dwóch młodych i niezwykle utalentowanych wspinaczy skalnych i lodowych wyruszyło na szczyt Mt. Waszyngton, najwyższy szczyt w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych (6288 stóp) i uważany za najbardziej niebezpieczną małą górę na świecie, w styczniu 1982 roku. Pomimo starannego planowania, niefortunny zwrot pogody spowodował, że Hugh Herr i jego przyjaciel Jeff Batzer zeszli na złą stronę Góry, zmuszeni do wędrówki przez syberyjskie zimne noce, aby nie zamarznąć na śmierć. Na szczęście, czwartego dnia, lokalne siły ratunkowe zostały skierowane do miejsca, gdzie mężczyźni schronili się pod skałą. Niestety, ten incydent spowodował amputację stóp Herr ’ a 6 cali poniżej kolan z powodu gangreny. Batzer stracił także palce u nóg, lewej stopy i prawej ręki.
kiedy rozmawiałem z dr Herr na tegorocznej konferencji” Science in The Age of Experience ” zorganizowanej przez Dassault Systèmes, podzielił się, że dopiero po ustabilizowaniu się jego przyjaciela usłyszeli przerażającą wiadomość: lawina usunęła dwóch ratowników ze szlaku, a jeden z nich, oddany młodzieniec Albert Dow, zmarł.
Herr podzielił się tym, że odczuwał ogromną dozę wstydu i winy z powodu śmierci Dow ’ a, i że w ogóle musiał cierpieć, bo to było pogwałcenie wszystkiego, co uważał za świętość człowieka i człowieka. „Tak wiele z tego, co robię, dzieje się w jego pamięci:Albert był niezwykłą osobą, która była bardzo oddana i empatyczna wobec innych ludzi. Byłoby hańbą dla jego pamięci, gdybym się poddał.”
jako wcześniej elitarny wspinacz, Herr nie miał pojęcia, jak może wyglądać jego przyszłość, ponieważ lekarze i terapeuci powiedzieli mu, że już nigdy nie wejdzie. Jednak Herr miał umysł nad materią i jak tylko zainstalowano jego pierwszy zestaw protez, natychmiast próbował w nich boulderingu. Pomimo potwornego bólu, odkrył, że rzeczywiście może się wspinać.
w ten sposób rozpoczął swoje wysiłki, aby stale projektować i przebudowywać lepsze protezy do wspinaczki, do tego stopnia, że wrócił na ścianę jako elitarny wspinacz; zarejestrował ponad dwadzieścia wspinaczek klasy 5.11 s i 5.12 s, W tym jeden 5.12-plus pierwsze lato 1982 roku.
podczas wykładu na konferencji dr Herr podzielił się tym, że kolega wspinacz ze złością oświadczył, że oszukuje używając protez. Przyjął to jednak z zadowoleniem, ponieważ przede wszystkim gardził litością i był określany jako odważny, a dla innych doświadczanie zazdrości lub zawiści nad jego sytuacją oznaczało, że był konkurencyjny i uważany za zagrożenie.
przewiń w czasie, Dr Herr zdobył tytuł magistra z MIT w dziedzinie inżynierii mechanicznej i doktorat z biofizyki na Uniwersytecie Harvarda, a następnie ukończył doktorat z urządzeń medycznych na MIT. Dr. Herr jest obecnie profesorem MIT Media Lab, szefem Biomechatronics Research Group i założycielem BionX, początkowo założonego jako iWalk w 2006 roku. Współprowadzi również Center for Extreme Bionics.
wizje doktora Herra obejmują rozwijanie ludzkiego ciała, aby móc osiągnąć nowy poziom, i wyobrażanie sobie przyszłych światów z futurystycznymi kończynami, w których projekt informuje biologię. Jego badania i prace doprowadziły do powstania dziedziny biologii, w której protezy bioniczne mogą łączyć się z istniejącą ludzką anatomią w sposób, w którym robot dosłownie staje się częścią człowieka.
dla przykładu: często amputacja skutkuje sytuacją, w której osoba nie ma już propriocepcji, percepcji lub świadomości pozycji i ruchu własnego ciała. W niektórych przypadkach osoba nadal ma fantomową świadomość amputowanej kończyny, tak że czuje się, jakby jej stopy utknęły w butach narciarskich, z mięśniami zszywanymi tak, że nie mogą się poruszać.
