Koşmamıza, tırmanmamızı ve dans etmemizi sağlayan yeni biyonikler

Hugh Herr doğanın kendi tasarımından esinlenerek yeni nesil biyonik uzuv, robotik protez üretiyor. Herr 30 yıl önce bir tırmanma kazasında bacaklarını kaybetmiş; şimdi ise, MIT Medya Laboratuvarının Biyomekatronik grubu başkanı olarak, bu konuşmasında inanılmaz teknolojisini . 2013 yılı Boston Maratonu saldırısında sol bacağını kaybeden ve ilk defa TED sahnesinde tekrar dans eden Adrianne Haslet-Davis'in yardımıyla bu hem teknik ve son derece kişisel konuşmasında gösteriyor.

Doğaya bilimin çekici gözlükleriyle

derinlemesine bakıldığında

tasarımcılar, tasarım metodolojisinin

çok temel esaslarını şekillendiren

kurallar, işlemler ve malzemeler,

biyolojik malzemelere benzeyen

sentetik yapılardan

sinirsel işlemleri taklit eden
sayısal yöntemler çıkarırlar.

Doğa tasarımı yönlendiriyor.

Tasarım da doğayı yönlendiriyor.

Genetik, yenileyici tıp

ve sentetik biyoloji alanında

tasarımcılar doğanın öngöremediği veya

ummadığı ilginç
teknolojiler geliştiriyorlar.

Biyonikler biyoloji ve tasarım

arasındaki etkileşimi keşfeder.

Gördüğünüz gibi, bacaklarım biyonik.

Bugün biyonikle bütünleşen

insan hikayeleri anlatacağım.

Elektromekaniklerin
vücuda nasıl bağlandığını

ve vücuda nasıl nakledildiğini,

engel ve beceri,
insan sınırları ve

insan potansiyeli arasındaki

köprünün nasıl oluşturduğunu anlatacağım.

Biyonikler benim fizikselliğimi tanımladı.

1982 yılında, iki bacağım da
dağ tırmanışı kazası sırasında

maruz kaldığım soğuk ısırığına bağlı

doku hasarı nedeniyle kesildi.

O zaman, vücudumu

eksik olarak görmedim.

Bir insanın asla

eksik olamayacağını düşündüm.

Eksik olan teknolojidir.

Yetersiz olan teknolojidir.

Bu basit ama güçlü fikir

ileri teknolojiyi

kendi engelimin ve nihayetinde

diğerlerinin engelini
ortadan kaldırması için

bir göreve çağrı idi.

İşe beni kaya ve buz tırmanışının

dik dünyasına geri döndüren

özelleştirilmiş uzuvlar
geliştirerek başladım.

Vücudumun yapay kısımlarının

şekillendirilebilir olduğunu fark ettim.

Her formu, her işlevi alabilen,

belki de biyolojik kabiliyetin

sınırlarının ötesine uzanabilecek
yapılar yaratmak için

beyaz bir sayfa.

Yüksekliğimi ayarlanabilir hale getirdim.

150 santim kadar kısa veya
istediğim kadar uzun olabiliyordum.

(Kahkaha)

Kendimi kötü, güvensiz hissettiğimde

yüksekliğimi artırırdım,

ama kendimi rahat ve
kendinden emin hissettiğimde,

rekabete bir fırsat vermek için

yüksekliğimi biraz azaltırdım.

(Kahkaha) (Alkış)

Dar, kamalı ayaklar
insan ayağının giremediği

dik kaya çatlaklarına
tırmanmamı sağladı.

Çivili ayaklar ise

dik buz duvarlara

bacak kaslarını yormadan
tırmanmamı sağladı.

Teknolojik yenilikler sayesinde,

sporuma daha güçlü ve iyi döndüm.

Teknoloji engelimi ortadan kaldırdı

ve bana yeni bir tırmanma hüneri verdi.

Genç bir adam olarak, teknolojinin

çok ilerlerdiği bir gelecekte

engellilerin kurtulacağı
bir dünya hayal ettim.

