如何成为生化人并扩展人类潜能

仿生学设计师休 · 赫尔先生说, 人类很快就会拥有新的身体，这将永远模糊自然世界与合成世界之间的界线。在一次令人难忘的谈话中, 他详细介绍了 "神经体现设计", 即他正在麻省理工学院开发的创建生化人功能的方法，并向我们展望未来会以一种重新定义人类潜能的方式提升我们人体机能——也许我们会变成超级英雄。 "我相信本世纪末，与今天的我们相比，人类在形态和动力学方面将发生颠覆性的变化。”他说，“人类将会腾飞和翱翔。”

我是麻省理工学院的教授，

但我并不设计建筑或计算机系统。

确切来说，我建造身体部位，

增加人的行走和运行能力的仿生腿。

在 1982年的登山事故中，

因为双腿组织冻伤，
我双腿膝盖以下被迫截肢。

看，这就是我的双腿：

有24 个传感器，6个微处理器
和像肌肉肌腱样的驱动器。

我的膝盖以下就是一堆螺栓螺母，

但是，借助这种先进的仿生技术，

我可以跳跃、 舞蹈和跑步。

（掌声）

谢谢。

（掌声）

我是一个仿生人，
但还不是生化人。

当我想移动双腿时，

中枢神经系统会发出神经信号，

通过神经进行传导，

并激活我残余肢体的肌肉。

人造电极感应到这些信号，

仿生肢体内的小计算机

对我的神经脉冲解码
并进入预期的运动模式。

简言之，

当我想移动时，

这个命令被传达到
我身体的合成部分。

然而，计算机却无法
将信息输入到我的神经系统。

当我触摸和移动我的合成四肢时，

我感受不到正常触摸和运动的感觉。

如果我是生化人，

而且能通过小电脑输入
神经系统的信息而感觉到我腿的存在，

我相信，它将从根本上

改变我与我的合成身体之间的关系。

现在，我无法感受到双腿的存在，

正因为如此，

我的双腿事实上只是独立于
我身体和意志之外的工具而已，

它们根本不是我身体的一部分。

我相信，如果我是生化人
且能感受到双腿的存在，

它们会成为我身体的
一部分、自我的一部分。

在麻省理工学院，
我们正在考虑神经体现设计。

在这个设计过程中，

设计者们设计
人体肌肉和骨骼、生物体本身，

连同合成物们一起，

共同增进神经系统
与所构建世界之间的双向沟通。

神经体现设计是一种
创造生化人功能的方法。

在此设计过程里，
设计者们设想，在未来世界中

技术不再妥协于

与我们头脑和身体分离的、
没有任何生命特征的工具；

未来世界中，技术已被精心整合到

我们人类的天性中；

一个是否是生物、

是否是人、

是否是自然本性的

界限将永远模糊的世界。

未来将为人类提供新的身体。

神经体现设计将我们的神经系统

延伸到合成世界中，

同时也将合成世界延伸到我们体内，

这些都将从根本上改变我们。

通过设计生物体

实现与构建的设计世界
进行更好沟通，

人类将在二十一世纪终结残疾，

并为人类能力的强化

建立科学和技术基础；

在认知、感情和身体方面，
人类能力的提升

将超越先天和生理层面。

有许多方法可以超越常规
来建立新的身体，

从生物分子层面
到组织和器官层面。

今天，我想谈谈
神经体现设计中的一个领域 ，

使用外科手术和再生技术，

对人体组织进行处理和重塑。

自美国内战以来，

截肢规范并没有发生根本性的改变，

随着执行器、控制系统
和神经接口技术的迅猛发展，

原来的截肢规范早已过时。

一个主要的缺陷是
缺少了用来进行控制和本体感知的

动态肌肉间的相互作用。

什么是本体感知呢？

