En observant attentivement la nature
à la loupe de la science,
les concepteurs extraient des principes,
des procédés et des matériaux
qui forment la base même des méthodes du design.
Depuis les constituants synthétiques
qui ressemblent aux matériaux biologiques
jusqu'aux méthodes de calcul qui émulent les processus neuronaux,
la nature est le moteur de la conception.
La conception est aussi le moteur de la nature.
En génétique, en médecine régénérative
et en biologie de synthèse,
les concepteurs cultivent de nouvelles technologies
que la nature n'a ni prévues ni anticipées.
La bionique explore l'interaction
entre la biologie et la conception.
Comme vous le voyez, mes jambes sont bioniques.
Aujourd'hui, je vais raconter des histoires humaines
d'intégration bionique,
sur la façon dont l'électromécanique reliée au corps
et implantée à l'intérieur du corps
commence à combler le fossé
entre l'invalidité et la validité,
entre les limites humaines
et le potentiel humain.
La bionique a défini mon physique.
En 1982, j'ai été amputé des deux jambes
à cause de dommages tissulaires suite à des gelures
survenues lors d'un accident d'escalade en montagne.
À l'époque, à mes yeux,
mon corps n'était pas cassé.
Je me disais qu'un être humain
ne peut jamais être cassé.
C'est la technologie qui est cassée.
La technologie est inadéquate.
Cette idée simple mais puissante
a été un appel aux armes
pour faire progresser la technologie
afin d'éliminer ma propre invalidité
et en fin de compte celle des autres.
J'ai commencé par développer des prothèses spéciales
qui m'ont permis de retourner
au monde vertical de l'escalade.
Je me suis rapidement rendu compte que la partie artificielle de mon corps
était malléable,
capable de prendre n'importe quelles formes, fonctions,
une ardoise vierge sur laquelle on peut créer
des structures qui pourraient peut-être s'étendre
au-delà des capacités biologiques.
J'ai rendu ma taille ajustable.
Je pouvais ne faire qu'1,52 m ou être aussi grand que je le voulais.
(Rires)
Donc lorsque je me sentais mal dans ma peau,
que je manquais de confiance en moi, j'augmentais ma taille.
(Rires)
Mais lorsque je me sentais confiant et charmeur,
je diminuais ma taille d'un cran
rien que pour laisser une chance à la concurrence.
(Rires) (Applaudissements)
Des pieds fins et en pointe m'ont permis d'escalader
des fissures rocheuses abruptes
là où le pied humain ne peut se caler,
et des pieds hérissés de pointes m'ont permis d'escalader
des parois verticales de glace
sans jamais ressentir de fatigue musculaire dans les jambes.
À travers l'innovation technologique,
je suis revenu à mon sport plus fort et meilleur.
La technologie avait éliminé mon infirmité
et m'avait permis de nouvelles prouesses en escalade.
Jeune, j'imaginais un futur où une technologie si avancée
pouvait débarrasser le monde de tout handicap,
un monde dans lequel les implants neuronaux
permettraient aux malvoyants de voir,
un monde dans lequel les paralysés pourraient marcher
via des exosquelettes.
Malheureusement, à cause de la déficience de la technologie,
l'infirmité sévit partout dans le monde.
Cet homme a été amputé de trois membres.
Il témoigne de la technologie actuelle,
car il est hors du fauteuil roulant,
mais nous devons faire mieux avec la bionique
pour permettre un jour la réhabilitation complète
à une personne souffrant de ce niveau de lésions.
Au labo média du MIT, nous avons établi
le Centre de bionique extrême.
La mission du centre
est de mettre en avant la science fondamentale
et la capacité technologique qui permettra
la réparation biomécatronique et régénératrice de l'homme
dans un large éventail
d'invalidités cérébrales et corporelles.
Aujourd'hui, je vais vous dire comment mes jambes fonctionnent,
comment elles marchent,
à titre d'exemple de ce que fait ce centre.
Je me suis rasé les jambes hier soir
parce que je savais que j'allais les montrer.
(Rires)
La bionique implique l'ingénierie d'interfaces extrêmes.
Il y a trois interfaces extrêmes dans mes membres bioniques :
mécanique, comment mes membres sont reliés
à mon corps biologique ;
dynamique, comment ils bougent comme s'ils étaient de chair et d'os ;
et électrique, comment ils communiquent avec mon système nerveux.
