Seereich Aquatropolis
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Arthur Simmons
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RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 02.12.2019 um 23:58 Uhr)
Handlung
tritt vom Pult zurück und verlässt langsam die Tribüne
RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 21.11.2019 um 23:35 Uhr)
Handlung
beschließt die Tatsache dass Asai mal wieder nicht ohne unterschwellige Drohungen ausgekommen ist nicht weiter zu kommentieren

Gibt es weitere Fragen?
RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 19.11.2019 um 00:51 Uhr)
Eine exakte Prognose ist in der Hinsicht schwierig.

Der aktuell verfügbare Prototyp erreicht wenig mehr als das Konzept an sich zu demonstrieren und wurde unter suboptimalen Rahmenbedingungen geschaffen wodurch er nicht die Höhe der aktuellen technischen Möglichkeiten ausschöpft. Um eine Orientierung in unbekannter Umgebung zu ermöglichen müsste die Sehschärfe noch auf etwas mehr als das doppelte der aktuellen Leistungsfähigkeit gesteigert werden aber ich bin tatsächlich sehr zuversichtlich dass bereits das nächste Labormodell diese Grenze überschreitet und damit eine sinnvolle Anwendung erlaubt.

Erweiterungen des Leistungsumfangs wären tatsächlich bereits an diesem Punkt möglich. Einer der Vorteile eine Kamera als Input zu verwenden ist der dass der Funktionsumfang sich leicht erweitern lässt. Die Möglichkeit zwischen Hell/Dunkel Sicht und einer einfachen Wärmesicht wechseln zu können wäre relativ einfach umsetzbar um ein Beispiel zu nennen.

Um in den Bereich halbwegs normaler menschlicher Sehschärfe zu gelangen müssten wir den aktuellen Prototypen um den Faktor 10 verbessern. Normalerweise würde ich ausgehend vom aktuellen Stand dafür ein paar Jahre veranschlagen aber es steht zu hoffen dass sich diese Entwicklung mit Zugang zu den Forschungseinrichtungen des Seereichs und den letzten Forschungsergebnissen auf relevanten benacharten Gebieten deutlich steigern lässt.

Vom Abschluss der Grundlagenforschung zum marktreifen Serienmodell vergehen üblicherweise 10 bis 40 Jahre je nachdem wie innovationsfreudig oder konservativ das jeweilige Feld ist oder aufgrund bestimmter Erwägungen sein muss. Die Grundlagenforschung für Retina-Implantate liegt inzwischen allerdings 20 bis 30 Jahre zurück also scheint eine marktreife Version innerhalb der nächsten 10 Jahre selbst bei vorsichtiger Schätzung nicht unrealistisch. Wann genau hängt unter anderem davon ab wieviel Aufwand in das Projekt gesteckt wird. Im Falle von medizinischen Implantaten sind Patientenstudien mit Vorserienmodellen verschiedener Entwicklungsstufen allerdings in der Regel in dieser Zeit bis zur Marktreife schon mit eingeschlossen.