当你弯曲脚踝时，
腿前部的肌肉就会收缩，

同时，腿后部的肌肉则会伸展。

当你伸展脚踝时，
肌肉的作用正好相反。

当腿后面的肌肉收缩时，

腿前面的肌肉就会伸展。

当这些肌肉弯曲和伸展时，

肌肉肌腱内的生物传感器

通过神经向大脑发送信息。

这就是为何我们根本不用看

就能感觉到脚的位置。

目前的截肢范式
打破了这些动态肌肉间的关系，

这样做也消除了正常的本体感知能力。

因此,，一个标准的假肢

无法将假肢在空间中的位置信息

反馈回神经系统中。

病人因而也无法感知和感受到

假肢连接处的位置和动作，

除非自己亲眼看到。

我的腿就是用这个
内战时期的方法截肢的，

我能感觉到我的双脚,，
现在就能感觉到它们的存在，

仅仅作为一种幻影意识。

但是，当试图移动它们时，
我却做不到，

感觉它们像被卡在
坚硬的溜冰鞋里一样。

在麻省理工学院,，
为了解决这些问题，

我们发明了主动肌和
对抗肌肌神经的接口，

缩写为AMI。

AMI 是一种将残肢中的神经

连接到外部仿生假肢的方法。

AMI 是如何设计的，
又是如何工作的呢？

AMI 包括两块通过手术连接的肌肉：

主动肌和与之连接的对抗肌。

当主动肌在电激信号作用下收缩时，

它会伸展对抗肌。

这种肌肉的动态交互作用

导致肌肉肌腱内的生物传感器

通过神经向中枢神经系统发送

有关肌肉肌腱长度、
速度和力量的信息。

这就是肌肉肌腱本体的工作原理，

它也是我们作为人类

感觉和感知四肢位置、
运动和力量的主要途径。

当肢体被截掉以后，

外科医生把残肢内
这些拮抗肌连接起来，

形成AMI。

现在，可以创建多个AMI结构

用于多个人工关节的控制和感知。

然后，将人造电极
放在每块AMI 肌肉上，

仿生肢体内的小计算机
对这些信号解码，

以控制仿生肢上的强力马达。

当仿生肢体移动时，

AMI 上的肌肉来回移动，

通过神经向大脑发送信号，

使佩戴假肢的人能体验到

假肢的位置和运动的自然感觉。

这些组织设计原则
能用于真正的人体吗？

几年前，我34岁的好朋友吉姆 · 尤文

向我求助。

吉姆经历一了次可怕的登山事故。

在开曼群岛上，他下跌了50英尺，

他的绳子没能接住他，
导致他直接撞到地上。

他身上多处受伤，

肺被刺穿、许多骨头都断了。

事故之后，他依然梦想着回到

自己选择的登山运动众，

但这怎么可能呢？

答案就来自于‘’生化人团队‘’，

一个由外科医生、
科学家和工程师组成的团队，

聚集在麻省理工学院
帮助吉姆恢复他以前的攀登能力。

小组成员马修 · 卡蒂博士
在波士顿的布莱根妇女医院

切除了吉姆严重受损的腿，

完全按照AMI 手术步骤进行手术。

他把创建的肌腱滑轮
连接到吉姆的胫骨上，

以重新连接拮抗肌。

AMI 过程重新建立了

吉姆脚踝脚肌肉
和他的大脑之间的神经联系。

当吉姆移动幻肢时，

重新连接的肌肉也动态成对移动，

把本体信号通过神经传送到大脑，

因此，吉姆能体验到
脚踝-脚的位置和运动的正常感觉，

即使蒙上眼睛。

这是在麻省理工实验室中，
手术后的吉姆。

我们通过电极将吉姆的AMI肌肉

连接到仿生肢体上，

吉姆很快就学会了如何移动仿生肢体，

四个不同方向的脚踝-脚均可移动。

大家都对此兴奋不已，
而当吉姆站起来时，

接下来发生的一切则令人惊叹：

所有由中枢神经系统调节的
假体生理发展

经由合成肢体

以一种无意识的反射行为
