MIT截肢教授：腦機接口開創(chuàng)人類和機器“互操作”新時代

　　來自麻省理工學(xué)院(MIT)的Hugh Herr教授是MIT媒體實驗室(MIT Media Lab)生物機電工程領(lǐng)域的負(fù)責(zé)人。在媒體實驗室，他致力于開發(fā)增強人類身體能力的機器設(shè)備。在BBC記者Dave Lee與他討論“腦機接口”的相關(guān)話題時，他說：

　　“我們正處于人類歷史的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點。……我們在將神經(jīng)系統(tǒng)與已經(jīng)建好的世界融合起來。我們當(dāng)前使用的技術(shù)與人類的神經(jīng)系統(tǒng)相分離，但我們正在建立融合人類生理學(xué)的人機關(guān)系，并逐步向這一新時代過渡。”

　　他的這番言論其實是他個人經(jīng)驗的真實寫照。

　　Herr教授的另一個身份是一名登山者。不過不幸的是，在1982年他18歲時，他在攀登新罕布什爾州華盛頓山(Mount Washington)的過程中和伙伴被困在暴風(fēng)雪中。在他們被援救人員救出之后，Herr本人因為凍傷而不得不接受雙腿自膝蓋以下的截肢。

　　在2012年，Herr教授裝上了非常復(fù)雜的機械仿生義肢?；貞浧疬@一場景，Dave Lee是這樣描述的：

　　“在倫敦，我親眼見到他讓滿屋的人感動流淚。當(dāng)時，他第一次在公眾面前穿上這兩個非常復(fù)雜精巧的義肢。這兩個義肢讓他能夠再次自然、優(yōu)雅地行走。”

　　裝上假肢的Herr教授依舊能夠勇敢攀巖。

　　如今，Herr教授的研究也和他的義肢有關(guān)。在MIT媒體實驗室，Herr教授和他的研究組致力于開發(fā)幫助殘疾人的科技裝置。他們的目標(biāo)是逐漸減少殘疾對人類的影響。

　　不過，隱藏在這一目標(biāo)之下的，是Herr教授通過義肢實現(xiàn)“腦機接口”的理想。

　　幫助殘疾人：能夠感知環(huán)境的智能義肢，才是能真正幫助殘疾人的義肢

　　在裝上義肢后，Davis的第一場表演立刻引起了公眾轟動，也讓Herr教授站上了TED的演講臺。

　　在Herr教授位于MIT的實驗室中，他們在使用機械模擬人體能做到的一些工作。對于人體來說，下樓、跳躍這些事情非常簡單;但對于工程師手中的義肢來說，這些事情卻是極其復(fù)雜的。

　　BBC記者Dave Lee采訪了實驗室中的一名博士生，Roman Stolyarov。Stolyarov對他展示了他們正在開發(fā)的義肢，并告訴他義肢的設(shè)計理念與無人駕駛車輛的傳感器系統(tǒng)非常相似。

　　Stolyarov向Lee舉了一個例子：在下樓梯的過程中，不管人類是否意識到了這一動作，人的大腦都可以本能地讓腿部準(zhǔn)備好踏上更低的臺階，但讓義肢去做同樣的事情則非常困難。不過他們正在設(shè)計的義肢就能為下樓的動作做“準(zhǔn)備”。

　　“義肢中的電機能夠模擬真正的踝關(guān)節(jié)。(義肢)周圍的傳感器能夠判斷這條腿是在空中還是在地面上，從而能夠讓人感覺是在真正進(jìn)行行走，而不是在使用一個毫無生氣的義肢。”

　　在下樓過程中，義肢能夠識別這條腿在空氣中還是在地面上。

　　幫助健全者：動力外骨骼，幫助人體“硬件升級”

　　Herr教授并不只是想用他的研究幫助殘疾人。在設(shè)計殘疾人輔助器具之外，他還希望能夠用“人體外骨骼”這一形態(tài)提升人類的運動極限。另一名研究者Tyler Clites解釋稱，外骨骼可以將行走時的體力消耗減少25%：

　　“如果你實際行走了100英里，你只會感覺自己走了75英里……我們今天就能實現(xiàn)這項技術(shù)。我認(rèn)為這些設(shè)備在未來幾年中就會被商業(yè)化。”

　　“人體外骨骼”這個概念并不是新鮮事。實際上，除了Herr教授和他的團(tuán)隊，不少研究人員也在開發(fā)類似的舉措。一個實際應(yīng)用的案例就是美國零售連鎖店Lowes正與弗吉尼亞理工大學(xué)合作，為其員工研發(fā)外骨骼，以協(xié)助他們執(zhí)行貨物搬運。

　　Lowes商店的人體外骨骼輔助設(shè)備。

　　對于這一前景，Clites是這么評價的：

　　“我確實認(rèn)為，我們正在進(jìn)入這樣的一個新時代：生物系統(tǒng)和人造系統(tǒng)之間的界限正變得十分模糊。”

　　Clites也知道他們的研究可能會引起一些爭議，比如有些人認(rèn)為“體外骨骼”技術(shù)能夠讓買得起的“富人們”更強，而窮人們更弱。不過他的導(dǎo)師Herr教授卻并不擔(dān)心。他對Lee說：

　　“機器設(shè)備的價格將直線下降，很難說社會上是否會出現(xiàn)大規(guī)模的兩極分化。”

　　據(jù)稱，美國也將使用“人體外骨骼”技術(shù)打造“超級士兵”。

　　Herr教授的研究從義肢起，但是很有可能終于被機器設(shè)備“強化”的全人類。不過Herr教授也承認(rèn)“強化人類”的未來還有一點遠(yuǎn)。目前他的研究重點還在于使用“腦機結(jié)合”理念讓人類與義肢產(chǎn)生更好的配合。

　　對于這個問題，Herr教授表達(dá)了他對機電工程在殘疾人領(lǐng)域運用現(xiàn)狀的失望。在他看來，目前的醫(yī)療行業(yè)需要在這個問題上有很多改進(jìn)：

　　“從內(nèi)戰(zhàn)時期至今，醫(yī)院中使用的截肢方法幾乎沒有根本性的改變。當(dāng)我們看到機器人技術(shù)與機電一體化技術(shù)取得巨大進(jìn)步時，我們卻沒有看到截肢手術(shù)取得相應(yīng)的進(jìn)展。

　　這種情況現(xiàn)在正被改變。我們正在重新設(shè)計截肢的方式，以創(chuàng)造正確的機械和電氣接口環(huán)境。”

　　未來，Herr教授將推動讓人類大腦直接控制義肢的“腦機接口”技術(shù)。這樣，義肢不僅能夠?qū)崒嵲谠诘貛椭褂谜?，還能真正讓殘疾人真正感覺自己的身體重新變得完整。

　　Herr教授坦承，最讓他感動的是這樣的情形：

　　“我們在臨床上有這樣的經(jīng)歷：當(dāng)我們把這些義肢連接到人們身上，并聽取他們的意見時，他們會告訴我們：‘我的肢體已經(jīng)恢復(fù)了，我痊愈了，這是我身體的一部分’。”

　　近幾年來，“腦機接口”是一個貌似非?？苹?、實際令開發(fā)者非常關(guān)注的一個話題。Facebook弄出了“意念打字”，Elon Musk建立了Neuralink……但是Herr教授的研究給“腦機接口”指明了一條新路：“腦機接口”可以被用在幫助殘疾人士的領(lǐng)域，讓他們不再因為難以使用的義肢而受苦。

　　Herr教授認(rèn)為，通過人類和機器的如此配合，我們在逐漸進(jìn)入人類和機器“互操作”的時代。