Sinirsel nakillerin

görme engellileri gördüreceği,

felçlilerin dış iskeletlerle

yürüyebileceği bir dünya.

Maalesef, teknolojideki
eksiklikler nedeniyle

engellilik dünyada şahlanmış durumda.

Bu beyfendinin üç uzvu yok.

Mevcut teknolojinin bir ispatı olarak

tekerlekli sandalyeden ayrıldı,

fakat biyonik konusunda
daha iyi işler yapmalı

ve bu seviyede bir
sakatlığı olan kişi için

bir günlük tam rehabilitasyon
sağlamalıyız.

MIT Medya Laboratuvarında

İleri Biyonikler Merkezi'ni kurduk.

Merkezin görevi

geniş bir yelpazede beyin ve

vücut engelleri olan insanlarda

biyomekatronik ve rejeneratif
onarıma imkan sağlayacak

temel bilim ve teknolojik
kabiliyeti ortaya koymaktır.

Bugün, merkezin
çalışmalarına bir örnek olarak

sizlere bacaklarımın nasıl işlediğini,

nasıl çalıştığını göstereceğim.

Dün gece bacaklarımı traş etmeyi unutmadım

çünkü onları göstereceğimi biliyordum.

Biyonikler ileri arayüz
mühendisliği gerektiriyor.

Biyonik uzuvlarımda üç
arayüz bulunuyor:

mekanik, uzuvlarımın

biyolojik bedenime bağlanışı;

dinamik, et ve kemik gibi hareket etmesi;

ve elektriksel, sinir sistemimle

iletişime geçmesi.

Mekanik arayüz ile başlayacağım.

Tasarım alanında, aletleri mekanik olarak

vücuda nasıl bağlayacağımızı
anlayamıyoruz.

Bu günde ve bu çağda,
insan tarihindeki en olgun,

en eski teknolojilerden
biri olan ayakkabının

su toplanmasına neden olması

bana sıradışı geliyor.

Bu nasıl olabilir?

Aletlerin vücudumuza nasıl ekleneceği
konusunda hiçbir fikrimiz yok.

MIT Medya Laboratuvarından

Profesör Neri Oxman'ın
bu şiirsel tasarım işi,

mekana göre değişen
dış iskelet dirençleri

3D modelde renk çeşitliliği ile

burada gösterilmiştir.

İstediğiniz yer ve mekanda

en iyi destek ve esneklik için

hiç rahatsızlık vermeden sert
veya yumuşak olan elbiselerin

olduğu bir gelecek düşünün.

Biyonik uzuvlarım biyolojik bedenime

alt deri biyomekaniğini yansıtan

sertlik çeşitliliği olan

sentetik derilerle bağlı.

Bu yansımayı gerçekleştirmek için

önce biyolojik uzvumun matematik bir

modelini geliştirdik.

Bu maksatla, vücudumun içine bakmak,

çeşitli dokuların geometri ve

konumlarını belirlemek için MR gibi

görüntüleme araçları kullandık.

Robotik araçlar da kullandık.

İşte bu, biyolojik uzuv

etrafında dönen 14-aktüatörlü daire.

Aktüatör gelir, uzvun yüzeyini bulur,

yüksüz şekli ölçer

ve dokularda ilerleyerek

her anatomik noktadaki

doku uyumluluğunu ölçer.

Biz de bu görüntüleme ve robotik verileri

solda gösterilen biyolojik uzvumun

matematiksel tanımlamasını
yapmak için birleştiririz.

Nokta veya boğum demetleri görüyorsunuz.

Her boğumda, doku uyumunu
gösteren renkler var.

Sonra sağda gösterilen sentetik deriyi

tasarlamak için matematiksel

dönüşüm yaptık

ve en uyguna ulaşmak için

vücudun sert olduğu yerde,
sentetik deri yumuşak,

vücudun yumuşak olduğu yerde,
sentetik derinin sert olması gerektiğini

ve bu yansımanın

tüm doku uyumlarında
meydana geldiğini keşfettik.

