Zwei junge und extrem talentierte Fels- und Eiskletterer machten sich auf den Weg, um den Mt. Washington, der höchste Gipfel im Nordosten der Vereinigten Staaten (6.288 Fuß) und gilt als der gefährlichste kleine Berg der Welt, im Januar 1982. Trotz sorgfältiger Planung, eine unglückliche Wende im Wetter verursacht Hugh Herr und sein Freund Jeff Batzer auf der falschen Seite des Berges absteigen, gezwungen, durch die sibirisch-kalten Nächte zu wandern vor dem Einfrieren zu Tode zu halten. Gott sei Dank, Am vierten Tag, Lokale EMS-Bemühungen wurden dorthin geleitet, wo die Männer unter einem Felsen Schutz suchten. Unglücklicherweise, Dieser Vorfall führte zur Amputation von Herrn Füßen sechs Zoll unter den Knien aufgrund von Gangrän. Batzer verlor seine Zehen, den linken Fuß und auch die rechten Finger.
Als ich mit Dr. Herr auf der diesjährigen Konferenz „Science in the Age of Experience“, die von Dassault Systèmes veranstaltet wurde, teilte er mit, dass er und sein Freund erst nach der Stabilisierung die schreckliche Nachricht gehört hatten: Eine Lawine hatte zwei ihrer Retter von der Spur gerissen, und einer von ihnen, ein engagierter junger Mann namens Albert Dow, war gestorben. Herr teilte mit, dass er eine überwältigende Menge an Scham und Schuldgefühlen über Dows Tod empfand und überhaupt gerettet werden musste, weil es sich wie eine Verletzung von allem anfühlte, was er als Naturliebhaber und Mensch heilig hielt. „So viel von dem, was ich tue, geschieht in seiner Erinnerung: Albert war ein außergewöhnlicher Mensch, der sehr gebend und einfühlsam gegenüber anderen Menschen war. Es wäre eine Schande für sein Andenken, wenn ich einfach aufgeben würde.“
Als ehemaliger Elite-Kletterer hatte Herr keine Ahnung, wie seine Zukunft aussehen könnte, da Ärzte und Therapeuten ihm sagten, er würde nie wieder klettern. Für Herrn war es jedoch egal, und sobald seine ersten Prothesen installiert waren, versuchte er sofort, darin zu bouldern. Trotz unerträglicher Schmerzen stellte er fest, dass er tatsächlich klettern konnte. So begannen seine engagierten Bemühungen, kontinuierlich bessere Prothesen für das Klettern zu entwerfen und neu zu entwerfen, bis zu dem Punkt, dass er als Elite-Kletterer wieder an der Wand war; Er protokollierte mehr als zwanzig 5,11s und 5,12s Steigungen, darunter einen 5,12-plus im ersten Sommer 1982.
Während seines Vortrags auf der Konferenz teilte Dr. Herr mit, dass ein Mitkletterer wütend erklärte, er betrüge mit Prothesen. Er begrüßte dies jedoch, weil er vor allem Mitleid verachtete und als mutig bezeichnet wurde, und dass andere Eifersucht oder Neid über seine missliche Lage erlebten, bedeutete, dass er wettbewerbsfähig war und als Bedrohung angesehen wurde.
Im Zeitraffer erwarb Dr. Herr einen Master-Abschluss in Maschinenbau am MIT und einen Doktortitel in Biophysik an der Harvard University. Dr. Herr ist derzeit Professor am MIT Media Lab, Leiter der Forschungsgruppe Biomechatronik und Gründer von BionX, das ursprünglich als IWalk in 2006 gestartet wurde. Außerdem ist er Mitbegründer des Center for Extreme Bionics.Zu den Visionen von Dr. Herr gehören die Weiterentwicklung des menschlichen Körpers, um neue Höhen zu erreichen, und die Vorstellung zukünftiger Welten mit futuristischen Gliedmaßen, in denen Design die Biologie beeinflusst. Seine Forschung und Arbeit hat zu einem aufstrebenden Gebiet der Biologie geführt, in dem bionische Prothesen mit der bestehenden menschlichen Anatomie in einer Weise interagieren können, in der der Roboter buchstäblich ein Teil der Person wird. Um ein Beispiel zu nennen: Oft führt eine Amputation zu einer Situation, in der die Person keine Propriozeption mehr hat, die Wahrnehmung oder das Bewusstsein für die Position und Bewegung des Körpers. In einigen Fällen hat die Person weiterhin ein Phantombewusstsein für ihr amputiertes Glied, so dass es sich anfühlt, als würden ihre Füße in einem Skischuh stecken, wobei die Muskeln so zusammengenäht sind, dass sie sich nicht bewegen können.
