Вакцинували від COVID-19, а 5G досі не ловить? Як працюють чіпи і кому їх уже вживили

Сюжети про чіпування людей під час вакцинації від COVID-19 багато хто сприймає серйозно.

Що ж. Настав час розповісти всю страшну правду про електронні пристрої в людському тілі.

Що таке чіп?

У 1950-ті можна було спроєктувати комп’ютер, але не зібрати його – надто багато дротиків і деталей треба було водночас з’єднати між собою. Настільки багато, що це явище здобуло назву "тиранія кількості", чи "tyranny of numbers". 

12 вересня 1958 року техаський інженер Джек Кілбі  розв’язав цю проблему. Він зібрав модуль без дротів – інтегрований контур (ІС – integrated circuit). Те, що на наших теренах частіше називають мікрочіпом.

Мікрочіп визначають як модуль з напівпровідникового матеріалу. Він може бути сам по собі і виконувати одну функцію, або в купі з іншими чіпами бути частиною складнішого контуру.

Інтегровані контури дозволили збирати складні електронні пристрої і вдосконалювати їхню компактність. Нині в телефонах, ноутбуках, автомобілях, прасках і ракетах – всюди мікрочіпи.

Джек Кілбі згодом створив переносний калькулятор і термопринтер – нинішні платіжні термінали друкують чеки саме за запропонованим ним принципом. У самих терміналах теж купа чіпів, деякі з них ви собі теж можете встановити!

У 2000 році Джек Кілбі став Нобелівським лауреатом з фізики за внесок в розробку інтегрованого контуру, разом з іншими дослідниками й розробниками напівпровідникових технологій.

Зловісна тема вбудованих пристроїв

Одна з книг Біблії, "Одкровення", у 13 главі попереджує про "відмітку Звіра" на руці і чолі, без якої "ні купити, ні продати".

У маленького Енікіна Скайвокера з саги "Зоряні Війни" був чіп, що мав би вибухнути, якщо той спробує втекти з рабства. Невдовзі Енікін чіпу позбувся, але все одно перетворився на кіборга з купою вбудованої електроніки та протезами. Та й взагалі перейшов на темний бік Сили.

У серіалі про секретних агентів "Нікіта", знятому в 1990-ті, всі працівники були чіповані, аби ніколи не щезали з поля зору таємничого й всепроникного "Першого відділу". 

В серіалі-антиутопії "Years and years" юна героїня Бетані імплантувала в пальці телефон.

І не лише серіалами єдиними.

Коли чіпували першу людину

У 1998 році чіпували справжню людину – професора Кевіна Варвіка. 

Це був проєкт "Кіборг 1.0". Рух Варвіка університетським містечком можна було відстежити завдяки чіпу.

У 2017 році австралієць імплантував в руку пожиттєвий проїзний – хоча все одно потім сплатив штраф за безквитковий проїзд.

Чіпизація домашніх тварин теж віддавна стала нормальною практикою. Завдяки скануванню вбудованого чіпу знайденого котика чи лева можна визначити, куди і кому повертати тваринку. 

А в Австралії чіпування худоби – обов’язкове. Добре вміють вживляти чіп саме ветеринари чи майстри пірсингу – тут звичайною ін’єкцію не обійтися. Потрібно зробити розріз в шкірі вставити пристрій, в стерильних умовах.

Нідерландець Мартін Вісмеєр, що працює в біткойновій царині, вбудував в долоні чіпи з ключами та паролями від його криптовалютних профайлів. Невже фантастика втілилася в життя у нас на очах?

Як у кіно не буде. Поки що

У побутовій кіборгізації, так би мовити, використовують передусім радіочастотну ідентифікацію (RFID, Radio-Frequency IDentification) та комунікацію в близькому полі (NFC, Near-Field Communication).

Ці технології діють тільки на малій відстані і потребують з’єднання: коли ніщо не активує RFID чіп, чи не зчитує NFC чіп, діла не буде.

