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我們將如何成為生化人和擴展人類的潛能

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    我是麻省理工學院的教授，
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    但我不設計建築物或電腦系統。
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    而是建造人體的部件，
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    能增強人類行走
    和跑步能力的仿生腿。
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    1982 年我在英國遭遇登山事故，
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    由於凍傷造成組織損傷，
    我的雙腿不得不被截肢。
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    在這裡，你可以看到我的雙腿：
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    24 個傳感器，6 個微處理器
    和肌肉腱狀執行器。
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    基本上我膝蓋以下
    是一堆螺母和螺栓。
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    但藉助這種先進的仿生技術，
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    我能跳躍、跳舞和跑步。
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    （掌聲）
  • 0:39 - 0:40
    謝謝。
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    （掌聲）
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    我是個仿生人，
    但還不是個生化人。
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    當我想移動雙腿時，
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    來自中樞神經系統的神經信號
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    通過我的神經
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    激活殘肢內的肌肉。
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    人造電極感應這些信號，
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    仿生肢體中的小型電腦
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    將神經脈衝解碼為
    我所預期的運動模式。
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    簡而言之，
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    當我想要移動時，
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    該命令會傳達給我身體的合成部分。
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    但是這些電腦訊息
    無法傳入我的神經系統。
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    當我觸摸、移動我的合成肢體時，
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    我沒有正常的觸摸、運動的感覺。
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    如果我是一個生化人，
    我就能感受我的雙腿，
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    能通過小型電腦傳訊息
    給神經系統來感受我的雙腿，
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    我相信那會從根本上改變
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    我與合成身體的關係。
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    今天，我感覺不到自己的雙腿，
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    因此，我的雙腿是獨立於
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    頭腦和身體之外的工具。
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    它們不是我的一部分。
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    我相信如果我是一個生化人
    就能夠感受到雙腿，
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    雙腿會成為我的一部分，
    自我的一部分。
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    在麻省理工學院，我們正思考
    神經體現（NeuroEmbodied）設計。
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    在這設計過程中，
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    設計師設計生物體本身，
    肌肉和骨骼，
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    以及合成材料，
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    用來增強神經系統
    和人造物間的雙向交流。
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    神經體現設計是一種
    創造生化人功能的方法。
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    在這個設計過程中，
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    設計師思考的未來技術
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    不再是獨立於頭腦
    和身體之外的無生命工具；
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    而是技術已經被仔細
    整合在我們天性中的未來。
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    在這個世界裡
    什麼是生物，什麼不是，
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    什麼是人類，什麼不是，
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    什麼是天然的，什麼不是，
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    將永遠界線模糊。
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    這未來將提供人類新的身體。
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    神經體現設計將把我們的神經系統
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    擴展到合成的世界，