SimOff
Die aktuellste Information die ich auf die Schnelle finden konnte ist dass Stand 2019 in den nächsten 3 - 5 Jahren mit einer Marktzulassung eines bionischen Auges gerechnet wird (Brillenmontierte Kamera + Retinaimplantat). SimOn war die Hephaistosgemeinschaft zu lange isoliert als dass sie komplett auf der Höhe der aktuellen Technik sein können (Arthurs Prototyp ist ungefähr auf dem Stand einer Versuchsstudie von 2012 die ich im Netz gefunden habe) aber sobald sie einmal Zugang zu wirklich modernen Forschungseinrichtungen haben, sollten sie den Rückstand relativ schnell ausgleichen. Mit unserer üblichen Vorgehensweise den aktuellen Stand der Technik + Ausblick auf die nahe Zukunft zu verwenden, sollte es eigentlich kein Problem sein die Fertigstellung eines Modells mit halbwegs interessanten Leistungsparametern zeitnah zu simmen.
RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 17.11.2019 um 17:26 Uhr)
Bisher wurden lediglich die Bipolarzellen der Netzhaut als Schnittstelle genutzt um die Verarbeitungskapazitäten des biologischen Systems soweit möglich mitzunutzen. Die Alternative wäre die Verlagerung der Schnittstelle an den Sehnerv was beim aktuellen Stand der Forschung ohne weiteres technisch möglich ist, im Vergleich mit der Variante eines subretinalen Implantats jedoch noch zu einem deutlichen Informationsverlust führt. Sollte in Zukunft eine detailliertere Nachbildung der Informationsverarbeitung in der Netzhaut gelingen, wäre die Umsetzung des hier beschriebenen Konzepts als in einem einzelnen Implantat integriertes Gesamtsystem denkbar. Dieses würde dann ähnlich wie ein klassisches non-funktionales künstlichen Auge eingesetzt. In der längerfristigen Weiterentwicklung könnte ein solches System dann mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet werden die das Leistungsvermögen des biologischen Systems nicht länger nur nachahmen sondern übertreffen.

Meine Damen und Herren, ich danke ihnen für ihre Aufmerksamkeit.

Gibt es Fragen?
RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 17.11.2019 um 17:21 Uhr)
Ein Prototyp wurde bereits vor einer Weile fertiggestellt und getestet. Beim aktuellen Entwicklungsstand können nach Implantation des bionischen Systems Helligkeitsunterschiede und damit Formen von Objekten wahrgenommen werden. Die bisher erreichte Sehschärfe lag dabei bei etwa 0,04'. Zum normalen Lesen wird eine Mindestsehschärfe von 0,4'. die Grenze für die Fähigkeit zur selbständige Orientierung und Navigation in einer unbekannten Umgebung, liegt etwa bei 0,1'. Die aktuell erreichbare Leistungsfähigkeit des Systems genügt folglich um Blindheit soweit zu beseitigen, dass Patienten ein Auffinden und Unterscheiden von Objekten in ihrer unmittelbaren Umgebung ermöglicht wird, ist jedoch noch nicht geeignet sie von der Notwendigkeit menschlicher Unterstützung zu befreien. Natürlich steht zu erwarten, dass sich die Leistungsfähigkeit des Systems mit zusätzlichem Entwicklungsaufwand noch deutlich steigern lässt. Insbesondere die Sehschärfe ist im wesentlichen eine Frage der Anzahl an Stimulationselektroden die im Array zur Weitergabe an den Sehnerv untergebracht werden können und der Auflösung mit der das Kamerabild umgerechnet wird. Letzteres ist eine Frage der Prozessorleistung und stellt das kleinere Problem dar und was den ersten Punkt angeht… Auch die Mikroelektronik macht rasche Fortschritte doch selbst ohne diese hat die Kopplung einer Kamera statt eines Arrays aus Photozellen mit den Stimulationselektroden den Vorteil dass sie in der räumlichen Anordnung der Systemkomponenten etwas freier sind solange sie nur den Anschluss an die Nervenenden in der Netzhaut korrekt ausführen.
RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 17.11.2019 um 17:19 Uhr)
In einer vereinfachten Variante kann, sofern Linse und Hornhaut noch intakt sind, ein Photodioden-Array direkt an der Netzhaut mit einem Array von subretinal implantierten Stimulationselektroden gekoppelt werden. Diese Variante verringert die Komplexität des bionischen Systems erfordert jedoch trotzdem einen subretinalen Eingriff um die Nervenenden der Netzhaut als Schnittstelle nutzen zu können und hat in meinen Augen ein geringeres Potential in Hinblick auf die erreichbare Auflösung und die zukünftige Weiterentwicklung. Wie sieht also meine favorisierte Lösung aus?

