Είμαι καθηγητής του MIT,
αλλά δεν σχεδιάζω κτίρια ή υπολογιστικά συστήματα.
Αντίθετα, κατασκευάζω μέλη σώματος,
βιονικά πόδια που επαυξάνουν το ανθρώπινο περπάτημα και τρέξιμο.
Το 1982, είχα ένα ορειβατικό ατύχημα,
και τα πόδια μου ακρωτηριάστηκαν λόγω τραυματισμένου ιστού από κρυοπαγήματα.
Εδώ μπορείτε να δείτε τα πόδια μου:
24 αισθητήρες, έξι μικροεπεξεργαστές και ενεργοποιητές τύπου μυϊκού τένοντα.
Από το γόνατο και κάτω είμαι γεμάτος παξιμάδια και μπουλόνια.
Αλλά, με αυτήν την εξελιγμένη βιονική τεχνολογία
μπορώ να πηδήξω, να χορέψω και να τρέξω.
(Χειροκρότημα)
Σας ευχαριστώ.
(Χειροκρότημα)
Είμαι ένας βιονικός άνθρωπος, αλλά όχι ακόμα κυβερνοργανισμός.
Όταν σκέφτομαι να κινήσω τα πόδια μου,
νευρικά σήματα από το κεντρικό νευρικό μου σύστημα
διέρχονται από τα νεύρα μου
κι ενεργοποιούν μύες εντός των εναπομείναντων άκρων μου.
Τεχνητά ηλεκτρόδια ανιχνεύουν αυτά τα σήματα
και μικροί υπολογιστές στο βιονικό άκρο
αποκωδικοποιούν τους νευρικούς παλμούς στην κίνηση που θέλω να κάνω.
Με απλά λόγια,
όταν σκέφτομαι να κινηθώ,
η εντολή αυτή κοινοποιείται στο συνθετικό μέρος του σώματός μου.
Ωστόσο, αυτοί οι υπολογιστές δεν εισάγουν πληροφορίες στο νευρικό μου σύστημα.
Όταν αγγίζω και μετακινώ τα συνθετικά άκρα μου,
δεν βιώνω φυσιολογική αφή και αίσθηση κίνησης.
Εάν ήμουν κυβερνοργανισμός κι ένιωθα τα πόδια μου
μέσω υπολογιστών που εισάγουν πληροφορίες στο νευρικό μου σύστημα,
θα άλλαζε θεμελιωδώς, πιστεύω,
τη σχέση μου με το συνθετικό μου σώμα.
Σήμερα, δεν νιώθω τα πόδια μου
και λόγω αυτού,
τα πόδια μου είναι ξεχωριστά εργαλεία από το μυαλό και το σώμα μου.
Δεν είναι μέρος του εαυτού μου.
Πιστεύω ότι αν ήμουν κυβερνοργανισμός κι ένιωθα τα πόδια μου,
θα ήταν μέρος του εαυτού μου.
Στο MIT, σκεφτόμαστε το νευρο-ενσωματωμένο σχεδιασμό.
Σε αυτή τη σχεδιαστική διαδικασία,
ο σχεδιαστής σχεδιάζει ανθρώπινη σάρκα και οστά, το ίδιο το βιολογικό σώμα,
μαζί με συνθετικά για να ενισχύσει την αμφίδρομη επικοινωνία
μεταξύ του νευρικού συστήματος και του χτιστού κόσμου.
Αυτός ο σχεδιασμός αποτελεί τη μέθοδο δημιουργίας λειτουργίας κυβερνοργανισμών.
Σε αυτή τη διαδικασία σχεδιασμού, οι σχεδιαστές σκέφτονται ένα μέλλον,
όπου η τεχνολογία δεν διακυβεύει πλέον χωριστά,
άψυχα εργαλεία από το μυαλό και το σώμα μας,
ένα μέλλον στο οποίο η τεχνολογία έχει ενσωματωθεί προσεκτικά
μέσα στη φύση μας,
έναν κόσμο στον οποίο τι είναι βιολογικό και τι δεν είναι,
τι είναι ανθρώπινο και τι δεν είναι,
τι είναι η φύση και τι δεν είναι
θα είναι για πάντα θολό.
Αυτό το μέλλον θα προσφέρει στην ανθρωπότητα νέα σώματα.
Ο νευρο-ενσωματωμένος σχεδιασμός θα επεκτείνει το νευρικό σύστημα
στον συνθετικό κόσμο
και ο συνθετικός κόσμος σε εμάς,
αλλάζοντας θεμελιωδώς το ποιοι είμαστε.
