to unge og ekstremt talentfulde rock-og isklatrere satte sig til topmødet Mt. Den højeste top i det nordøstlige USA (6.288 fod) og anses for at være verdens farligste lille bjerg i januar 1982. På trods af omhyggelig planlægning, en uheldig vending i Vejret fik Hugh herr og hans ven Jeff Batser til at stige ned på den forkerte side af bjerget, tvunget til at vandre gennem de sibiriske-kolde nætter for at forhindre frysning til døden. Heldigvis, på den fjerde dag, lokale EMS indsats blev rettet mod, hvor mændene ly under en klippe. Desværre resulterede denne hændelse i amputation af Herrs fødder seks inches under knæene på grund af gangren. Han mistede også sine tæer, sin venstre fod og sine højre fingre.
da jeg talte med Dr. Herr på dette års “Science In The Age of erfaring” – konference, der var vært for Dassault Systolit, han delte, at det først var efter at han og hans ven var blevet stabiliseret, at de hørte de forfærdelige nyheder: en lavine havde udslettet to af deres Redningsmænd fra stien, og en af dem, en dedikeret ung mand ved navn Albert do, var død.
Herr delte, at han følte en overvældende mængde skam og skyld over Dove ‘ s død og overhovedet havde brug for at blive bedrøvet, fordi det føltes som en krænkelse af alt, hvad han holdt hellig som en friluftsmand og menneske. “Så meget af det, jeg gør, gøres i hans hukommelse:Albert var en ekstraordinær person, der var meget givende og empatisk over forandre mennesker. Det ville være en skændsel for hans hukommelse, hvis jeg bare gav op.”
Som tidligere eliteklatrer havde Herr ingen anelse om, hvordan hans fremtid kunne se ud, da læger og terapeuter fortalte ham, at han aldrig ville klatre igen. Imidlertid, det var sind over sagen for Herr, og så snart hans første sæt proteser blev installeret, han prøvede straks at buldre i dem. På trods af ulidelig smerte opdagede han, at han virkelig kunne klatre.
således begyndte hans dedikerede indsats for løbende at designe og omdesigne bedre proteser til klatring, til det punkt, at han var tilbage på væggen som eliteklatrer; han loggede mere end tyve 5.11 s og 5.12 s klasse stigninger, inklusive en 5.12-plus den første sommer i 1982.
under sin tale på konferencen delte Dr. Herr, at en kollega klatrer vredt erklærede, at han snyder ved hjælp af proteser. Imidlertid, han hilste dette velkommen, fordi frem for alt, han foragtede medlidenhed og blev mærket som modig, og for andre at opleve jalousi eller misundelse over hans situation betød, at han var konkurrencedygtig og betragtes som en trussel.hurtigt frem i tiden fortsatte Dr. Herr med at tjene en kandidatgrad fra MIT i maskinteknik og en doktorgrad i biofysik fra Harvard University og afsluttede derefter en postdoktorgrad i medicinsk udstyr ved MIT. Dr. Herr er i øjeblikket professor i MIT Media Lab, leder af Biomechatronics Research Group, og grundlæggeren af Bionks, der oprindeligt startede som igang i 2006. Han driver også Center for ekstrem Bionics.Dr. Herrs visioner inkluderer at fremme den menneskelige krop for at være i stand til at opnå nye højder og forestille sig fremtidige verdener med futuristiske lemmer, hvor design informerer biologi. Hans forskning og arbejde har ført til et voksende felt inden for biologi, hvor bioniske proteser kan interface med eksisterende menneskelig anatomi på en måde, hvor robotten bogstaveligt talt bliver en del af personen.
for at give et eksempel: amputation resulterer ofte i en situation, hvor personen ikke længere har proprioception, opfattelsen eller bevidstheden om kroppens position og bevægelse. I nogle tilfælde har personen fortsat en fantombevidsthed om deres amputerede lem, så det føles som om deres fødder sidder fast i en skistøvle, med musklerne syet ned, så de ikke kan bevæge sig.