Bu çerçevede,

giydiğim en rahat biyonik uzuvlar ürettik.

Gelecekte,

elbiselerimiz, ayakkabılarımız,
diş tellerimiz,

protezlerimiz bundan böyle

sanatkar stratejileri kullanılarak değil,

veri odaklı sayısal çerçevelerle
tasarlanıp üretilecek.

Bu gelecekte, ayakkabılarımız

su toplanmasına neden olmayacak.

Bizler ayrıca sentetik
deri içerisine duyarlı ve akıllı

maddeler yerleştiriyoruz.

Bu madde

SRI Uluslarlarası, Kaliforniya
tarafından geliştirildi.

Elektrostatik altında,
sertliğini değiştiriyor.

Yani sıfır voltajda, madde uyumlu.

Kağıt gibi gevşek.

Sonra düğmeye basılınca,
voltaj uygulanır

ve tahta gibi sertleşir.

Bu maddeyi biyonik uzvumu
biyolojik vücuduma bağlayan

sentetik deriye yerleştirdik.

Burada yürüdüğümde,

voltaj yok.

Arayüz yumuşak ve uyumlu.

Düğmeye basılarak
voltaj uygulandığında

sertleşiyor,

biyonik uzva harika bir
manevra yeteneği sağlıyor.

Ayrıca dış iskelet de inşa ediyoruz.

Dış iskelet koşu döngüsünün
doğru bölgelerinde

biyolojik bağlantıları

yüksek darbe ve bozulmalardan

korumak için sert ve yumuşak oluyor.

Gelecekte, hepimiz
koşu gibi genel aktivitelerde

dış iskelet giyiyor olacağız.

Sıradaki, dinamik arayüz.

Biyonik uzuvlarım nasıl
et ve kemik gibi hareket eder?

MIT'deki laboratuvarımda

normal insan fizyolojisinin nasıl dikildiğini,
yürüdüğünü, koştuğunu çalışıyoruz.

Kaslar ne yapıyor

ve omurilik tarafından
nasıl kontrol ediliyorlar?

Bu temel bilim, üretimimizi
harekete geçiriyor.

Biyonik bilek, diz ve kalça üretiyoruz.

Tepeden tırnağa vücut parçaları üretiyoruz.

Giydiğim biyonik uzuvun adı BiOMs.

Neredeyse 1.000 hastaya uygulandı,

bunlardan 400'ü yaralı ABD askeri.

Nasıl çalışır? Topuk çarptığında,
bilgisayar kontrolünde,

sistem sertliği kontrol ederek

yere çarpan uzvun darbesini azaltıyor.

Sonra orta duruşta, biyonik uzuv

kişiyi yürüyüş adımına kaldırmak için

yüksek tork ve güç üretir,

baldır bölgesinde çalışan
kaslara benzer şekilde.

Bu ileri itiş klinik olarak

hastalar için çok önemli.

Evet, solda bir bayanın giydiği biyonik araç

görüyorsunuz --

sağda aynı bayanın giydiği, normal kas işlevini

canlandırmayı başaramayan pasif bir araç --

bu ona herkesin yapabilmesi
gereken şeyleri yapmayı sağlıyor,

ev merdivenlerini
aşağı yukarı gidebiliyor.

Biyonikler ayrıca sıra dışı atletik
becerilere de olanak sağlar.

Burada bir beyefendi
taşlı bir yolda koşuyor.

Bu Steve Martin, komedyen olan değil,

Afganistan'daki patlamada
bacaklarını kaybetti.

Ayrıca, biyolojik uzvu saran

aynı prensipleri kullanarak

dış iskelet yapılarını üretiyoruz.

Bu beyefendinin herhangi bir

bacak durumu, bir engeli yok.

Normal bir fizyolojiye sahip,

yani bu dış iskeletler

kas gibi tork ve güç uyguluyor

böylece onun kasları bu tork ve güçleri

uygulaması gerekmiyor.

Bu insan yürüyüşünü artıran

tarihteki ilk dış iskelet.

