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Neues aus der Zukunft

Ein Newsletter mit Meldungen, die vor 5 Jahren Science Fiction waren, und heute nur noch Science sind. Alle paar Wochen neu!

#32: Die mit Brain-to-Text, Hyperloop, künstlicher Photosynthese und verbesserten menschlichen Körpern

25.06.2015

Donnerstagmorgen sind dafür da, um todmüde nach dem nächtlichen Schreiben einer neuen Ausgabe des Newsletters mit dem Kopf in der Müslischale einzunicken, und kurz darauf mit Cerealien und Milch im Gehörgang hochzuschrecken. Ich bin wach! Ich bin wach.

Oh, Zeit fürs Büro.

Bis zur nächsten Ausgabe,
Carlo.

"Brain-to-Text" system converts speech brainwave patterns to text

Artikel bei KurzweilAI — Forschern am Karlsruhe Institute of Technology (DE) und dem Albany Medical Center (NY, USA) ist es gelungen, flüssig gesprochene Sätze anhand von Hirnwellen zu erkennen und in Text umzuwandeln. Die Hoffnung ist, langfristig Menschen wieder eine Stimme zu geben, die aus gesundheitlichen Gründen nicht mehr sprechen können. (Oder in der Zukunft endlich im Kino auch ohne Smartphone in der Hand still zu chatten.)

German and U.S. researchers have decoded natural continuously spoken speech from brain waves and transformed it into text — a step toward communication with computers or humans by thought alone.

Their “Brain-to-Text” system recorded signals from an electrocorticographic (ECoG) electrode array located on relevant surfaces of the frontal and temporal lobes of the cerebral cortex of seven epileptic patients, who participated voluntarily in the study during their clinical treatment.

The patients read sample text (from a limited set of words) aloud during the study. Machine learning algorithms were then used to extract the most likely word sequence from the signals, and automatic speech-to-text methods created the text output. The system achieved word error rates as low as 25% and phone (instances of phonemes in utterances) error rates below 50%.

Der Artikel ist echt lesenswert (mind: blown!). Für alle, die es noch etwas genauer wissen wollen, ist hier der Link zur Studie bei Frontiers in Neuroscience: Brain-to-text: decoding spoken phrases from phone representations in the brain.

Flexible Electronics, Delivered to the Brain via Syringe

Artikel beim MIT Tech Review — Um das Hirn besser zu verstehen, muss man das Hirn besser beobachten. Gar nicht so einfach, wenn man die elektrischen Signale der Neuronen nicht auslesen kann, sind sie doch …die Butter auf …dem Hirn-Brot. (Ugh.) Bisher verwendet die Wissenschaft für derlei Experimente relativ starre Elektroden, die aufgrund ihrer Struktur jedoch sehr invasiv sind. Um diese Situation zu verbessern, haben Forscher an der Harvard University ein hauchfeines Netz entwickelt, dass elektrisch leitet, sich dem umgebenden Gewebe anpassen kann und mit ihm mitwächst, und so filigran ist, dass es über eine Injektion (!) platziert werden kann.

They developed a scaffold-like structure that could support the growth of cells in three dimensions, similar to how it happens in the body, and also house electronic sensors for taking measurements from those cells. That demonstration suggested that the technology was potentially useful for measuring cellular activity. […]

the mesh is composed of nanoscale metal wires and polymers. Tiny electronic devices, such as sensors and electrode stimulators, can be built into it. A scaffold that is a centimeter and a half in width can fold into a size small enough to be injectable through a needle whose diameter is just a few hundred micrometers. Once inside the body, it unfolds to conform to its 3-D environment. When it encounters a ventricular cavity in the brain, for example, it can unfold to fill in the space, bridging the two sides. Over time, neurons integrate with the mesh, providing the opportunity to record from or stimulate many single cells in a given region.

Und je besser das Hirn erforscht wird, desto höher ist die Chance, dass meine Metaphern irgendwann mal besser werden.

