Neues aus der Zukunft #34: Die mit Biostamps, Organoids, Brainnets und Microbots

Donnerstagmorgen sind dafür da, um sich auf künstliche Intelligenzen zu freuen, die auf Kommando hochinteressante Newsletter zusammenstellen, so dass man selbst nur Aufträge verteilen muss und wieder mehr Schlaf bekommt.

Bis dahin freue ich mich über Eure Mails und/oder Tüüts, und nicht der NadZ-o-Tron 5000. Ich mag Feedback! (Zu den Präferenzen des NadZ-o-Tron 5000 kann ich leider noch keine Aussagen machen.)

Bis zur nächsten Ausgabe,

— Carlo.

A Temporary Tattoo That Senses Through Your Skin

Artikel bei IEEE Spectrum — Flexible Biosensoren, die z.B. Blutdruck messen oder Körperchemikalien in Schweiss anzeigen oder die UV-Belastung der Haut anzeigen können. Hauchdünn, kleben auf der Haut, kommunizieren drahtlos mit Smartphone oder medizinischen Geräten, und lassen sich nach ein paar Tagen wie Pflaster abziehen. Diese “Biostamps” klingen nach Science Fiction, aber wenn sie das wären, würde ich hier nicht darüber schreiben, oder? ;)

Think about your last medical exam. Your doctor checked your pulse, your temperature, your blood pressure, and maybe your blood oxygen. If any anomalies showed up, you may have been sent for further tests—perhaps an electrocardiogram for your heart, a blood test to check for diabetes, electromyography if you were having muscle weakness, or possibly even a polysomnogram at a sleep lab to check for apnea. All of these tests require specialized and costly equipment, trained medical technicians, or invasive pokes.

These tests—and more—could be accomplished by means of sensors so light, durable, and comfortable that you could wear them on your body for weeks at a time. It’s no distant dream: At press time, several sensors developed by members of Rogers’s research team had entered or were about to enter clinical trials in the United States and Europe, and the first commercial versions were expected to become available by the end of this year.

At the limit of Moore’s law: scientists develop molecule-sized transistors

Artikel beim Guardian — Ein internationales Team von Forschern des Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik, der Freien Universität Berlin, den japanischen NTT Basic Research Laboratories und des US Naval Research Laboratory haben den kleinsten Transistor der Welt erstellt: er ist genau 1 Molekül groß, und damit über 40x kleiner als die neulich von IBM vorgestellten Transistoren (die definitiv state of the art sind).

Scientists have created a transistor made up of a single molecule. Surrounded by just 12 atoms, it is likely to be the smallest possible size for a transistor – and the hard limit for Moore’s law.

The transistor is made of a single molecule of phthalocyanine surrounded by ring of 12 positively charged indium atoms placed on an indium arsenide crystal, as revealed in the scientific journal Nature Physics.

Der Molekül-Transistor ist im Augenblick noch ein Labor-Projekt, hat aber mit Sicherheit große Auswirkungen auf das noch in den Kinderschuhen befindliche Feld der Quantum-Computer.

Mini 3D Printed Organs, Beating Just Like Hearts

Artikel bei Singularity HUB — Am Wake Forest Baptist Medical Center’s Institute for Regenerative Medicine ¹ in den USA werden sog. Organoide entwickelt, also Mini-Versionen von Organen wie Herz oder Leber. Diese Organoide ² begannen als Hautzellen, die im Labor zu induzierten pluripotenten Stammzellen umgewandelt wurden.

There’s something almost alchemical going on at the Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. Scientists there have genetically transformed skin cells into heart cells and used them to 3D print mini-organs that beat just like your heart. Another darker organoid fused to a mini-heart mimics your liver.

The work […] aims to simulate bodily systems by microfluidically linking up miniature organs—hearts, livers, blood vessels, and lungs—and testing new drug treatments and chemicals or studying the effects of viruses on them.

Bei Youtube gibts ein kurzes Video solcher “Organoiden” (1:01 min).