Je vais commencer par l'interface mécanique.
Dans le domaine de la conception, nous ne comprenons toujours pas
comment relier mécaniquement les appareils au corps.
Ça me semble extraordinaire qu'à notre époque,
l'une des technologies les plus matures, les plus anciennes
dans la chronologie humaine, la chaussure,
nous donne encore des ampoules.
Comment est-ce possible ?
Nous ne savons pas du tout relier les choses à notre corps.
C'est le travail de conception magnifiquement lyrique
du Professeur Neri Oxman au MIT Media Lab,
qui montre les variations spatiales d'impédances d'exosquelette,
que l'on voit ici par la variation de couleur
dans ce modèle imprimé en 3D.
Imaginez un avenir où les vêtements
sont raides et doux là où et quand vous en avez besoin,
pour un maintien et une flexibilité optimale,
sans jamais causer d'inconfort.
Mes membres bioniques sont attachés à mon corps biologique
via des peaux synthétiques
avec des variations de rigidité
qui reflètent la biomécanique des tissus sous-jacents.
Pour atteindre cette imitation,
nous avons développé un modèle mathématique
de mes membres biologiques.
À cette fin, nous avons utilisé des outils d'imagerie comme l'IRM
pour regarder à l'intérieur de mon corps,
pour comprendre les géométries et les positions des différents tissus.
Nous avons aussi utilisé des outils robotiques.
Voici un cercle de 14 mécanismes
qu'on met autour du membre biologique.
Les mécanismes démarrent, trouvent la surface du membre,
mesurent sa forme non chargée,
puis ils poussent sur les tissus
pour mesurer la compliance des tissus.
à chaque point anatomique.
On combine les données de l'imagerie et de la robotique
pour créer une description mathématique de mon membre biologique, ici à gauche.
Vous voyez des points ou nœuds.
À chaque nœud, une couleur représente la compliance du tissu.
Ensuite, on fait une transformation mathématique
pour la conception de la peau synthétique, à droite.
et nous avons découvert que l'optimalité est que
là où le corps est raide, la peau synthétique doit être souple,
là où le corps est souple, la peau synthétique est raide,
et cette imitation a lieu
dans toutes les compliances des tissus.
Avec ce système, nous avons produit les membres bioniques
les plus confortables que j'ai jamais portés.
Il est clair que dans l'avenir,
nos vêtements, nos chaussures, nos atèles,
nos prothèses, ne seront plus conçus
et fabriqués en utilisant des stratégies d'artisans,
mais plutôt des systèmes quantitatifs pilotés par les données.
Dans ce futur, nos chaussures
ne nous donneront plus d'ampoules.
Nous intégrons aussi des matériaux de détection intelligents
dans les peaux synthétiques.
C'est un matériau
développé par SRI International, en Californie.
Sous l'effet électrostatique, il change de rigidité.
Sous une tension nulle, la matière est souple.
Il est souple comme du papier.
Puis on pousse le bouton, une tension est appliquée,
et il devient raide comme une planche.
Nous intégrons ce matériau dans la peau synthétique
qui attache mon membre bionique à mon corps biologique.
Quand je marche ici, il n'est pas sous tension.
Mon interface est souple.
On pousse le bouton, la tension est appliquée, il se raidit,
m'offrant une plus grande maniabilité du membre bionique.
Nous construisons aussi des exosquelettes.
Cet exosquelette devient rigide et souple
dans tous les bons domaines du cycle de course
pour protéger les articulations biologiques
des impacts majeurs et de la dégradation.
Dans l'avenir, nous allons tous porter des exosquelettes
au cours des activités ordinaires comme la course.
Ensuite, l'interface dynamique.
Comment mes membres bioniques bougent-ils comme de la chair et des os ?
Dans mon laboratoire au MIT, on étudie
comment des humains aux physiologies normales tiennent debout,
marchent et courent, ce que font les muscles,
et comment ils sont contrôlés par la moelle épinière ?
Cette science fondamentale motive ce que nous construisons :
des chevilles, des genoux et des hanches bioniques.
Nous construisons les parties du corps à partir de zéro.
Les membres bioniques que je porte sont appelés BIOMS.
Ils ont équipé près de 1000 patients,
dont 400 étaient des soldats américains blessés.