The Official SpaceX Hyperloop Pod Competition

Promobild: SpaceX Hyperloop Pod Competition
Promobild: SpaceX Hyperloop Pod Competition

Ankündigung bei SpaceX — Mitte des Monats gab SpaceX bekannt, in Kalifornien einen 1.6km langen Hyperloop-Test-Track1 bauen zu wollen, um interessierten Teams die Möglichkeit zu eröffnen, ihre Hyperloop-Designs auf Herz und Nieren zu testen. Ich finde das Hyperloop-Konzept absolut faszinierend; nicht zuletzt, weil es mich an die Zeichnungen von futuristischen High-Speed-Röhrenbahnen erinnert, die ich in den Beschreibungen der Zukunft in alten Büchern aus den 1950ern und 1960ern gelesen habe. Ah, Retro Future! ♥

Since we first unveiled the idea for a new high-speed ground transport system called the Hyperloop back in 2013, there has been a tremendous amount of interest in the concept. We are excited that a handful of private companies have chosen to pursue this effort. […]

For this reason, SpaceX is announcing an open competition, geared towards university students and independent engineering teams, to design and build the best Hyperloop pod. To support this competition, SpaceX will construct a one-mile test track adjacent to our Hawthorne, California headquarters. Teams will be able to test their human-scale pods during a competition weekend at the track, currently targeted for June 2016. The knowledge gained here will continue to be open-sourced.

Innerhalb der ersten Woche gingen bei SpaceX über 700 Anmeldungen für den Wettbewerb ein.

Hyperloop hat eigentlich nichts mit SpaceX zu tun; das verbindende Glied in dieser Geschichte ist Elon Musk, der das Konzept entworfen hat, und derzeit mehrere Chef-Posten bei SpaceX besetzt.

Neither SpaceX nor Elon Musk is affiliated with any Hyperloop companies. While we are not developing a commercial Hyperloop ourselves, we are interested in helping to accelerate development of a functional Hyperloop prototype.

Fussnoten:

  1. “Der Hyperloop ist ein Konzept für ein Hochgeschwindigkeitstransportsystem, das elektrisch getriebene Transportkapseln mit Reisegeschwindigkeiten von bis zu 1.225 km/h auf Luftkissen durch eine teilevakuierte Röhre befördern soll. Der Unternehmer Elon Musk stellte das Konzept im August 2013 vor. Danach sei es möglich, auf Strecken von bis zu 1.500 Kilometern deutlich schneller als mit dem Flugzeug und gleichzeitig deutlich billiger als mit der Bahn zu reisen.” Danke, Wikipedia.

DARPA thinks it has a solution to Ebola (and all other infectious diseases)

Artikel bei Fusion — DARPA1 arbeitet an endgültigen Lösungen zur Bekämpfung von Ebola und anderen Killern. Ihre Idee? “Temporäre” Gentherapien. 1) Aus dem Blut von Überlebenden werden Antikörper extrahiert. 2) Die “Bauanleitungen” für diese Antikörper werden in DNA oder RNA2 kodiert, welche 3) dann Helfern für Krisengebiete verabreicht wird. 4) Deren Körper baut daraufhin die entsprechende Immunität auf, die ein paar Monate anhält.

[DARPA] is on the verge of a revolutionary way of preventing mass outbreaks of diseases like Ebola. If the system worked, many pandemic scenarios could be crossed off the “How the Apocalypse Could Happen” list. […]

Briefly, [Colonel Dan Wattendorf] explains, DARPA’s system would work like this: powerful antibodies would be isolated from survivors of a communicable disease, and the plans for making those antibodies would be encoded in RNA or DNA, then pumped into people who might come into contact with the disease. The cells in these people’s bodies would suck in the genetic material and start cranking out these high-performing antibodies. Any single human’s immunological innovation could be spread to the rest of humanity, protecting us all. The process would be faster and cheaper than previous methods of making vaccines and it would be widely applicable to all kinds of […] emerging diseases.

Der Artikel gefällt mir, weil er zwar Hoffnung auf Lösungen macht, dabei aber nicht komplett unkritisch ist.

Fussnoten:

  1. “Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ist eine Behörde des Verteidigungsministeriums der Vereinigten Staaten, die Forschungs-Projekte für die Streitkräfte der Vereinigten Staaten durchführt, u. a. auch Weltraumprojekte. Das jährliche Budget beträgt etwa drei Milliarden US-Dollar (Stand 2004).” Danke, Wikipedia.

  2. “Ribonukleinsäure (RNS) ist eine Nukleinsäure, die sich als Polynukleotid aus einer Kette von vielen Nukleotiden zusammensetzt. Im wissenschaftlichen Sprachgebrauch wird Ribonukleinsäure mit der englischen Abkürzung RNA (ribonucleic acid) benannt, oft auch im Deutschen. Eine wesentliche Funktion der RNA in der biologischen Zelle ist die Umsetzung von genetischer Information in Proteine (siehe Proteinbiosynthese, Transkription und Translation), in Form der mRNA fungiert sie hierbei als Informationsüberträger.” Danke, Wikipedia.

