет, а массовое коммерческое использование системы начнется лишь в конце десятилетия.

IBM так уверены в успешном будущем решения, что с 2008 года даже создавали специальный процессор TrueNorth, который устроен по принципам работы человеческого мозга: его транзисторы имитируют нейроны и синапсы. Этот чип позволит еще лучше обрабатывать большие данные и точнее ставить диагнозы, с учетом личных особенностей пациента. Всего через три года TrueNorth будет запущен в коммерческое использование и станет вычислительной основой персонализированной медицины ближайшего будущего.

9. Экзоскелет Ekso Bionics

И фитнес-трекеры, и незаметная электроника лишь пассивно собирают информацию от пользователя. Бионические протезы и имплантаты, наоборот, активно делают человека подвижнее и сильнее. И с каждым годом они становятся все технологичнее. Глава группы биомехатроники MIT Хью Герр, потерявший ноги во время несчастного случая в юности, разработал самые современные бионические конечности MIT Biomech, благодаря которым можно танцевать, а еще бегать и прыгать даже лучше, чем это выходит у обычных людей.

Но куда фантастичнее экзоскелеты от компании Ekso Bionics: гаджеты весом 20 килограмм и ценой $100 тысяч позволяют не только поднимать и переносить тяжелые грузы, но также могут вернуть возможность движения парализованным людям.

10. Бионические протезы i-Limb Ultra и Bebionics

Бионические руки i-Limb Ultra и Bebionic, как у «человека-киборга» Найджела Экланда, пока что довольно дороги, стоят больше $30 тысяч. Они умеют считывать мышечные сокращения и по ним определять необходимые движения. Правда, бионические руки все равно отстают от настоящих, и для более точной настройки сложных манипуляций приходится использовать специальное мобильное приложение.

Протезы i-Limb и Bebionic не передают своим владельцам ощущения, но это лишь временная трудность. Другая прорывная технология была создана в начале этого года совместными усилиями ученых Германии, Италии и Швейцарии, придумавшими руку Lifehand 2. Она умеет передавать ощущения от прикосновения к предметам: датчанин Деннис Аабо Соренсен, потерявший левую руку десять лет назад, после экспериментальной операции по вживлению электродов смог с точностью 80 процентов определить форму и мягкость объектов.

11. Бионический протез будущего DEKA Arm

С середины 2000-х американское Агентство передовых оборонных исследовательских проектов DARPA инвестирует в медицинские технологии. Например, в прошлом году агентство создало контактные телескопические линзы, позволяющие переключаться между нормальным зрением и приближенным. Однако самым наглядным примером достижений DARPA является другой протез. Кибернетическую руку DEKA Arm, которая напрямую управляется мозгом и умеет выполнять сложные действия, официально представили в этом мае. На ее разработку DARPA потратило почти восемь лет и $40 млн. Устройство в полной мере позволяет производить обычные бытовые действия, например готовить или открывать дверь ключом. Чтобы избавить владельца от дискомфорта, по весу и физическим характеристикам DEKA Arm полностью повторяет обычную руку. Она передает ощущения и при этом превосходит настоящую конечность в силе и выносливости.

12. Глазные протезы Argus 2

Бионические конечности – это не единственное направление киборгизации человека. Во-первых, исследователи из университетов Мичигана и Род-Айленда создали модель кремниевых искусственных легких BioLung, которые могут заменить поврежденный орган, пока пациент ждет донора . Во-вторых, в прошлом году состоялась первая пересадка искусственного сердца Carmat iHeart, – оно весит втрое больше обычного и рассчитано лишь на пять лет, но это только начало. Наконец, глазной протез Argus 2 уже имплантировали восьмидесяти слепым. Пока что он состоит из 60 электродов, стоит $73 тысячи и лишь незначительно возвращает зрение пациентам, однако очевидно, что со временем он будет становиться все лучше и дешевле.

Согласно прогнозу правительства Канады, уже к 2019 году бионические имплантаты станут массовым явлением, еще через три года с их помощью люди начнут расширять возможности своих органов чувств, а к концу 2020-х улучшение собственного тела с помощью технологичных аугментаций станет нормой. Добро пожаловать в киберпанковскую реальность.