Comment ça marche ? À l'attaque du talon, contrôlé par ordinateur,
le système contrôle la rigidité
pour atténuer le choc du membre quand il touche le sol.
Puis, à mi-position, le membre bionique produit
des couples et des puissances pour soulever la personne
et lui permettre de marcher à grands pas,
avec un fonctionnement comparable aux muscles dans la région du mollet.
Cette propulsion bionique est très importante
pour les patients.
Sur la gauche, on voit le dispositif bionique porté par une dame,
sur la droite un dispositif passif porté par la même dame
qui ne parvient pas à imiter la fonction musculaire normale,
lui permettant de faire quelque chose
que tout le monde devrait pouvoir faire : monter et descendre l'escalier chez soi.
La bionique permet aussi des prouesses sportives extraordinaires.
Voici un homme qui monte un chemin rocailleux en courant.
C'est Steve Martin, pas le comédien,
qui a perdu ses jambes dans l'explosion d'une bombe en Afghanistan.
Nous construisons aussi des structures en exosquelette
utilisant ces mêmes principes
qui s'enroulent autour d'un membre biologique.
Cet homme n'a aucun problème aux jambes, aucun handicap.
Il a une physiologie normale.
Ces exosquelettes appliquent donc
des couples et puissances similaires à ceux des muscles,
de sorte que ses muscles n'ont pas à les appliquer.
C'est le premier exosquelette dans l'histoire
qui augmente effectivement la marche humaine.
Il réduit considérablement le coût métabolique.
L'augmentation est si grande
que lorsqu'une personne normale en bonne santé
porte l'appareil pendant 40 minutes puis l'enlève,
leurs propres jambes biologiques
leur semblent ridiculement lourdes et maladroites.
Nous entrons dans l'ère où
les machines attachées à nos corps
nous rendront plus forts, plus rapides
et plus efficaces.
Passons à l'interface électrique :
comment mes jambes bioniques communiquent-elles
avec mon système nerveux ?
Sur mon moignon, il y a des électrodes
qui mesurent l'impulsion électrique de mes muscles,
et le communiquent au membre bionique.
Quand je pense à déplacer mon membre fantôme,
le robot suit les désirs de mouvement.
Ce diagramme montre fondamentalement
comment le membre bionique est contrôlé,
si nous modélisons le membre biologique manquant,
et nous avons découvert quels réflexes se produisent,
comment les réflexes de la moelle épinière contrôlent les muscles,
et cette capacité est intégrée
dans les puces du membre bionique.
Ensuite, nous modulons la sensibilité du réflexe,
le réflexe spinal modélisé,
avec le signal neuronal,
de sorte que quand je me détends mes muscles dans mon moignon,
j'ai très peu de couple et de puissance,
mais plus je tire mes muscles,
plus j'ai de couple,
et je peux même courir.
C'était la première démonstration
d'un pas de course sous commandement neuronal.
C'est super.
(Applaudissements)
Nous voulons aller plus loin.
Nous voulons vraiment boucler la boucle
entre l'humain et le membre externe bionique.
Nous faisons des expériences où nous cultivons des nerfs
les nerfs sectionnés,
dans des canaux ou micro-canaux.
À l'autre bout du canal,
le nerf s'attache ensuite à des cellules,
des cellules de la peau et des cellules des muscles.
Dans les canaux moteurs, nous pouvons ressentir
comment la personne souhaite se déplacer,
ce qui peut être envoyé sans fil au membre bionique,
puis des capteurs sur le membre bionique
peuvent être convertis en stimulations
dans les canaux adjacents, les canaux sensoriels.
Donc, lorsque ce sera complètement développé
et pour l'usage humain,
les personnes comme moi auront non seulement
des membres synthétiques qui bougent comme de la chair et des os,
mais seront vraiment ressentis comme tels.
Cette vidéo montre Lisa Mallette
peu après avoir été équipée de deux membres bioniques.
La bionique fait vraiment
une grande différence dans la vie des gens.
(Vidéo) Lisa Mallette : Oh, mon Dieu.
Oh, mon Dieu, je ne peux pas le croire !
C'est comme si j'avais une vraie jambe !
Ne cours pas.
Homme : Maintenant, fais demi-tour et fais la même chose en montant.
Monte, sers-toi de ton talon et de tes orteils
comme quand on monte normalement la pente d'un terrain régulier.