Dr. Herr hat die Innovation auf eine Weise vorangetrieben, die die Schleife zwischen Gehirn und synthetischer Struktur schließt und die Amputation der Gliedmaßen unter Berücksichtigung des Designs der neuen bionischen Prothetik grundlegend verändert. Seine Erfindung, um dies zu erreichen, nennt er die Agonist-Antagonist-Myoneural-Schnittstelle (AMI). Für jedes Muskelpaar gibt es einen AMI. Synthetische Sensoren werden jedem Muskel hinzugefügt, um die Propriozeption nachzuahmen, so dass das menschliche Gehirn darüber informiert, wie sich der Roboter bewegt, und gleichzeitig neuronales Feedback vom Roboter erhält.
Dr. Herr präsentierte ein sehr interessantes Beispiel in Bezug auf einen Freund von ihm, der einen ähnlichen Kletterunfall hatte. Dank neuer Fortschritte in seiner Technologie und chirurgischen Amputationstechniken dienten die Synovialkanäle seines Freundes als biologische Lager für AMI-Paare. Die Art und Weise, wie dies implementiert wurde, ermöglicht es dem Nervensystem, physische Belastungen der Prothesen zu spüren und zusätzliche Signale zu empfangen. Dies ermöglicht eine Symmetrie zwischen den biologischen und bionischen Seiten, so dass sowohl Inversion als auch Eversion der Füße vorhanden sind. Dr. Herr Freund Jim war in der Lage, die Treppe hinauf zu gehen, und nach nur wenigen Stunden, machen Gesten mit dem Fuß – an einem gewissen Punkt, sogar etwas von der Unterseite des Schuhs schütteln. Da Jims Gehirn Signale empfing, konnte er sein neues bionisches Glied als Teil von ihm verwenden, ohne sich all der komplizierten Bewegungen bewusst sein zu müssen (zumal eine gewisse Wirbelsäulenkontrolle unwillkürlich ist). In diesem Fall gab es „neurologische Verkörperung“ – wo das, was wir entwerfen, ein Teil von uns wird.
Dr. Herr sieht eine Welt, in der Menschen durch Technologie davon befreit werden können, als behindert und stattdessen als mächtig und fähig angesehen zu werden.
Interview
Alice Ferng, Medgadget: Erzähl uns mehr über die Bionik, die du trägst und wie sie funktioniert. Haben Sie mehrere Beinpaare?
Dr. Herr: Ja. Wahrscheinlich, wenn ich in jeden deiner Schränke gehe, siehst du viele Schuhe. Wenn du in meinen Schrank gehst, siehst du viele Beine. Dasselbe. Die Beine, die ich gerade trage, heißen „Empower“ – die grundlegenden Designs für sie wurden zuerst in meinem MIT-Labor erstellt, und dann wurde ein MIT-Startup gegründet. Vor kurzem kaufte eine deutsche Firma namens Ottobock das Unternehmen. Das Gebäude war für rund 3.000 Personen geeignet. Die Hälfte waren verwundete Soldaten. Jedes Quartal und jedes Jahr passen wir immer mehr Menschen an. Es ist der erste angetriebene, bionische Fuß-Knöchel, der bis zu einem gewissen Grad die verlorenen Muskeln nachahmt. Die meisten Fuß-Knöchel-Prothesen sind passiv wie ein Fahrrad passiv ist. Die Energie zur Bewegung kommt also zu 100% von der Person. Das stimmt bei mir nicht – ein großer Teil der Bewegungsenergie wird durch meine Bionik bereitgestellt.
Medgadget: Wie gehen Sie mit Phantomschmerzen und schmerzhaften Neuromen um?
Dr.Herr: Es gibt eine wunderbare Geschichte zur Schmerzlinderung. Wenn die Muskeln dynamisch sind, verkümmern sie nicht (oder werden mit der Zeit immer kleiner), was für den Komfort und die mechanische Schnittstelle wichtig ist.
Die AMI-Operation hat einen Vorteil jenseits der Gehirnsteuerung der Mechatronik, den ich noch nicht erwähnt habe: Phantomschmerzoder Restschmerz werden mit AMI stark reduziert oder beseitigt. In previousamputation Verfahren werden Nerven geschnitten und links im Wind weht, whichresults in einer Neurom Bildung, die sehr schmerzhaft sein kann. Nerven leben zuinnervieren Haut und Muskelzellen, so müssen Sie den Nerv geben, was es willoder es wird problematisch sein. Chirurgen können Neurome zurückschneiden und Muskelkörper dort platzieren; Es gibt eine Revolution im chirurgischen Bereich mit Mechatronik.
Medgadget: Lassen Sie uns ein bisschen mehr über AMI sprechen und wie das funktioniert. Es ist erstaunlich, wie dein Freund so eine tolle Propriozeption hatteein paar Stunden nach seiner Operation. Wie wirkt KI ein?