Und wer jetzt gern ein aktuelles Beispiel für die Nützlichkeit dieser Dinger hätte, sollte beim MIT Technology Review vorbeischauen: “Brainlike Structures Made from Stem Cells Shed Light on Autism”.

Scientists Demonstrate Animal Mind-Melds

Artikel in der The New York Times — Wissenschaftler in den USA haben in eine Methode entwickelt, die Gehirne mehrerer Tiere miteinander zu synchronisieren. Sie trainierten die Tiere daraufhin, und liessen sie Aufgaben zu lösen, die zu komplex für jeweils ein einzelnes Tier wären. In unterschiedlichen Experimentenreihen zeigten sie anhand von Affen und Ratten, dass es möglich ist, Hirne in Netzwerken anzuordnen.

In a pair of studies published on Thursday in the journal Scientific Reports, the researchers report that rats and monkeys can coordinate their brains to carry out such tasks as moving a simulated arm or recognizing simple patterns. In many of the trials, the networked animals performed better than individuals. […]

The rats learned how to produce synchronized brain activity in response to one of the signals, and unsynchronized activity in the other. Their collective response was correct as often as 87 percent of the time — substantially better than an individual rat learning on its own.

The scientists also found that the brains of three rats could be linked into an information-processing chain. First, they trained one rat to produce the correct kind of brain activity to two different electrical bursts in the brain. Then they linked the first rat’s brain signals to the brain of a second rat.

Im Augenblick ist die Technologie noch invasiv, aber die Forscher denken, dass sie in Verbindung mit sog. “EEG-Tattoos” (siehe IEEE Spectrum, “A Brain-Computer Interface That Lasts for Weeks”) große Anwendungsmöglichkeiten in der Zukunft hat.

Mehr Details zur Studie gibts im New Scientist, “Animal brains connected up to make mind-melded computer”. Und wer es lieber auf Deutsch mag: WIRED Germany, “Digital-Kollektiv: Rattenhirne zu Super-Hirn vernetzt”.

Discover the Chemical Composition of Everyday Stuff… With a Smartphone Camera

Artikel bei Singularity HUB — Spezialisten an der Tel Aviv University haben eine Smartphone-Kamera mit passender Software entwickelt, die hyperspektrale Bilder³ aufnehmen und auswerten kann. Anhand der so gewonnenen spektralen Signaturen lässt sich der chemische Aufbau des fotografierten Objekts bestimmen — aus der Entfernung.

[…] the technology is an intimate combination of innovative hardware and software. The former, a microelectromechanical (MEMS) optical component, is mass producible and compatible with existing smartphone cameras.

The component is a kind of miniature filter that would allow smartphone cameras to take hyperspectral images that record the spectrum of light present in every pixel of the image. Software then creates a spectral map and compares it to a database of spectral “fingerprints” associated with substances. […]

The result? Point a handheld computing device at an object and learn its composition. […]

Die Firma Unispectral, die aus dem Projekt hervorgegangen ist, hat Backing aus der Industrie, die Chance, dass wir die Technologie in ein paar Jahren tatsächlich auf dem Consumer-Markt sehen, ist daher meiner Meinung nach recht hoch. Ob jetzt jeder Mensch ein Smartphone-Spektrometer benötigt, sei natürlich dahingestellt. ;) Aber die generelle Entwicklung ist bedeutsam: Sensoren werden mit zunehmender Geschwindigkeit immer kleiner, immer billiger. Das eröffnet neue Kombinationen und immer mehr Möglichkeiten.

Und der Vollständigkeit halber ist hier noch der Link zur Meldung der American Friends of Tel Aviv University, “Where No Smartphone Has Gone Before”.

Medical Microbots Take a Fantastic Voyage Into Reality

Artikel bei IEEE Spectrum — Roboter kommen nicht zwangsläufig mit Lasern am Kopf, Flammenwerfern und Job-Akquise-Absichten daher, sondern sind manchmal auch einfach nur winzig klein und helfen Ärzten, das Innere des menschlichen Körpers zu untersuchen. Zum Beispiel in der Form von Pillen, die vorn rein und hinten wieder raus kommen:

Medicine is already embracing miniaturization, and some technology now makes its way through the human body without any tether to the outside world. There are, for example, battery-powered gadgets about the size of a large vitamin pill that can snap images of the esophagus, intestine, and colon as they move along.