Nun, in der von mir bevorzugten Variante werden Lichtsignale über eine Kamera aufgenommen. Diese könnte grundsätzlich als externes Gerät zum Beispiel in einer Brille angeschlossen werden, um die natürliche Beweglichkeit des Auges nutzen zu können ist der Ansatz einer Implantation im Raum der Hornhaut und vorderen Augenkammer jedoch vielversprechender. Das von dieser Kamera erzeugte Bild wird dann in einer Prozessoreinheit in eine äquivalente Lichtverteilung die sich auf der Netzhaut ergeben würde umgerechnet und in dieser Form an ein, mit den intakten Nervenenden in der Netzhaut verbundenes, Array von subretinal implantierten Stimulations-elektroden weitergeleitet. Durch die Stimulationselektroden werden die elektrischen Signale über die in der Netzhaut liegenden Nervenenden in den Sehnerv geleitet und können, dadurch dass sie durch die Prozessoreinheit aus dem Kamerabild bereits in die erwartete Form übertragen wurden, im Gehirn direkt als Bilddaten interpretiert werden. Die Energieversorgung erfolgt via transdermaler Induktion über eine unter der Haut implantierte Spule.
RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 17.11.2019 um 17:18 Uhr)
Ich gehe davon aus sie alle sind mit dem Aufbau und der Funktionsweise des menschlichen Auges zumindest in Grundzügen vertraut. Einfach ausgedrückt wird Licht über eine Linse auf die Netzhaut fokussiert wo es durch lichtempfindliche Zellen in elektrische Signale umgewandelt wird die über den Sehnerv ins Gehirn weitergeleitet und dort interpretiert werden. Schädigungen der Netzhaut durch degenerative Erkrankungen oder Unfälle, diejenigen unter ihnen die sich auf Laser spezialisiert haben wissen vermutlich wovon ich spreche, können zu einem Verlust der Sehkraft bis hin zu völliger Blindheit führen. Sofern die Sehnerven und Nervenenden in der Netzhaut voll entwickelt und intakt und die Fähigkeit zur Verarbeitung der durch die Sehnerven weitergeleiteten elektrischen Impulse im Gehirn noch vorhanden ist, lässt sich die Funktion des menschlichen Auges jedoch mit technischen Mitteln nachbilden.

Wie gehen wir dabei vor? Nun, im wesentlichen ähnlich wie es die Natur auch tun würde, indem wir Bilder als räumliche Verteilung von Punkten unterschiedlicher Helligkeit auffassen und diese Informationen in elektrische Signale umwandeln. Es sind dafür verschiedene Lösungsansätze denkbar, die alle ihre Vor- und Nachteile haben.
RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 17.11.2019 um 17:17 Uhr)
Ich danke ihnen, dass sie heute hier erschienen sind. Wie sie alle vermutlich wissen befasst sich die Bionik damit technische Probleme nach dem Vorbild biologischer Funktionen zu lösen. Damit ist sie insbesondere geeignet biologische Komponenten zu ersetzen die durch Unfall, Krankheit oder sonstige Schädigung ihre Funktion nicht länger erfüllen können. Ich beabsichtige ihnen heute das grundlegende Konzept einer möglichen Lösung für ein bionisches Auge vorzustellen.
RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 17.11.2019 um 17:15 Uhr)
Handlung
erwidert das Nicken als er ans Pult tritt und findet es irgendwie amüsant wie Erica vermieden hat ihn als ihren Vater vorzustellen obwohl es vermutlich jedem im Raum der über wenigstens zwei funktionierende Gehirnzellen verfügt klar sein dürfte

Wahrscheinlich schmollt sie jetzt die nächsten paar Wochen weil außer mir niemand einen Beitrag zu der von ihr organisierten Konferenz angemeldet hat großes Grinsen


...

Handlung
wendet sich ans Publikum und räuspert sich kurz
RE: Sondervortrag: Aufbau eines bionischen Auges z...  (Geschrieben am 17.11.2019 um 16:25 Uhr)
Handlung
taucht etwa eine halbe Stunde vor Beginn auf um seine Präsentation auf den Rechner zu übertragen und noch einmal durchzugehen.
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