Dr Herr popchnął Innowacje do przodu w sposób, który zamyka pętlę między mózgiem a strukturą syntetyczną i zasadniczo zmienia sposób amputacji kończyn dzięki projektowi nowej bionicznej protetyki branej pod uwagę. Jego wynalazek na to, aby tak się stało, nazywa agonist-antagonist myoneural interface (AMI). Dla każdej pary mięśniowej jest jeden AMI. Syntetyczne czujniki są dodawane do każdego mięśnia w celu naśladowania propriocepcji, dzięki czemu ludzki mózg informuje, jak porusza się robot, a jednocześnie odbiera neuronowe sprzężenie zwrotne od robota.
na konferencji dr Herr przedstawił bardzo interesujący przykład odnoszący się do jego przyjaciela, który miał podobny wypadek podczas wspinaczki. Dzięki nowym postępom w jego technologii i technik chirurgicznej amputacji, kanały maziowe jego przyjaciela służyły jako łożyska biologiczne dla par AMI. Sposób, w jaki zostało to wdrożone, pozwala układowi nerwowemu odczuwać fizyczne obciążenia protez i odbierać dodatkowe sygnały. Pozwala to na symetrię między bokami biologicznymi i bionicznymi, dzięki czemu występuje zarówno inwersja, jak i ewersja stóp. Dr. Przyjaciel Herr Jim był w stanie wejść po schodach i po zaledwie kilku godzinach wykonywać gesty stopą – w pewnym momencie nawet potrząsając czymś z dna buta. Ponieważ mózg Jima odbierał sygnały, był w stanie wykorzystać swoją nową bioniczną kończynę jako część siebie, bez potrzeby bycia świadomym wszystkich skomplikowanych ruchów (zwłaszcza, że część kontroli kręgosłupa jest mimowolna). W tym przypadku było „ucieleśnienie neurologiczne” – gdzie to, co projektujemy, staje się częścią nas.
Dr Herr widzi świat, w którym dzięki technologii ludzie mogą być uwolnieni od bycia postrzeganym jako niepełnosprawni, a zamiast tego postrzegani jako potężni i zdolni.
Wywiad
Alice Ferng, Medgadget: opowiedz nam więcej o bionice, którą nosisz i jak działają. Czy masz wiele par nóg?
Dr. Herr: tak. Pewnie tak, jak kiedy wchodzę do każdej z Twoich szafek, widzisz dużo butów. Kiedy wchodzisz do mojej szafy, widzisz dużo nóg. To samo. Nogi, które teraz noszę, nazywają się „Empower” – podstawowe projekty dla nich zostały wykonane najpierw w moim laboratorium MIT, a następnie powstał startup MIT. Niedawno firmę kupiła niemiecka firma Ottobock. Budynek mieści około 3000 osób. Połowa to ranni żołnierze. Co kwartał i co roku dopasowujemy się do coraz większej liczby osób. Jest to pierwszy zasilany, bioniczny, stopa-kostka, która do pewnego stopnia naśladuje utracone mięśnie. Większość protezy stopy-kostki są pasywne, podobnie jak rower jest pasywny. Energia do poruszania się pochodzi w 100% od osoby. U mnie to nieprawda – ogromna ilość energii do poruszania się jest dostarczana przez moją bionikę.
Medgadget: jak poradzić sobie z bólem fantomowym i bolesnymi nerwicami?
Dr Herr: jest ciekawa historia łagodzenia bólu. Gdy mięśnie są dynamiczne, nie ulegają zanikowi (lub stają się mniejsze lub mniejsze z czasem), co jest ważne dla komfortu i mechanicznego interfejsu.
operacja AMI ma korzyści z kontroli nad mechatroniką mózgu, o której jeszcze nie wspomniałem: ból fantomowy lub ból resztkowy jest znacznie zmniejszony lub wyeliminowany dzięki AMI. W poprzednich procedurach amputacji nerwy są cięte i pozostawione na wietrze, co skutkuje powstawaniem nerwiaków, które mogą być bardzo bolesne. Nerwy żyją, aby odżywiać skóry i komórki mięśniowe, więc musisz dać nerwowi to, co chce, lub będzie to problematyczne. Chirurdzy mogą wyciąć neuromas i umieścić ciała mięśniowe; w dziedzinie chirurgii dzieje się rewolucja z mechatroniką.
Medgadget: porozmawiajmy trochę więcej o AMI i jak to działa. To niesamowite, jak twój przyjaciel miał tak wielką propriocepcję zaledwie kilka godzin po operacji. Jak wpływa na to AI?