Dr. Herr: Wir haben also die Kraft- und Drehmomentrückmeldung bereits im Labor demonstriert. AMI hat zwei Muskeln, und Sie können künstlichstimulieren Muskel A, um die Kraft auf Muskel B zu variieren.
In der Cloud haben Sie Beispiele von Zehntausenden anderer Menschen – was ihr Feedback an einem bestimmten Tag, Position und Dynamik war. Sie können mit diesem sehr großen Datensatz informiert werden. Die neue Idee der Telepräsenz wird durch die Bionik-Technologie ermöglicht. Wenn wir Schnittstellen zu unseren Nerven haben und wir künstlich inputforce können, selbst wenn es keine tatsächliche Kraft auf den Muskel gibt, dann, wenn der humanoide empowersus und geht und Gewicht in der Pariser Turnhalle hebt, wird die Person, die im Bett liegt, actuallyfeel die Langhantel. Erschreckend, ich weiß.
Medgadget: Wie stellen Sie sich die Prothesen der Zukunft vor?
Dr. Herr: Ich denke, im Labor wird die Amputation in zwei Jahrzehnten weitgehend gelöst sein, wenn die Finanzierung fortgesetzt wird. Was ich damit meine, ist, dass wir mit einer Amputation in der Lage sein werden, Gliedmaßen und motorische Funktion wiederherzustellen. Darüber hinaus geht es natürlich um Augmentation. Die klassische Geschichte der Augmentation ist, dass wir mit Menschen mit Prothesen oder Exoskeletten in Zukunft alle augmentiert werden. Wenn Sie in der Wildnis über unwegsames Gelände wandern, weiß die Technologie, wo Sie sich befinden, und kennt die Art Ihrer Dynamik und Schritte. Stellen Sie sich vor, wenn Sie über einen Pfad gehen, gab es 10.000 Menschen, die vor Ihnen über diesen Pfad gingen, so dass es viele Daten darüber geben wird, wie Sie diesen Pfad am effizientesten gehen können. Unsere Bewegungen werden vollständig optimiert, indem wir auf eine breite Wissensbasis vieler anderer Menschen zurückgreifen, die die gleiche Erfahrung gemacht haben. Es gibt also viele Beispiele, wie wir die Dinge erweitern können. Wie Aimee Mullins und Viktoria Modesta kürzlich gezeigt haben, können diese Bionik Objekte der Schönheit sein; Sie können Skulpturen sein, die menschliche Schönheit oder nicht-menschliche Schönheit darstellen. Diese Erkundung macht viel Spaß.
Medgadget: Diese Technologie ist zweifellos sehr teuer – arbeiten Sie daran, die Kosten zu senken?
Dr.Herr: Die kosten ofthe fuß-knöchel hier ist über $30,000 USD; diese eine solide automobil kosten pro leg.As mit allen Technologien im Maßstab werden die Kosten immer mehr sinken. Ich suche jetzt nach Mitteln, um einen mobilen prothetischen, bionischen Bus zu bauen – ich kenne diesen schrecklichen Namen -, aber stellen Sie sich ein Automobil vor, in dem Sie es einfach mit allen Arten von Fertigungs-, Bildgebungs- und Validierungswerkzeugen packen. Dann können Sie in alle abgelegenen Gebiete der Welt fahren und dort Körperteile von Menschen bauen. Ich denke, ein solches Modell könnte sehr preiswert sein und in Reichweite von philanthropischen Dollars liegen. Wir suchen nach Forschungsmitteln, um einen Prototyp dieser mobilen Plattform zu erstellen.
Medgadget: Sie haben während Ihres Vortrags bionische Schuhe gezeigt – wann könnten diese auf den Markt kommen und was könnten die Kosten sein?
Dr. Herr: Ich hoffe sehr, sehr bald. Kennst du die Hoverboards? Es gibt keinen Grund, warum es nicht dieser Preispunkt oder niedriger sein kann, wenn Sie Millionen pro Jahr verkaufen. $400-500 vielleicht. Ich möchte bionische Wissenschaft und Technologie mit unglaublichem Modedesign verbinden – und sie nicht nur hochfunktional, sondern auch ästhetisch überzeugend machen. In der exoskelettalen Welt befanden sich die Computer in den 60er und 70er Jahren, wo sie wirklich groß und hässlich waren und nicht so gut funktionierten. Und Steve Jobs ‚Vision war, dass wir alle Computer in unseren Taschen haben würden, und dass sie ästhetisch ansprechend sein würden. Ich denke, der Schuh wird das erste Exoskelett sein, das einen massiven kommerziellen Erfolg hat.
Verknüpfung: BionX-Website…
Konferenzveranstalter: Dassault Systèmes…