Автономно саме ці чіпи – компактні, дешеві і придатні для імплантації будь-де в тілі – не працюють.

RFID ви бачили, наприклад, в магазинах з одягом, парфумерією чи книгами – непомітні пласкі чіпи запобігають крадіжкам чи допомагають на касах самообслуговування, де не потрібно сканувати штрих-код. 

А друга технологія відома, якщо ви розплачуєтеся телефоном чи безконтактною платіжною картою.

Нині, завдяки вбудованим в тіло, як в перепустку, мікрочіпам можна відчиняти двері, або зберігати паролі чи номери рахунків, запускати кавоварку чи розплачуватися в ресторані. 

Обрати можна лише щось одне, бо обсяг пам’яті чіпу – до кілобайта, і можливе тільки одне ідентифікаційне з’єднання чіпу і пристрою, що його зчитує. 

Інакше кажучи, щоб керувати "розумним будинком" чіпованими руками, спершу треба їх добряче нафарширувати електронікою. 

А щоб підпорядкувати думки людини Біллу Гейтсу, кількаміліметрового пристрою з пам’яттю на кілобайт точно не вистачить.

Інтернет п’ятого покоління (тобто 5G) роздавати теж не вийде – для цього типу інтернет-покриття потрібно багато поєднань, тож компактність і 5G наразі несумісні.

Звідки дефіцит чипів?

На аргументи: "Чому ж світовий дефіцит чипів збігся в часі з початком вакцинації від коронавірусу?" розкажемо, що ж сталося.

Якщо стисло, виробництво чіпів спіткала системна невдача через перешкоди у логістиці та виробництві, і водночас сильний попит.

За даними Асоціації Напівпровідникової Індустрії, продажі мікрочіпів в січні 2021 року сягнули 40 млрд доларів. Але не через вимогу всіх чіпувати – з початком пандемії значно зріс попит на чіпи, адже це складові гаджетів, що допомагають пережити локдаун, як-от ноутбуки, смартфони, ігрові консолі, камери, освітлення тощо. 

США через дії експрезидента Дональда Трампа призупинили продаж чіпів до Китаю. Виробництву чіпів на ключовому для Азії заводі в Тайвані стала на заваді посуха – а для роботи заводу потрібно понад 150 000 тонн води на добу. Завод з виробництва чіпів в Японії згорів,  а в Техасі постраждав через нечувані морози. Як пороблено.

Наразі у виробників гаджетів, автомобілів і навіть побутової техніки – проблеми через дефіцит чіпів.

Не Дарт Вейдер, але майже

У шведського 43-річного інженера Арне Ларссона кілька разів на день зупинялося серце, треба було запускати його адреналіном. І так – пів року, щодня. Це був синдром Адамса-Стокса, коли серце не ладне підтримувати ритм, б’ється рідко, й спиняється.

Прогноз здавався невтішним. Але це був 1958 рік, коли інженери "бавилися" з транзисторами, і уже не перший рік думали над рішенням запуску серця.

Ларссону уже не було особливо чим ризикувати, і він погодився на встановлення інноваційного імпланта, що мав би постійно запускати серцебиття. Серцеві модулятори уже використовували, але вони не були вбудованими в тіло – надто великі. А хірург Аке Зеннінг та лікар й інженер Руне Елмквіст, що уже кілька років розробляли серцеві дефібрилятори, сконструювали компактний прилад, який ритмічно запускав серце електричними імпульсами. 

8 жовтня 1958 року, коли в Швеції поставити перший внутрішній кардіостимулятор, стало початком доби медичних електронних імплантів. Можна сказати, стартом чипізації людства.

Нині "серце на батарейці" уже не дивує. До 2015 року конструкція серцевого генератора пульсу істотно не змінювалася, а в 2016 році створили ультракомпактний бездротовий пристрій. На черзі – запровадження чипів, що не потребують зміни джерел живлення та використовують електричні потенціали серця для генерації нових імпульсів.