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    並將合成世界擴展到我們，
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    從根本上改變我們是誰。
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    通過設計生物體
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    來與設計出來的世界溝通得更好，
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    人類將在 21 世紀結束殘疾，
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    並建立增強人類的科學和技術基礎，
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    來增強人類的能力，
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    使之超越先天、生理水平、
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    認知、情感和身體。
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    有很多方法能構建
    不同規模的新身體部位，
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    從生物分子到組織和器官的規模。
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    今天，我想談一個
    神經體現設計的領域，
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    用手術和再生的過程
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    來操縱和雕刻人體的組織。
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    目前截肢的做法
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    自美國內戰以來
    並沒有在根本上改變；
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    它早已過時，
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    鑑於我們在執行器、控制系統
    和神經接口技術方面的巨大進步。
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    一個主要的缺陷是欠缺
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    控制和本體感覺
    動態肌肉間的相互作用。
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    什麼是本體感覺？
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    當你腳踝向上翹時前面的腿肌收縮
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    同時後面的腿肌伸展。
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    當你伸長腳踝時恰恰相反，
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    你的腿後肌肉收縮
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    而腿前肌肉伸展。
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    肌肉伸縮時，
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    肌腱內的生物傳感器
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    通過神經向大腦發送訊息。
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    這就是何以我們不用眼睛看
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    也能夠感受到腳在哪裡。
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    目前的截肢做法打斷了
    肌肉的動態關係，
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    因而消除了正常的本體感覺。
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    因此，一般的義肢
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    不能把義肢在空間的位置訊息
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    反饋給神經系統。
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    因此，病人若不用眼睛觀察
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    就看不到和感覺不到
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    義肢關節的位置和動作。
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    我的腿被用這種
    內戰時期的方法截肢。
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    我能感覺到我的腳，
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    我現在能感覺到的
    是幽靈意識的形式。
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    但當我嘗試移動它們時則動不了。
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    感覺它們像是被困在硬硬的雪靴內面。
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    為了解決這問題，
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    我們麻省理工學院發明了
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    收縮及伸長肌的神經脈衝界面
    （agonist-antagonist myoneural interface），
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    簡稱 AMI。
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    AMI 是一種將殘留的神經
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    連接到外部仿生義肢的方法。
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    AMI 是如何設計、如何運作的？
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    AMI 包括兩塊手術連接起來肌肉，
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    收縮肌連接著伸長肌。
    （agonist/antagonist muscle）
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    當電子訊號觸發收縮肌這邊時，
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    會拉長另一邊的伸長肌。
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    這種肌肉的相互作用
