A tudomány nagyítóján keresztül a természetet alaposan szemügyre véve a tervezők a tervezés módszertanának lényegét képező alapokra, folyamatokra és anyagokra támaszkodnak, kezdve a biológiai anyagokra hasonlító szintetikus szerkezeteken át az idegi folyamatokat utánzó számítási módszerekig, és így a természet hajtja tervezés. A tervezés pedig hajtja a természetet. A genetika, a regeneratív orvoslás és a szintetikus biológia királyságában a tervezők szokatlan technológiákat fejlesztenek ki, amelyek teljesen gyanútlanok.
A Bionics a biológia és a design kölcsönhatását tárja fel. Mint látható, a lábam bionikus. Ma emberi történeteket mesélek el a bionikus kapcsolatról, amikor a testhez rögzített és a testbe beültetett elektromechanika kezdi áthidalni a szakadékot a fogyatékosság és a funkcionalitás, az emberi határok és az emberi lehetőségek között.
Sajnos a technológiai hiányosságok miatt a fogyatékosságok elterjedtek a világon. Ennek az úrnak hiányzik három végtagja. A jelenlegi technológia bizonyítékaként azt látjuk, hogy nincs rögzítve kerekesszékhez, de többet kell tennünk a bionika terén, hogy teljes rehabilitációt érjünk el az ilyen fokú sérüléssel küzdő emberek számára. Az MIT laboratóriumaiban létrehoztuk az Extrém Bionikai Központot. Ennek a központnak az a feladata, hogy támogassa azokat az alapvető tudományos és technológiai berendezéseket, amelyek lehetővé teszik az emberek biomechanikai és regeneratív javítását az agy és a testi sérülések széles skáláján.
Ma e központ munkájának példájaként megmutatom, hogyan működik a lábam, hogyan működnek. Tegnap este megbizonyosodtam róla, hogy leborotváltam a lábaimat, mert tudtam, hogy itt fogok mutogatni.
A bionika megköveteli az extrém interfészek tervezését. Három szélső interfész van a bionikus végtagjaimban: mechanikus, vagyis hogyan kapcsolódnak a végtagok biológiai testemhez; dinamikus, utánozza a hús és a csontok mozgását, és elektronikus, kommunikál az idegrendszeremmel.
Kezdem a mechanikus interfésszel. A tervezés ezen területén még mindig nem tudjuk, hogyan kell mechanikusan csatlakoztatni az eszközöket a testhez. Számomra rendkívüli, hogy manapság az emberiség történelmének egyik legrégebbi és legfejlettebb technológiája, a cipő még mindig hólyagokat okozhat nekünk. Hogyan lehetséges? Fogalmunk sincs, hogyan kapcsolhatjuk össze a dolgokat a testünkkel. Ez egy gyönyörűen lírai tervezőmunka, amelyet Neri Oxman professzor, az MIT laboratóriumai készítettek, bemutatva egy olyan exoskeletont, amelynek teljes ellenállása térben változik, amint azt a 3D nyomtatóval létrehozott modell színváltozata is mutatja. Képzeljen el egy olyan jövőt, ahol a ruházat szilárd vagy puha lesz ott, ahol szüksége van rá, amikor szüksége van rá, az optimális támogatás és sokoldalúság érdekében, mindenféle kényelmetlenség nélkül.
Sikerül érzékeny és intelligens anyagokat is behelyezni a szintetikus bőrbe. Ezt az anyagot a kaliforniai SRI International fejlesztette ki. Elektrosztatikus hatással változtatja meg erejét. Nulla feszültség esetén az anyag rugalmas. Rugalmas, mint a papír. Amikor megnyomjuk a gombot és oldjuk a feszültséget, az anyag keményedik, mint egy deszka. Ezt az anyagot beletesszük a szintetikus bőrbe, amely összeköti a bionikus végtagomat a biológiai testemmel. Amikor itt járok, nincs elektromos feszültség. A kezelőfelületem puha és rugalmas. A gomb lenyomásakor és feszültség hatására az interfész megkeményedik, így nagyobb manőverezhetőséget kínál a bionikus végtagon.
Exoskeletonokat is építünk. Ez az exoskeleton megszilárdul és megpuhul a futópad megfelelő pillanataiban, hogy megmentse a biológiai ízületeket a nagy stressztől és a degenerációtól. Mindannyian viselünk exoskeletont olyan rutin tevékenységekben, mint például a futás a jövőben.
Menjünk tovább, Dinamikus felület. Hogyan lehetséges, hogy a bionikus végtagjaim úgy mozognak, mint a hús és a csontok? Az MIT laboratóriumaiban a testtartás, a gyaloglás és a futás normális fizionózisú embereket vizsgálunk. Az izmok működése és a gerincvelő irányítása. Amit építünk, azt a tudomány alapja motiválja. Bionikus bokákat, térdeket és csípőket építünk. A testrészeket teljesen a padlóról gyártjuk. Az általam viselt bionikus végtagokat BiOM-eknek hívják. Csaknem 1000 beteg számára adaptálták őket, közülük 400-at amerikai katonák megsebesítettek.