Metabolik sarfiyatı önemli ölçüde azaltır.

Artırımı o kadar muazzam ki

normal, sağlıklı bir insan

aleti 40 dakika giydiğinde

ve sonra çıkardığında,

kendi biyolojik bacakları

komik bir şekilde ağır
ve garip hissettiriyor.

Vücutlarımıza eklenen makinelerin

bizi daha güçlü ve daha hızlı

ve daha etkili yapacağı bir yaşta başlıyoruz.

Elektriksel arayüzde devam edersek,

biyonik uzuvlarım nasıl

sinir sistemimle iletişime geçiyor?

Kalan uzuv boyunca elektrotlar

kaslarımın elektriksel atımlarını ölçer.

Bu biyonik uzuvla iletişim halindedir,

yani hayalet bacağımı
hareket ettirmeyi düşündüğümde,

robot bu hareket arzusunu takip eder.

Bu diyagram temel olarak biyonik uzvun

nasıl kontrol edildiğini gösterir.

Biz de eksik biyolojik uzvu modelledik

ve hangi reflekslerin meydana geldiğini,

omurilik reflekslerinin kasları

nasıl kontrol ettiğini

ve bu becerinin biyonik uzvun çiplerine

nasıl yerleştirileceğini keşfettik.

Sonrasında yaptığımız şey,

sinirsel sinyal ile
reflekslerin hassasiyetini

modellenmiş omurga
refleksini ayarladık.

Böylece kalan uzvumdaki
kaslarımı gevşettiğimde

çok az bir tork ve güç elde ediyorum

ama kaslarımı ne kadar kasarsam

o kadar fazla tork oluyor

ve koşabiliyorum bile.

Ve bu sinirsel komuta
altında ilk koşu gösterimi idi.

Harika hissettiriyor.

(Alkış)

Bir adım ileri gitmek istiyoruz.

Aslında, insani ve biyonik harici uzuv

arasındaki boşluğu kapatmak istiyoruz.

Sinirleri, kesilen sinirleri

kanallar ya da
mikro-kanal dizileri yoluyla

geliştirdiğimiz deneyler yapıyoruz.

Kanalın diğer tarafında

sinir hücrelere bağlanır,

deri ve kas hücrelerine.

Motor kanallarında kişinin

hareket etme isteğini hissedebiliriz.

Bu da kablosuz olarak
biyonik uzva gönderilebilir,

sonra biyonik uzuvdaki sensörler

komşu kanallarda,
duyusal kanallarda

dürtüye çevrilebiliyor.

Yani, bu tam olarak geliştirildiğinde

ve insanlar için kullanılabildiğinde,

benim gibi insanlar
sadece et ve kemik gibi

hareket eden sentetik
uzuvlara sahip olmayacak,

tam olarak et ve kemik gibi hissedecek.

Bu video Lisa Mallette'nin
iki biyonik bacak

takıldıktan hemen sonraki
durumunu gösteriyor.

Hakikaten, biyonikler insanların

yaşamında derin farklılıklar yaratıyor.

(Video) Lisa Mallette: Aman Tanrım.

Aman Tanrım, inanamıyorum.

Gerçek bacaklarım varmış gibi.

Koşmaya başlama.

Man: Şimdi dön

ve aynısını yürüyerek yap.

Kalk, topuklarından parmak uçlarına yüksel,

normalde yaptığın gibi yürü.

Tepeye doğru yürümeye çalış.

LM: Aman Tanrım.

Man: Seni yukarı itiyor mu?

LM:Evet! Ben -- Bunu tarif bile edemem.

Man: Seni direk yukarı itiyor.

Hugh Herr: Haftaya -

(Alkış) Teşekkür ederim, teşekkürler.

Teşekkürler. Haftaya,

Medicare ve Medicaid Servisleri
Merkezini ziyaret edeceğim

ve MMM'yi uygun kod dili ve

ücretlendirme sağlamaya
ikna etmeye çalışacağım

böylece buna ihtiyacı olan hastalar

bu teknolojiye erişebilecek.