Σχεδιάζοντας το βιολογικό σώμα ώστε να επικοινωνεί καλύτερα
με τον χτιστό σχεδιασμένο κόσμο,
η ανθρωπότητα θα τερματίσει την αναπηρία σε αυτόν τον 21ο αιώνα
και θα καθιερώσει την επιστημονική και τεχνολογική βάση
για την ανθρώπινη επαύξηση,
επεκτείνοντας την ανθρώπινη ικανότητα πέρα από τα εγγενή, φυσιολογικά επίπεδα,
διανοητικά, συναισθηματικά και σωματικά.
Υπάρχουν πολλοί τρόποι δημιουργίας νέων σωμάτων σε όλες τις κλίμακες,
από τη βιομοριακή έως την κλίμακα ιστών και οργάνων.
Σήμερα, θα μιλήσω για μια περιοχή Νευρο-ενσωματωμένου Σχεδιασμού
στην οποία οι ιστοί του σώματος χειρίζονται και σμιλεύονται
χρησιμοποιώντας χειρουργικές και αναγεννητικές διεργασίες.
Το τρέχον παράδειγμα ακρωτηριασμού
δεν έχει αλλάξει θεμελιωδώς από τον εμφύλιο πόλεμο των ΗΠΑ
και έχει ξεπεραστεί υπό το φως των δραματικών εξελίξεων
σε ενεργοποιητές, συστήματα ελέγχου και τεχνολογίες νευρικής διεπαφής.
Μία σημαντική έλλειψη είναι η έλλειψη δυναμικών αλληλεπιδράσεων των μυών
για τον έλεγχο και την ιδιοδεκτικότητα.
Τι είναι η ιδιοδεκτικότητα;
Όταν κάμπτετε τον αστράγαλο, συστέλλονται οι μπροστινοί μύες σας
τεντώνοντας ταυτόχρονα τους μύες στο πίσω μέρος του ποδιού σας.
Το αντίθετο συμβαίνει όταν επεκτείνετε τον αστράγαλο.
Εδώ, οι μύες στο πίσω μέρος συστέλλονται
τεντώνοντας τους εμπρόσθιους μύες.
Καθώς κάμπτονται κι επεκτείνονται,
βιολογικοί αισθητήρες εντός των μυϊκών τενόντων
στείλνουν πληροφορίες μέσω των νεύρων στον εγκέφαλο.
Έτσι μπορούμε να νιώσουμε πού είναι τα πόδια μας,
χωρίς να τα βλέπουμε με τα μάτια μας.
Το τρέχον παράδειγμα ακρωτηριασμού σπάει αυτές τις δυναμικές σχέσεις μυών
και με αυτόν τον τρόπο εξαλείφει τις κανονικές αισθήσεις ιδιοδεκτικότητας.
Κατά συνέπεια, ένα τυπικό τεχνητό άκρο
δεν μπορεί να ανατροφοδοτήσει πληροφορία στο νευρικό σύστημα
για το πού βρίσκεται χωρικά το πρόσθετο μέλος.
Ο ασθενής, ως εκ τούτου, δεν μπορεί να εντοπίσει και να αισθανθεί
τη θέση και την κίνηση της προσθετικής άρθρωσης
χωρίς να τη βλέπει με τα μάτια του.
Τα πόδια μου ακρωτηριάστηκαν με αυτή τη μεθοδολογία του Εμφυλίου Πολέμου.
Αισθάνομαι τα πόδια μου, τα αισθάνομαι τώρα
ως φαντασματική συνείδηση.
Αλλά δεν μπορώ να τα μετακινήσω.
Τα νιώθω σαν να είναι κολλημένα μέσα σε άκαμπτες μπότες του σκι.
Για να λυθούν αυτά,
στο MIT, επινοήσαμε την μυονευρική διασύνδεση αγωνιστή-ανταγωνιστή
ή AMI, για συντομία.
Το AMI είναι μια μέθοδος σύνδεσης νεύρων εντός του εναπομείναντος τμήματος
σε ένα εξωτερικό, βιονικό προσθετικό.
Πώς έχει σχεδιαστεί το AMI και πώς λειτουργεί;
Το AMI περιλαμβάνει δύο μύες που συνδέονται χειρουργικά,
ένας αγωνιστής που συνδέεται με έναν ανταγωνιστή.
Όταν ο αγωνιστής μικραίνει κατά την ηλεκτρική ενεργοποίηση,
τεντώνει τον ανταγωνιστή.