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    會導致肌腱內的生物傳感器
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    通過神經向中樞神經系統發送訊息，
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    發送有關肌腱長度、
    速度和力道的訊息。
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    這就是肌腱本體感覺的工作原理，
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    它是我們人類能夠感知肢體位置、
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    動作和力量的主要方式。
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    被截肢時
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    外科醫生連接殘肢內的這些相對肌肉
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    以形成 AMI。
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    如今可以創建多個 AMI 構造
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    來控制和感覺多個義肢關節。
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    然後將人造電極
    放置在每個 AMI 肌肉上，
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    仿生肢體內的小電腦解碼這些信號
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    來控制仿生肢體上強大的電動機。
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    當仿生肢體移動時，
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    AMI 肌肉前後移動，
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    將信號通過神經發送到大腦，
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    使佩戴義肢的人能夠體驗
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    義肢的位置和動作的自然感覺。
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    這些組織設計的原則
    可實際用在人的身上嗎？
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    幾年前，我 34 歲的好朋友吉姆 · 尤恩，
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    向我尋求幫助。
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    吉姆遭遇了可怕的登山事故，
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    在開曼群島摔下 50 英尺，
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    因繩索沒能拉住他而撞擊地面。
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    他受了許多傷，
  • 7:24 - 7:27
    肺部被刺破，許多骨頭破碎。
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    事故發生後，他夢想要回去爬山。
  • 7:33 - 7:35
    但怎麼辦到呢？
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    答案是生化人團隊，
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    由外科醫生、科學家
    和工程師組成的團隊
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    在麻省理工學院
    重建吉姆以前的攀登實力。
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    隊員馬修卡蒂醫師
    截斷吉姆嚴重受傷的腿，
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    手術地點是波士頓的
    布萊根婦女醫院，
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    使用 AMI 手術程序，
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    他把創建的肌腱滑輪
    連接到吉姆的脛骨上，
  • 8:00 - 8:03
    重新連接對應的肌肉。
  • 8:03 - 8:06
    AMI 程序重新建立了吉姆
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    腳踝肌肉和大腦間的神經聯繫。
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    當吉姆移動他的幻肢時，
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    重接的肌肉以動態配對動作，
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    使本體感受信號
    通過神經傳遞到大腦，
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    所以即使蒙住眼睛，
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    吉姆也會經歷腳踝位置
    和動作的正常感覺。
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    這是手術後吉姆在麻省理工實驗室。
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    我們通過電極連接吉姆的
  • 8:31 - 8:34
    AMI 肌肉與仿生肢體，
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    吉姆很快就學會如何移動仿生肢體，
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    在四個不同的腳踝動作方向移動。
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    我們對這些結果感到興奮。
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    吉姆接著站了起來，
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    發生的事情真的非常了不起。
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    所有中樞神經系統介面
    所導引的自然生物力學，
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    都通過合成肢體呈現
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    無意識、反射的行為。
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    上樓時所有錯綜複雜的腳部位置
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    （掌聲）
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    呈現在我們眼前。
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    這是吉姆走下台階，