Brain-Controlled Bionic Legs Are Finally Here

Artikel bei Popular Science — Die Firma Össur hat bionische Fußprothesen entwickelt, die sozusagen einen direkten Draht zum Hirn ihres Besitzers haben.

For a full decade, Gudmundur Olafsson was unable to move his right ankle. That’s because it wasn’t there. [Olafsson’s amputated lower leg was the delayed casualty of an accident from his childhood in Iceland, when he was hit by an oil truck. “I lived in pain for 28 years,” says Olafsson. “After 50-plus operations, I had it off.” […] For years after the operation he wore a Proprio Foot, a prosthetic with a motorized, battery-powered ankle, sold by the Reykjavik-based company Ossur. […]

But 14 months ago Ossur upgraded his hardware. Now, at age 48, Olafsson can move his right ankle by thinking about it. When the electrical impulse from his brain reaches the base of his leg, a pair of sensors embedded in his muscle tissue connect the neural dots, and wirelessly transmit that signal to the Proprio Foot. Since the command reaches the foot before the wearer’s residual muscles actually contract, there’s no unnatural lag between intention and action.

Kurzer Hinweis auf eine verwandte Story in der zweiten NadZ-Ausgabe: Bionische Beinprothesen. In den knapp 2 Jahren ist Einiges passiert! Supergut.

Nanoscale Semiconductors Offer a New Approach to Artificial Photosynthesis

Artikel bei MIT Technology Review — Die Menschheit ist jetzt offiziell an dem Punkt angekommen, wo sie Nano-Halbleiter mit Bakterien koppeln kann, um eine künstliche Form der Photosynthese einzuleiten.

Researchers at the University of California, Berkeley, say that by combining nanoscale materials with bacteria, they have opened the door to a new way of designing systems that could efficiently turn carbon dioxide, water, and sunlight into useful organic compounds—similar to what plants do through photosynthesis. Down the road, they say, the system could become a commercially viable way to produce high-value chemicals like drug precursors used by the pharmaceutical industry, or to store renewable energy in the form of liquid fuels. […]

The new system is the first one in which semiconductors, which are capable of both capturing solar energy and transmitting electricity to the microbes, have been directly combined with bacteria, says Peidong Yang, a professor of chemistry and materials science at the University of California, Berkeley, and an inventor of the system. Previous similar systems have relied on bulky solar panels to provide renewable electricity […] In this case, semiconducting nanowires capture energy from sunlight and pass electrons to electrotrophic bacteria, which are nestled within the wires. The electrotrophs use the electrons to turn carbon dioxide and water into useful chemical building blocks.

Blueprint for a Better Human Body

Artikel in The Atlantic — Und hier noch ein abschliessender Lesetipp fürs Wochenende. Da gehts um ein Thema, das mich persönlich sehr fasziniert und das sich auch in meinen Ansichten zur Evolution wiederfindet.

More and more amputees, engineers, and prospective cyborgs are rejecting the idea that the “average” human body is a necessary blueprint for their devices. “We have this strong picture of us as human beings with two legs, two hands, and one head in the middle,” says Stefan Greiner, the founder of Cyborgs eV, a Berlin-based group of body hackers. “But there’s actually no reason that the human body has to look like as it has looked like for thousands of years.” […]

What was once an industry bent on replicating the human body exactly, the world of prosthetics has started thinking more creatively about what the human body can be. As technology advances, as engineers start to borrow ideas and designs not just from human biology but from elsewhere, and as prosthetics become less stigmatized, there are all sorts of options opening up. The human body, and what people consider the “normal” human body, can be a whole lot more than what’s biologically possible.

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Carlo Zottmann

Neues aus der Zukunft wird herausgegeben von Carlo Zottmann.
Tel +49 151 651 81827. Zeisigweg 30, 81827 München, Deutschland.
USt-ID: DE260224054. Alle Rechte vorbehalten.

Das NadZ-Titelbild basiert auf "More Power To You!" von Flickr-Nutzer James Vaughan (Lizenz: CC BY-SA 2.0). Verwendete Icons © Entypo (Lizenz: CC BY-SA 4.0).

Ich bin kein Wissenschaftler, nur ein interessierter Amateur, und auch wenn ich alle Zusammenfassungen nach bestem Wissen und Gewissen schreibe, so können sich doch Fehler einschleichen. Wenn ich groben Unfug verzapft habe, lass es mich bitte wissen. :)

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