Dr. Herr har skubbet innovation fremad på en måde, der lukker sløjfen mellem hjernen og den syntetiske struktur og grundlæggende ændrer, hvordan lemmerne amputeres med designet af den nye bioniske protese taget i betragtning. Hans opfindelse til at få dette til at ske er det, han kalder agonist-antagonist myoneural interface (AMI). For hvert muskelpar er der en AMI. Syntetiske sensorer tilføjes på hver muskel for at efterligne proprioception, så den menneskelige hjerne informerer om, hvordan roboten bevæger sig, mens den også modtager neural feedback fra roboten.
på konferencen sagde dr. Herr præsenterede et meget interessant eksempel vedrørende en af hans venner, der havde en lignende klatreulykke. Takket være nye fremskridt inden for hans teknologi og kirurgiske amputationsteknikker fungerede hans vens synoviale kanaler som biologiske lejer for AMI-par. Den måde, hvorpå dette blev implementeret, gør det muligt for nervesystemet at kunne mærke fysiske belastninger på proteserne og modtage yderligere signaler. Dette muliggør symmetri mellem de biologiske og bioniske sider, så både inversion og eversion af fødderne er til stede. Dr. Herrs ven Jim var i stand til at gå op ad trappen, og efter blot et par timer, lav bevægelser med foden – på et tidspunkt, endda ryste noget ud af bunden af skoen. Da Jims hjerne modtog signaler, var han i stand til at bruge sin nye bioniske lem som en del af ham uden at skulle være opmærksom på alle de indviklede bevægelser (især da en vis rygmarvskontrol er ufrivillig). I dette tilfælde var der “neurologisk udførelsesform” – hvor det, vi designer, bliver en del af os.
Dr. Herr ser en verden, hvor mennesker gennem teknologi kan frigøres fra at blive betragtet som handicappede og i stedet ses som magtfulde og dygtige.
samtale
Alice Ferng, Medgadget: fortæl os mere om bionikerne, du har på, og hvordan de fungerer. Har du flere par ben?
Dr. Herr: ja. Sandsynligvis som når jeg går ind i hvert af dine skabe, ser du masser af sko. Når du går ind i mit skab, ser du masser af ben. Det samme. De Ben, jeg har på mig lige nu, kaldes “styrke” – de grundlæggende designs til dem blev først udført på mit mit lab, og derefter blev der oprettet en MIT-opstart. For nylig købte et tysk firma kaldet Ottobock virksomheden. Den bemyndige har været egnet til cirka 3.000 mennesker. Halvdelen er sårede soldater. Hvert kvartal og hvert år passer vi til flere og flere mennesker. Det er den første drevne, bioniske fod-ankel, der til en vis grad emulerer de tabte muskler. De fleste fod-ankel proteser er passive som en cykel er passiv. Så energien til at bevæge sig kommer 100% fra personen. Det er ikke sandt med mig-en enorm mængde energi til at bevæge sig leveres af min bionik.
Medgadget: hvordan gør dubeskæftige sig med fantomsmerter og smertefulde neuromer?
Dr. Herr: der er en vidunderlig smertebegrænsende historie. Når musklerne er dynamiske, gør de det ikketatrofi (eller bliver mindre eller mindre med tiden), hvilket er vigtigt for komfortog den mekaniske grænseflade.
AMI-operationen har en fordelud over hjernekontrol af mekatronik, som jeg endnu ikke har nævnt: fantomsmertereller resterende smerter reduceres eller elimineres kraftigt med AMI. I tidligereamputationsprocedurer, nerver skæres og efterlades blæser i vinden, hvilketresultater i en neuromdannelse, der kan være meget smertefuld. Nerver lever tilinnervere skind og muskelceller, så du skal give nerven, hvad den ønskereller det vil være problematisk. Kirurger kan skære ned neuromer og sætte muskel organerder; der er en revolution sker i den kirurgiske rige med mekatronik.