У тому ж 1998 році, коли чіпували професора Варвіка, у Відні двом пацієнтам з хворобою Паркінсона в мізки імплантували по два електронних пристрої від Kinetra Neurostimulators. Це значно полегшило їхній стан – руки більше не тремтіли. Ще роком раніше цей метод зареєстрували і дозволили для масового використання в США.

За хвороби Паркінсона в деяких ділянках мозку гинуть нейрони, через що втрачається контроль мозку над рухами. Глибинну нейростимуляцію мозку (deep brain stimulation) роблять переважно так: під ключицю вбудовують прилад, який генерує імпульси та піддається зовнішньому управлінню; від нього під шкірою по шиї та скальпу йдуть електроди, які через просвердлені в черепі отвори потрапляють в глибинні відділи мозку. Як бачите, так просто чіп в мозок не вставити.

Довго стимулятори доводилося регулярно діставати з-під ключиці та міняти батарейку, та за останні роки з’явилася магнітоелектричні матеріали (не електромагнітні), що генерують електричні імпульси потрібної частоти автономно, без заміни акумуляторів. І навіть дротів не потрібно, аби стимулювати потрібні ділянки. Їх збираються вживлювати безпосередньо в мозок.

Такі системи, які можна вбудувати і залишити, переважно працюють за замкненим принципом керування, коли зворотний зв'язок від тіла змушує прилад підлаштувати свою роботу до поточних потреб (closed loop). Це нагадує принцип роботи бойлера, налаштованого на певну температуру – що активніше ми використовуємо гарячу воду, то сильніше бойлер працює на обігрів. 

Коли гарячою водою не користуються, бойлер майже не нагріває. Так і в нейро- та кардіомодуляторах нового покоління, називають їх уже не просто чіпами, а чіпсетами, тобто зібраними комплексами.

Скільки коштує таке чіпування? Вартість вимірюється десятками тисяч євро – зокрема, в Іспанії п’ять років терапії хвороби Паркінсона за допомогою вбудованого нейромодулятора коштують понад 50 000 євро. Водночас традиційні альтернативи "чіпуванню" дорожчі, а саме: постійне введення леводопи в дванадцятипалу кишку – понад 208 000 євро, і трохи більше за 170 000 в разі підшкірних ін’єкцій апоморфіну. 

Навіть за такого цінового контрасту чіпувати мозок досить дорого і непросто.

Глибинну стимуляцію мозку нині використовують не лише в разі хвороби Паркінсона, а й для лікування стійкого до медикаментів обсесивно-компульсивного розладу та епілепсії, синдрому Туретта (коли люди компульсивно лаяться) чи депресивного розладу. З 1997 до 2018 року понад 150 000 людей у світі отримали глибинні нейростимулятори.

Впливати вбудованим пристроєм (читайте – мікрочіпом) можна не тільки на мозок. Популярною та важливою мішенню нейромодуляції є блукаючий нерв, він же vagus. Десята (Х) пара черепно-мозкових нервів блукає тулубом, галузиться і бере участь в регуляції роботи практично всіх внутрішніх органів. 

Чи скорочується кишківник, чи відчуває ситість шлунок, як б’ється серце – на все це впливає блукаючий нерв. Тож лікарі з інженерами придумали різні способи його стимуляції – як ззовні, так і зсередини, за участі вбудованих приладів. 

Наприклад, нейромодуляцію шлунка використовують для лікування важких випадків ожиріння, коли індекс маси тіла більший за 40 кг/м2. Коштує такий пристрій близько 10 000 доларів, і виробляють його комерційно.

Чіпсети, що працюють за замкненим принципом керування, розробляють чи уже застосовують в терапії діабету. Зокрема, для відстеження рівня глюкози крові безпосередньо з блукаючого нерву та для модуляції його роботи і впливу на рівень глюкози.

Існують мікрочіпи-резервувари ліків – вони нагадують гібрид бджолиних стільників та спортивного годинника. Створені за тими ж принципами, що й сенсори руху чи тиску, та мікродзеркала: є анод і катод (плюс і мінус), між якими рухаються електрони, що і створюють електричний струм.