LM : Oh, mon Dieu !
Homme : Est-ce que ça te pousse vers le haut ?
LM : Oui ! Je ne suis même pas... je ne peux même pas le décrire.
Homme : Ça te pousse jusqu'en haut.
Hugh Herr : La semaine prochaine, je vais visiter le centre...
(Applaudissements) Merci. Merci.
Merci. La semaine prochaine, je vais visiter
les services du Centre Medicare et Medicaid,
et je vais essayer de les convaincre
d'accorder le langage de code et le prix adéquat
pour que cette technologie puisse être disponible
pour les patients qui en ont besoin.
Merci.
(Applaudissements)
On le mesure mal, mais plus de la moitié
de la population du monde
souffre d'un handicap cognitif,
émotionnel, sensoriel ou moteur,
et à cause d'une mauvaise technologie,
trop souvent, les conditions entraînent des incapacités
et une moins bonne qualité de vie.
Des niveaux élémentaires de fonction physiologique
devraient faire partie de nos droits de l'homme.
Chaque personne devrait avoir le droit
pour vivre la vie sans handicap si elles le désirent,
le droit de vivre sa vie sans dépression grave ;
le droit de voir un être cher
dans le cas des malvoyants ;
ou le droit de marcher ou danser,
dans le cas de paralysie ou d'amputation des membres.
En tant que société, nous pouvons réaliser ces droits de l'homme
si nous acceptons la proposition
que les humains ne sont pas inavlides.
Une personne ne peut jamais être cassée.
Notre environnement construit, nos technologies,
sont cassées et invalides.
Nous, le peuple, n'avons pas à accepter nos limites,
mais pouvons transcender le handicap
grâce à l'innovation technologique.
En effet, grâce aux progrès fondamentaux
de la bionique au cours de ce siècle,
nous allons mettre la base technologique
pour une expérience humaine renforcée,
et nous en finirons avec le handicap.
Je voudrais terminer avec une autre histoire,
une belle histoire,
l'histoire de Adrianne Haslet-Davis.
Adrianne a perdu sa jambe gauche
dans l'attentat terroriste de Boston.
J'ai rencontré Adrianne quand cette photo a été prise
à Spaulding Rehabilitation Hospital.
Adrianne est une danseuse, une danseuse de salon.
Adrianne respire et vit la danse.
C'est son expression. C'est sa forme d'art.
Naturellement, quand elle a perdu son membre
dans l'attentat terroriste de Boston,
elle voulait retourner à la piste de danse.
Après l'avoir rencontrée et ramenée chez elle dans ma voiture,
je me suis dit, je suis professeur au MIT.
J'ai des ressources. Construisons-lui un membre bionique
pour lui permettre de revenir à sa vie de danse.
J'ai mis à contribution des chercheurs du MIT
experts en prothèses, robotique,
apprentissage machine et biomécanique,
et sur une période de recherche de 200 jours,
nous avons étudié la danse.
Nous avons fait venir des danseurs avec des membres biologiques,
et nous avons étudié comment ils se déplacent,
quelles forces ils appliquent sur la piste de danse,
et nous avons pris ces données
et avons mis en avant les principes fondamentaux de la danse,
la capacité de danse réflexive,
et nous avons intégré ce savoir
dans le membre bionique.
La bionique ne se contente pas de rendre les gens
plus forts et plus rapides.
Notre expression, notre humanité
peuvent être intégrées dans l'électromécanique.
Il y a eu 3,5 secondes
entre les explosions
dans l'attentat terroriste de Boston.
En 3,5 secondes, les criminels et les lâches
ont privée Adrianne de la piste de danse.
En 200 jours, nous l'y avons ramenée.
Nous ne serons pas intimidés, abattu,
diminué, conquis ou arrêtés
par des actes de violence.
(Applaudissements)
Mesdames et Messieurs, permettez-moi de vous présenter
Adrianne Haslet-Davis,
sa première performance depuis l'attentat.
Elle danse avec Christian Lightner.
(Applaudissements)
(Musique: Ring My Bell interprété par Enrique Iglesias)
(Applaudissements)
Mesdames et Messieurs,
les membres de l'équipe de recherche,
Elliott Rouse et Nathan Villagaray-Carski.
Elliott et Nathan.
(Applaudissements)