Dr Herr: w laboratorium już zademonstrowaliśmy sprzężenie zwrotne siły i momentu obrotowego. AMI ma dwa mięśnie i można sztucznie stymulować mięsień A, aby zmienić siłę na mięsień B. Następnie ze ścięgnem Golgiego, mózg ma tę informację o sile.
w chmurze masz przykłady dziesiątek tysięcy innych ludzi – jakie były ich opinie na dany dzień, pozycję i dynamikę. Możesz być informowany o tym bardzo dużym zbiorze danych. Idea telepresencji będzie możliwa dzięki bionictechnologii. Jeśli mamy kontakt z naszymi nerwami i możemy sztucznie wprowadzić siły, nawet jeśli nie ma rzeczywistej siły na mięsień, to kiedy humanoidalna siła i idzie i podnosi ciężar na paryskiej siłowni, osoba leżąca w łóżku faktycznie odczuwa sztangę. Przerażające, wiem.
Medgadget: Jak wyobrażasz sobie protezy przyszłości?
Dr. Herr: myślę, że w laboratorium amputacja zostanie w dużej mierze rozwiązana za dwie dekady, jeśli finansowanie będzie kontynuowane. Chodzi mi o to, że po amputacji będziemy w stanie przywrócić kończynę i funkcje motoryczne. Poza tym, oczywiście, jest augmentacja. Klasyczna historia augmentacji polega na tym, że w przypadku osób z protezami lub egzoszkieletami wszyscy będziemy ulepszani w przyszłości. Jeśli wędrujesz po trudnym terenie w dziczy, technologia będzie wiedziała, gdzie jesteś i będzie znała charakter Twojej dynamiki i kroków. Wyobraźcie sobie, że gdy przechodzicie przez szlak, przed wami było 10 000 ludzi, więc będzie wiele danych, jak najskuteczniej przejść ten szlak. Nasze ruchy zostaną całkowicie zoptymalizowane poprzez wykorzystanie szerokiej bazy wiedzy wielu innych ludzi, którzy doświadczyli tego samego doświadczenia. Jest wiele przykładów na to, w jaki sposób możemy to ulepszyć. Jak ostatnio pokazały Aimee Mullins i Viktoria Modesta, te bioniki mogą być obiektami piękna; mogą to być rzeźby, które reprezentują ludzkie piękno lub nie-ludzkie piękno. Ta eksploracja to świetna zabawa.
Medgadget: ta technologia jest bez wątpienia bardzo droga-czy pracujesz nad obniżeniem kosztów?
Dr. Herr: Koszt stopy-kostka tutaj jest około $30,000 USD; to solidny koszt samochodu na leg.As przy wszystkich technologiach na skalę, koszty będą spadać coraz bardziej. Teraz szukam funduszy na stworzenie mobilnej protetycznej, bionicznej magistrali-wiem, że to okropna nazwa-ale wyobraź sobie samochód, w którym po prostu pakujesz go z wszystkimi rodzajami narzędzi do produkcji, obrazowania i walidacji. Następnie można jeździć do wszystkich odległych zakątków świata i budować części ciała ludzi tam. Myślę, że taki model może być bardzo niedrogi i może być w zasięgu bilantropijnych dolarów. Szukamy funduszy na badania, aby zbudować prototyp tej mobilnej platformy.
Medgadget: podczas rozmowy pokazałeś buty – Kiedy mogą trafić na rynek i jakie mogą być koszty?
Dr. Herr: mam nadzieję, że wkrótce. Znasz te hoverboardy? Nie ma powodu, aby nie mogła być taka cena lub niższa, jeśli sprzedajesz miliony rocznie. Może 400-500 . Chcę połączyć bioniczną naukę i technologię z niesamowitym designem Mody-i uczynić je nie tylko funkcjonalnymi, ale także atrakcyjnymi estetycznie. W świecie egzoszkieletu komputery były w latach 60-tych i 70-tych, gdzie były naprawdę duże i brzydkie i nie działały tak dobrze. Wizja Steve ’ a Jobsa polegała na tym, że wszyscy będziemy mieli komputery w kieszeniach i że będą one estetyczne. Myślę, że będzie to pierwszy egzoszkielet, który odniósł ogromny sukces komercyjny.
Link: Strona BionX…
gospodarz konferencji: Dassault Systèmes…