Струм змінює властивості деяких матеріалів, з яких зроблений чіп, і "відбуваються зміни". В разі чіпів-резервуарів "зміни" – це поступове танення оболонки, яка відокремлює ліки й тіло пацієнта. Так рівні дози препарату потрапляють у кров, і не потрібно день у день робити ін’єкції. Якщо вас лякає слово "струм", знайте, що без електричного струму в нас би не билося серце, не працювали би м’язи, очі не бачили би, а мозок був би мертвим.

Такий підхід використовують чи планують застосовувати для хіміотерапії пухлин мозку, лікування ендометріозу, остеомаляції та остеопорозу, діабету та інших станів, коли кількість і регулярність дози ліків критично важлива. На додачу, приймання ліків через імплантований чіп можливе навіть коли людина уже не в стані, щоб пам’ятати деталі власного лікування, чи навпаки – має залежність від ліків і може ними зловживати.

У 2010 році Ян Бургарт невдало пірнув в океан й зламав шийні хребці та пошкодив спинний мозок, і залишився паралізованим нижче плечей. Але здобув шанс рухатися знову – в рамках експерименту Guitar Hero думки Яна про заплановані рухи навчилися зчитувати, і передавати імпульси нервам та м’язам в обхід пошкодженого спинного мозку.

Під час думок про гру певної мелодії на гітарі мозок Яна сканували вбудованим в моторну кору чіпом, потім декодували його імпульси і розклали їх відповідно до рухів, та стимулювали нерви та м’язи. Саме так, за допомогою чипів, приєднаних до мозку і руки, читали думки і командували м’язами.  

При цьому він міг рухати пальцями, але не відчув нічого, адже назад до мозку сигнали не надходили. Це химерне відчуття – власне, його відсутність – тож наразі працюють також і над розробкою пристроїв, що здатні передавати мозкові тактильні відчуття.

Після завершення випробовувань мозкового імпланту Ян знову втратив здатність рухатися, але має надію і чекає на появу комерційних пристроїв, що дозволяють паралізованим людям рухатися і відчувати своє тіло.  

Користуватися рукою-роботом він не хоче, аби не надто  привертати увагу і мати більшу свободу рухів.

І щоб точно вразити наостанок. Органи-на-чіпі  – так називається один з найтоповіших напрямків медицини та інженерії нашої доби. Це біоміметична система, тобто хороша імітація середовища в справжньому органі, де є свої межі, градієнти концентрації різних речовин, поверхня тощо. 

Вони складаються з живих клітин, каналів мікрорідини, системи стимуляції чи постачання ліків та сенсора. 

Органи-на-чіпі планують використовувати як моделі для дослідження хвороб та ліків. Зокрема, в 2019 році дослідники зі Школи медицини в університеті штату Пенсильванія створили око-на-чіпі, здатне моргати, і збираються використовувати прилад-орган для моделювання синдрому сухого ока. Також працюють над вдосконаленням біоміметичних печінки, легенів та нирок. На чіпі, зрозуміло.

Тож, як бачимо, так просто людей не чіпувати, тим паче під час вакцинації. Для цього потрібні інші маніпуляції та пристрої, ніж під час щеплення шприцом з тонкою голкою. Та й те, чим можна масово чіпувати, особливого інтересу не становить: знайти людей значно простіше за геолокацією та ІР, ніж за чіпом, що діє лише на близькій відстані.

Чіпувати так, щоб впливати на роботу мозку чи серця – дорого та складно. Вставити кожному по чіпу за принаймні 10 000 доларів у жодного Біла Гейтса і таємного уряду коштів не вистачить. І не зробиш непомітно, і як слід не спрацює.

Якщо нас і зомбуватимуть, то в старий перевірений спосіб – завдяки популізму і маніпуляціям на телебаченні і фейкам в інтернеті.

Дарія Озерна, біологиня та медична журналістка, для LIGA.Life