Teşekkür ederim. (Applause)

Hakettiği değeri görmedi fakat

dünya nüfusunun yarısından fazlası

bir çeşit zihinsel, duygusal, duyusal

veya motor rahatsızlıktan muzdarip

ve zayıf teknoloji yüzünden

bu durumlar çoğu zaman sakatlık ve

düşük hayat kalitesiyle sonuçlanıyor.

En temel fizyolojik işlevler

insan haklarımızın bir parçası olmalı.

Her insan istiyorsa,

engelsiz bir hayat yaşama hakkına

sahiptir.

Aşırı depresyon olmayan
bir hayat yaşama hakkına;

görme engelli ise

sevdiğini görme hakkına;

veya uzuv felci veya
uzuv kaybı durumunda

yürüme veya

dans etme hakkına.

Toplum olarak, insanların
engelli olmadığı savını

kabul edersek

bu insan haklarını elde edebiliriz.

Bir insan asla eksik olamaz.

İnşa edilen çevremiz, teknolojimiz

eksik ve engelli.

Biz insanlar, sınırlamaları
kabul etmek zorunda değiliz.

Teknolojik yeniliklerle

engelleri aşabiliriz.

Bu yüzyılda biyonik alanındaki

temel ilerlemelerden hareketle

teknolojik gelişmiş bir
insan deneyimi için

teknolojik vakıflar kuracağız

ve engelliliği sona erdireceğiz.

Bir hikaye ile bitirmek istiyorum,

güzel bir hikaye,

Adrianne Haslet-Davis'in hikayesi.

Adrianne sol bacağını

Boston terörist saldırısında kaybetti.

Bu resim Adrianne ile Spaulding
Rehabilitasyon Hastanesi'nde

tanıştığımda çekildi.

Adrianne bir dansçı, salon dansçısı.

Adrianne dansla nefes alır ve yaşar.

Bu onun ifade şekli. Bu onun sanat formu.

Doğal olarak, Boston terörist saldırısında

uzvunu kaybettiğinde,

dans pistlerine dönmek istedi.

Onunla tanışıp onu
evine bıraktıktan sonra

ben bir MIT profesörüyüm diye düşündüm.

Kaynaklarım var. Hadi ona tekrar
dans etmesini sağlayacak

biyonik bir uzuv üretelim.

Protez, robotik, makine öğrenimi ve

biyomekanikte uzman olan
MIT bilim adamlarını topladım.

Ve 200 günden fazla bir
araştırma sürecinde

dans çalıştık.

Biyolojik uzuvları olan dansçıları getirdik

ve nasıl hareket ettiklerini,

dans pistinde hangi kuvvetleri
uyguladıklarını çalıştık

ve bu verileri

ve dansın temel prensiplerini,
dönüşlü dans kabiliyetini

ortaya koyduk

ve bu bilgileri

biyonik uzuvlara yerleştirdik.

Biyoniklerin tek amacı
insanları daha güçlü

ve hızlı yapmak değildir.

İfadelerimiz, insanlığımız

elektromekaniklere yerleştirilebilir.

Boston terörist saldırısında

bomba patlamaları

3.5 saniye aralıkla gerçekleşti.

3.5 saniyede, suçlular ve korkaklar

Adrianne'yi dans pistinden aldılar.

200 gün içerisinde,
biz onu geri kazandık.

Şiddet eylemleri bizi korkutamayacak

deviremeyecek, alçaltamayacak,
yenemeyecek

veya durduramayacak.

(Alkış)

Bayanlar ve baylar,

karşınızda Adrianne Haslet-Davis,

saldırıdan sonraki ilk
performansını gerçekleştirecek.

Christian Lightner ile dans ediyor.

(Alkış)

(Müzik: "Ring My Bell" Enrique Iglesias)

(Alkış)

Bayanlar ve baylar,

araştırma ekibinin üyeleri,

Elliott Rouse ve Nathan Villagaray-Carski.

Elliott ve Nathan.

(Alkış)