And in 2012, the U.S. Food and Drug Administration gave Proteus Digital Health, headquartered in Redwood City, Calif., the green light to market a much smaller swallowable technology: a single-square-millimeter silicon circuit that can be embedded inside a pharmaceutical pill.

Andere Projekte haben Prototypen winziger “Greifer” entwickelt, die im Körper Biopsien vornehmen können.

At Johns Hopkins University, in Baltimore, David Gracias and his colleagues have developed microgrippers—star-shaped devices that can measure less than 500 micrometers from tip to tip. The grippers can be made of materials that respond to environmental factors such as temperature, pH, and even enzymes. A temperature-sensitive gripper’s arms will close when exposed to the body’s heat. If placed well, the arms will close around tissue, performing a miniature biopsy.

Such grippers might provide a less invasive way to screen for colon cancer in patients who suffer from chronic inflammatory bowel diseases.

Zu guter Letzt…

Wenn ich die neue NadZ-Ausgabe zusammenstelle, sehe ich oft Stories, die ich interessant finde, zu denen ich aber nichts schreiben möchte. Solche Kurzlinks poste ich täglich auf Twitter (@municode#nadz) und gleichzeitig natürlich auch auf Facebook. Für die tägliche Portion NadZ schaut halt auch zwischen den Ausgaben hin und wieder mal dort vorbei! :)

Hier sind diese gesammelten Links seit der letzten Ausgabe.

Schauen

• 12-min-Vortrag von Joichi Ito vom MIT Media Lab: Why Bio is the New Digital (O’Reilly auf Youtube) Moore’s Law existiert auch in der Biotech-Industrie, aber der betreffende Zeitraum ist nicht 18, sondern 3-4 Monate. Whoa!

Lesen

• Wer Kinder hat, sollte diesen Artikel lesen. Wie bereitet man seinen Nachwuchs am Besten auf die sich komplett ändernde Welt vor? What the Next Generation Needs to Thrive in Exponential Times (Singularity HUB)
• Auch in DE wird geforscht! Wie der Körper den Krebs selbst besiegen könnte (SZ) Spoiler: T-Zellen.
• Cool, wie manche Technologien in einigen Teilen Afrikas gerade abgehen: Africa’s Mobile-Sun Revolution (Recode)
• Artikel vom März 2015: A New Facebook App Wants To Test Your DNA (Buzzfeed News) Gut? Schlecht? Beunruhigend? Tolle Idee?
• Interessanter Artikel über den führenden Molekularbiologen George Church: Evolution under Human Control (Scenario Magazine)
• Ein wilder Statusbericht zu Hirn-Technologie & -Forschung: The Ultimate Interface: Your Brain (Techcrunch)
• 100% Zustimmung, daher Lese-Empfehlung! We need a new version of capitalism for the jobless future (Washington Post)
• Mein Reden: alt heißt nicht gleich “alt”. Are populations aging more slowly than we think? (KurzweilAI)
• Wie geht ein Arzt mit solchen Informationen um? Pregnant Women Are Finding Out They Have Cancer From A Genetic Test Of Their Babies (Buzzfeed News)
• Pro und Contra - ich bin 100% im ersten Camp. Is Immortality GOOD or BAD? (Motherboard)
• Peter Diamandis schaut 10 Jahre zurück: Then and Now: 8 Fun Examples of Exponential Change From the Last Decade (Singularity HUB)
• Ultrasound Shows Promise in Mice for Treating Alzheimer’s (Wall Street Journal). Diskussion dazu auf Reddit.
• Unsere legalen Frameworks müssen der Realität angepasst werden, um auf Roboter und AI vorbereitet zu sein. Our Cyborg Future: Law and Policy Implications (Brookings Institute)

(Notiz zu den Buzzfeed-Links: das ist kein Clickbait, hier handelt es sich um Artikel der Wissenschaftsjournalistin Virginia Hughes, deren Arbeit ich sehr schätze.)