融合在一起。

上楼时脚步错综复杂的位置——

（掌声）

呈现在我们眼前。

这是吉姆走下台阶，

正伸出仿生脚趾到下一个台阶，

自动地展现自然的动作，

甚至不用有意识地试着移动肢体。

因为吉姆的中枢神经系统
能接收本体感知信号，

所以，它确切知道
如何自然地控制合成肢体。

吉姆活动和做事时，
合成肢体就像他的一部分。

例如，某天在实验室，

他意外地踩到一卷电工胶带上，

当东西粘上到你的鞋底上时，
你会怎么做？

你不会弯腰去取的，
那样显得太笨了，

相反，你会抖掉它。

吉姆正是这么做的，

神经接通肢体仅几小时后，
他就甩掉了胶带！

我觉得最有意思的是，

吉姆告诉我们他当时的感受。

他说：‘’机器已成为我的一部分。‘’

吉姆 · 尤文：
我连上机器后的次日早晨，

女儿下楼来，问我成为
生化人的感觉如何，

我回答说，不觉得自己是生化人，

而是觉得好像是自己的腿回来了。

与其说我连在机器上，

倒不如说是机器连到我身上，

机器已然成为我的一部分，

很快就变成我的腿了。

（掌声）休 · 赫尔：谢谢。

（掌声）

通过将吉姆的神经系统双向连接到

他的合成肢体上，

实现了神经体现。

我推测，因为吉姆能思考
和移动他的合成肢体，

他还能在神经系统内
感受到那些移动，

所以，假肢不再是单独的工具，

而是吉姆的一部分，
整个身体不可分割的一部分。

由于神经体现，
吉姆不觉得自己像生化人。

他觉得就像找回了自己的腿、

找回自己的身体而已。

现在我经常被问到

何时会将我的合成肢体
双向接通神经，

准备何时成为生化人。

事实上，
我很犹豫要不要成为生化人。

截肢前我是个糟糕的学生。

在学校的成绩是 D，常常是 F。

截肢后，

我突然成为麻省理工学院的教授了。

（笑声）

（掌声）

现在我有点担心，
我的肢体一旦接通神经，

大脑会重新回到那个
不太聪明的自己。

（笑声）

不过没关系，你们也知道，
我已是麻省理工学院的终身教授了。

（笑声）

（掌声）

我相信，神经体现设计的范围

将远超替换肢体的范围，

它会将人类带入从根本上

重新定义人类潜能的领域。

在二十一世纪，

设计师们会把神经系统
延伸到强大的外骨骼，

人类能用思想去控制和感知它们。

体内的肌肉可重新配置，

以控制强大的马达，

并感受和感知外骨骼的动作，

进而增强人类力量、
跳跃高度和跑步速度。

在二十一世紀，我相信
人类会成为超级英雄。

人类也可以延伸自己的身体

到拟人化的结构中，如翅膀，

在神经系统内控制
和感受每一个翅膀动作。

达芬奇说过：
“一旦尝过飞行的滋味，

在地上行走时，
你的眼睛依然会看向天空，

因为你曾去过那里，
而且会一直想回到那里。”

在本世纪末，

与今天的我们相比，
我相信人类在形态和动力学方面，

将发生颠覆性的改变。

人类将会腾飞并翱翔。

虽然吉姆 · 尤恩坠地
并严重受伤，

但他的眼睛看着天空，
总是渴望回归。

事故后，他不仅梦想能再次走路，

还梦想回到
他所选择的登山运动。

在麻省理工学院，生化人团队
专门打造了用于垂直世界的特殊肢体，

即由大脑控制、
具有完整位置和动作感觉的腿。

用这种技术，吉姆重回开曼群岛的

事故发生现场，

作为被重建的生化人，
再次向着天空攀登。

（浪涛声）

（掌声）

谢谢。

（掌声）

先生女士们，这就是
第一个生化人攀岩者——吉姆 · 尤恩!

（掌声）