Hogyan működik? A járás szimulálásakor, amikor a sarok megérinti a felszínt, a rendszer ellenőrzi a keménységet, hogy csillapítsa a végtag talajra gyakorolt ütését. A lépés középső szakaszában a bionikus végtag nagy nyomatékot produkál és fokozza az ember emelését a járási lépés során, összehasonlítva azzal, ahogy az izmok a borjú területén működnek. Ez a bionikus hajtás klinikailag nagyon fontos a betegek számára. Bal oldalon egy hölgyre szerelt bionikus eszköz látható - jobb oldalon ugyanaz a hölgy passzív eszközzel, amely nem tudja utánozni az izmok működését -, amely lehetővé teszi számára, hogy olyasmit tegyen, amire mindenkinek képesnek kell lennie, felkelni és felmenni, otthon a lépcsőn. A Bionics kivételes atlétikai mutatványokat is lehetővé tesz. Itt látjuk, hogy az úr felfelé szalad egy kő járdán. Steve Martin (de nem a komikus) veszítette el a lábát egy bombarobbantásban Afganisztánban.
Építünk exoskeletalis részeket is, amelyek ugyanazokat az elveket alkalmazzák, mint a biológiai végtagot beborító izmok. Ennek az úrnak nincs lábsérülése vagy fogyatékossága. Rendes fiziológiával rendelkezik, ezért az exoskeletons nyomatékokat és erőket szolgáltat, így saját izmainak nem kell hozzájárulnia ezekhez a pillanatokhoz és erőkhöz. Ez a történelem első exoskeletonja, amely kibővíti az emberi járás lehetőségeit. Jelentősen csökkenti az energiafogyasztást. Ez a kiterjesztés olyan mélyreható, hogy ha egy normális, egészséges ember, aki 40 percig használja ezt az eszközt, majd levetkőzi, saját biológiai lábai nevetségesen nehéznek és furcsának tűnnek. Olyan idő küszöbén vagyunk, amikor a testünkhöz rögzített gépek erősebbé, gyorsabbá és erősebbé tesznek minket.
Menjünk az elektronikus felületre, hogyan kommunikálnak a bionikus végtagjaim az idegrendszeremmel? A többi lábamon elektródák vannak, amelyek mérik izmaim elektromos impulzusait. Ezek átkerülnek a bionikus végtagokra, így amikor fantomtagom mozgására gondolok, a robot követi ezeket a mozgási vágyakat. Ez a diagram bemutatja a bionikus végtag vezérlésének elvét, ezért modellezzük a hiányzó biológiai végtagot, és felfedezzük, hogy mely reflexek keletkeznek, és a gerincvelői reflexek hogyan irányítják az izmokat, és ez a képesség beágyazódik a bionikus láb chipjeibe. És így tesszük, hogy a reflex érzékenységét, a gerincvelő kialakult reflexét idegjellel állítjuk be, így amikor az izmaimat ellazítom a láb többi részén, nagyon kevés nyomatékot és erőt kapok, de ha feszítsd meg rendesen az izmaimat, jó adag erőt kapok, és még futni is tudok. És ez volt az első bemutatása egy futó lépésnek idegi irányítás alatt. Elképesztő érzés. (Taps)
De egy lépéssel tovább akarunk menni. Meg akarjuk zárni az emberi és a bionikus végtagok közötti áramkört. Kísérleteket végezünk, ahol idegeket, törött idegeket növesztünk, csatornák vagy mikrocsatorna sugarak segítségével. A csatorna másik oldalán az ideg sejtekhez, bőrsejtekhez és izomsejtekhez kapcsolódik. A motoros csatornákban érezhetjük, hogyan akar az ember mozogni. És ezt vezeték nélkül elküldhetjük a bionikus végtaghoz, majd a bionikus végtag szenzorai átalakíthatók stimulálásra a szomszédos csatornákban, az érzékelő csatornákban. Tehát, amikor ezt emberi felhasználásra kifejlesztjük, a hozzám hasonló embereknek nem csak szintetikus végtagjaik vannak, amelyek testként és testként mozognak, hanem testnek és csontoknak is.
Ebben a videóban Lisa Mallette látható röviddel azután, hogy két bionikus végtagot hozzá igazítottak. Úgy gondolom, hogy a bionika komolyan megváltoztatja az emberek életét.
(videó) Lisa Malette: Az isten szerelmére. Istenem, nem hiszem el. Mintha igazi lábam lenne. Most csak ne kezdj el futni.
Férfi: Forduljon meg, és tegye ugyanezt, amikor az emeletre jár. Menj fel az emeletre, sarok-lábujjak, mintha sík felületen járna. Próbáljon átmenni ezen a mászáson, Lisa: Az isten szerelmére. Férfi: Ez feljebb visz? Lisa: Igen! Nem is tudom - nem is vagyok képes leírni. Férfi: Felfelé taszít.
Hugh Herr: A jövő héten meglátogatom a központot -