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    用他的仿生腳趾伸向下一階，
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    自動展現自然的動作，
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    他甚至不用嘗試移動肢體。
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    由於吉姆的中樞神經系統
    接收本體感受的信號，
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    所以它確切知道
    如何自然地控制合成肢體。
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    現在吉姆的動作和行為
    就像合成肢體是他的一部分。
  • 9:34 - 9:36
    例如，某天在實驗室，
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    他不小心踩到了一卷電氣膠帶。
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    東西粘上你的鞋底時，你會怎麼做？
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    你不會彎腰去取，那太笨拙了，
  • 9:44 - 9:45
    而是會把它抖掉。
  • 9:45 - 9:47
    吉姆正是如此，
  • 9:47 - 9:50
    他在神經連接到肢體後
    幾個小時抖掉它。
  • 9:51 - 9:53
    我最感興趣的
  • 9:53 - 9:56
    是吉姆告訴我們他經歷到的。
  • 9:56 - 10:00
    他說：「機器人成了我的一部分。」
  • 10:00 - 10:04
    吉姆 · 尤恩：我連上
    機器後的次日早晨，
  • 10:04 - 10:09
    女兒下樓來，問我
    成為生化人的感覺如何，
  • 10:09 - 10:13
    我回答不覺得自己是個生化人。
  • 10:13 - 10:17
    我覺得自己的腿回來了，
  • 10:17 - 10:22
    不是我連在機器上，
  • 10:22 - 10:25
    而是機器連到我身上。
  • 10:25 - 10:26
    機器成了我的一部分，
  • 10:26 - 10:29
    很快就成了我的腿。
  • 10:30 - 10:31
    休赫爾：謝謝。
  • 10:31 - 10:34
    （掌聲）
  • 10:34 - 10:36
    通過將吉姆的神經系統
  • 10:36 - 10:39
    雙向連接到他的合成肢體上，
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    實現了神經體現。
  • 10:42 - 10:47
    我推測因為吉姆能夠
    思考和移動合成肢體，
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    能感覺到神經系統中的這些動作，
  • 10:52 - 10:55
    所以義肢不再是單獨的工具，
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    而是吉姆身體不可分割的一部分。
  • 11:00 - 11:04
    由於這神經體現，
    吉姆不覺得自己像個機器人。
  • 11:05 - 11:07
    他感覺他得回自己的腿，
  • 11:07 - 11:09
    得回自己的身體。
  • 11:10 - 11:11
    現在我經常被問到
  • 11:11 - 11:14
    什麼時候我要雙向接上
    合成肢體的神經，
  • 11:14 - 11:16
    什麼時候要成為生化人。
  • 11:16 - 11:19
    事實是我很猶豫要不要成為生化人。
  • 11:20 - 11:23
    在截肢之前我是個糟糕的學生，
  • 11:23 - 11:26
    經常在學校得 D 和 F。
  • 11:26 - 11:29
    截肢後，
  • 11:29 - 11:31
    我突然成為麻省理工學院的教授。
  • 11:31 - 11:34
    （笑聲）
  • 11:34 - 11:37
    （掌聲）
  • 11:37 - 11:42
    現在我擔心，
    一旦神經再次接上義肢，
  • 11:42 - 11:45
    我的大腦就會重新回到
    那個不怎麼聰明的我。
  • 11:46 - 11:47
    （笑聲）
  • 11:47 - 11:51
    知道嗎，沒關係，因為
    我已有麻省理工的終身教職。
  • 11:51 - 11:53
    （笑聲）
  • 11:53 - 11:55
    （掌聲）
  • 11:55 - 11:58
    我相信神經體現設計的範圍
  • 11:58 - 12:01
    將遠遠超出替換肢體的範圍，
  • 12:01 - 12:03
    而會將人類從根本上帶入
  • 12:03 - 12:06
    重新定義人類潛能的領域。
  • 12:07 - 12:09
    在 21 世紀，
  • 12:09 - 12:13
    設計師們會把神經系統擴展為
  • 12:13 - 12:17
    人類能用思想控制
    和感受的強力外骨骼。
  • 12:18 - 12:21
    體內的肌肉可以重新配置，
  • 12:21 - 12:24
    以控制強大的馬達，
  • 12:24 - 12:28
    感受和感知外骨骼的動作，
  • 12:28 - 12:32
    增強人類的力量、
    跳躍的高度和跑步的速度。
  • 12:33 - 12:37
    我相信人類將在 21 世紀
    成為超級英雄。
  • 12:38 - 12:42
    人類也可能將自己的身體
  • 12:42 - 12:45
    延伸到非擬人化結構，例如翅膀，
  • 12:46 - 12:50
    控制和感受神經系統內的
    每一翅膀動作。
  • 12:51 - 12:54
    李奧納多 · 達文西說過：
    「一旦你嘗試過飛行，
  • 12:54 - 12:58
    走在地上時你的眼睛
    將會永遠朝向天空，
  • 12:58 - 13:02
    因為一旦你上去過那裡，
    就會一直想要回到那裡去。」
  • 13:03 - 13:06
    我相信本世紀末將會出現
  • 13:06 - 13:10
    今天的人類所無法辨識的
  • 13:10 - 13:12
    形態和動力學。
  • 13:12 - 13:15
    人類將會飛行並翱翔。
  • 13:16 - 13:19
    吉姆 · 尤恩墜地並嚴重傷殘，
  • 13:19 - 13:22
    但他的眼睛轉向天空，
    總是渴望回歸。
  • 13:23 - 13:26
    事故後，他不僅夢想再次走路，
  • 13:26 - 13:29
    還要回到他所選擇的登山運動。
  • 13:30 - 13:34
    麻省理工學院的生化團隊
    為他造了專門用於垂直世界的肢體，
  • 13:34 - 13:39
    具有完整位置和動作的感覺，
    由大腦全面控制的腿。
  • 13:40 - 13:43
    用這技術，吉姆回到
    開曼群島的事故現場，
  • 13:45 - 13:49
    重建為生化人，再次爬上天空。
  • 13:49 - 13:51
    （浪潮聲）
  • 14:16 - 14:19
    （掌聲）
  • 14:32 - 14:33
    謝謝。
  • 14:33 - 14:36
    （掌聲）
  • 14:36 - 14:40
    先生女士們，吉姆 · 尤恩，
    世界上第一個生化攀岩者。
  • 14:40 - 14:47
    （掌聲）
Title:
我們將如何成為生化人和擴展人類的潛能
Speaker:
休 · 赫爾
Description:

仿生學設計師休 · 赫爾認為，人類很快將會擁有新的肢體，這些肢體將使自然世界和人造世界間的界限永遠模糊。 在這難忘的演講中，他詳細介紹在麻省理工學院開發的創造人體機器人功能的「神經體現設計」。他向我們展示，未來重新定義人類潛能的方式將能夠增強體能 ，也許還能變成超級英雄。 他相信「本世紀末將會出現當前人類無法辨識的形態和動力學。」他預測「人類將會飛行和翱翔」。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
15:13

Chinese, Traditional subtitles

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