Medgadget: lad os tale lidt mere om AMI oghvordan det virker. Det er fantastisk, hvordan din ven havde så stor proprioception bareet par timer efter hans operation. Hvordan indgår AI?
Dr. Herr: så vi har allerede demonstreret kraft-og drejningsmomentfeedback i laboratoriet. AMI har to muskler, og du kan kunstigtstimulere muskel a for at variere kraften på muskel B. Derefter med Golgi tendonorganer, så har hjernen den kraftinformation.
i skyen har du eksempler på titusinder af andre mennesker – hvad deres feedback var på en bestemt dag, position og dynamik. Du kan blive informeret med det meget store datasæt. Den gamle ide om telepresence vil blive muliggjort gennem bionictechnology. Hvis vi har grænseflader til vores nerver, og vi kunstigt kan indgåkraft, selv når der ikke er nogen egentlig kraft på muskelen, så når humanoid styrker os og går og løfter vægten i det parisiske gym, vil den person, der ligger i sengen, faktiskføler barbell. Skræmmende, jeg ved det.
Medgadget: hvordan forestiller du fremtidens proteser? Dr. Herr: jeg tror i laboratoriet, at amputation stort set vil blive løst to årtier fra nu, hvis finansieringen fortsætter. Hvad jeg mener med det er, at med amputation, vil vi være i stand til at genoprette lemmer og motorisk funktion. Ud over det er selvfølgelig forstærkning. Den klassiske historie om forstærkning er, at med mennesker med proteser eller eksoskeletter, vil vi alle blive forstærket i fremtiden. Hvis du vandrer over ujævnt terræn i ørkenen, vil teknologien vide, hvor du er, og vil kende arten af din dynamik og trin. Forestil dig, at når du går over en sti, var der 10.000 mennesker, der gik over den sti før dig, så der vil være mange data om, hvordan man går den sti mest effektivt. Vores meget bevægelser vil blive fuldstændigt optimeret ved at udnytte en bred videnbase af mange andre mennesker, der har oplevet den samme oplevelse. Så der er mange eksempler på, hvordan vi vil øge tingene. Som Aimee Mullins og Viktoria Modesta senest har demonstreret, kan disse bionik være genstande af skønhed; de kan være skulpturer, der repræsenterer menneskelig skønhed eller ikke-menneskelig skønhed. Denne udforskning er meget sjov.
Medgadget: detteteknologi er uden tvivl meget dyrt – arbejder du for at reducere omkostningerne?
Dr. Herr: Omkostningerne ved fod-ankel her er omkring $30.000 USD; dette er en solid bilomkostning pr leg.As med al teknologi i skala vil omkostningerne falde mere og mere. Jeg leder nu efter finansiering til at oprette en mobil protese, bionisk bus – jeg ved, at dette er et forfærdeligt navn – men forestil dig en bil, hvor du bare pakker den med alle typer fabrikations-og billeddannelses-og valideringsværktøjer. Så kan du køre tilalle fjerntliggende områder af verden og bygge folk kropsdele lige der. Jeg tænker sådan en model kunne være meget billig og kan være inden for rækkevidde af filantropiske dollars. Vi søger forskningsmidler til at opbygge en prototype af den mobile platform.
Medgadget: du vistebioniske sko under din tale-hvornår kan disse ramme markedet, og hvad kan omkostningerne være?
Dr. Herr: jeg håber meget, meget snart. Kender du de hoverboards? Der er ingen grund til, at det ikke kan være det prispunkt eller lavere, hvis du sælger millioner om året. $400-500 måske. Jeg vil fusionere bionisk videnskab og teknologi med utroligt modedesign – og gøre dem ikke kun højt fungerende, men også æstetisk overbevisende. Den eksoskeletale verden er, hvor computere var i 60 ‘erne og 70’ erne, hvor de var virkelig store og grimme og ikke fungerede så godt. Og Steve Jobs vision var, at vi alle ville have computere i vores lommer, og at de ville være æstetisk tiltalende. Jeg tror, at skoen bliver det første eksoskelet, der er en massiv kommerciel succes.