Αυτή η δυναμική αλληλεπίδραση μυών
προκαλεί στους βιολογικούς αισθητήρες εντός του μυϊκού τένοντα
να στείλουν πληροφορίες μέσω του νεύρου στο κεντρικό νευρικό σύστημα,
σχετικές με το μήκος, την ταχύτητα και τη δύναμη του τένοντα.
Έτσι λειτουργεί η ιδιοδεκτικότητα στους μύες τένοντα
και είναι ο πρωταρχικός τρόπος που εμείς, ως άνθρωποι,
μπορούμε να αισθανόμαστε τη θέση, την κίνηση και τη δύναμη στα άκρα μας.
Όταν ένα άκρο ακρωτηριάζεται,
ο χειρουργός συνδέει αυτούς τους αντίπαλους μύες μέσα στο υπόλειμμα
για τη δημιουργία ενός AMI.
Τώρα, πολλαπλές δομές AMI μπορούν να δημιουργηθούν
για τον έλεγχο και την αίσθηση πολλαπλών προσθετικών αρθρώσεων.
Στη συνέχεια τοποθετούνται τεχνητά ηλεκτρόδια σε κάθε AMI μυ
και μικροί υπολογιστές εντός του βιονικού άκρου αποκωδικοποιούν αυτά τα σήματα
για τον έλεγχο των ισχυρών κινητήρων στο βιονικό άκρο.
Όταν το βιονικό άκρο μετακινείται,
οι AMI μύες κινούνται μπρος-πίσω,
στέλνοντας σήματα μέσω του νεύρου στον εγκέφαλο,
επιτρέποντας στο άτομο που φοράει το πρόσθετο να βιώσει φυσικές αισθήσεις
της θέσης και των κινήσεων του πρόσθετου.
Μπορούν αυτές οι αρχές σχεδιασμού ιστού να χρησιμοποιηθούν στον άνθρωπο;
Πριν από μερικά χρόνια, ο καλός φίλος μου Τζιμ Γιούιν -- 34 ετών --
ήρθε σε μένα για βοήθεια.
Ο Τζιμ είχε ένα τρομερό ατύχημα αναρρίχησης.
Έπεσε από τα 15 μέτρα στα Νησιά Κέιμαν,
όταν το σχοινί του δεν τον στήριξε και χτύπησε στο έδαφος.
Υπέστη πάρα πολλούς τραυματισμούς:
διάτρηση στους πνεύμονες και πολλά σπασμένα οστά.
Μετά το ατύχημά του, ονειρεύτηκε να επιστρέψει στο αγαπημένο του άθλημα
την ορειβασία,
αλλά πώς θα μπορούσε αυτό να είναι δυνατό;
Η απάντηση ήταν η Ομάδα Cyborg,
μια ομάδα χειρουργών, επιστημόνων και μηχανικών
που συγκροτήθηκε στο MIT για να επιστρέψει ο Τζιμ στην αναρρίχηση.
Ο Δρ. Μάθιου Κάρτι ακρωτηρίασε το άκρως κατεστραμμένο πόδι του Τζιμ
στο νοσοκομείο Brigham & Women's στη Βοστόνη,
χρησιμοποιώντας τη χειρουργική επέμβαση AMI.
Δημιουργήθηκαν τροχοειδής τένοντες που προσαρτήθηκαν στο οστό κνήμης του Τζιμ
για να επανασυνδεθούν οι αντίπαλοι μύες.
Η διαδικασία AMI επανέφερε τον νευρικό σύνδεσμο
ανάμεσα στον αστράγαλο, τους μύες και τον εγκέφαλο του Τζιμ.
Όταν ο Τζιμ κινεί το φαντασματικό του άκρο,
οι επανασυνδεδεμένοι μύες κινούνται σε δυναμικά ζεύγη,
προκαλώντας στα σήματα ιδιοδεκτικότητας να περάσουν από τα νεύρα του εγκεφάλου,
ώστε ο Τζιμ να αισθάνεται τις θέσεις και τις κινήσεις του αστραγάλου,
ακόμα και με δεμένα μάτια.
Εδώ ο Τζιμ είναι στο εργαστήριο του MIT μετά τις χειρουργικές επεμβάσεις.
Συνδέσαμε ηλεκτρικά τους μύες AMI του Τζιμ μέσω ηλεκτροδίων,
σε ένα βιονικό άκρο,
και ο Τζιμ έμαθε γρήγορα πώς να μετακινεί το βιονικό άκρο
σε τέσσερις ξεχωριστές κατευθύνσεις κίνησης του ποδιού.
Ήμασταν ενθουσιασμένοι από τα αποτελέσματα, αλλά όταν ο Τζιμ σηκώθηκε,
αυτό που συνέβη ήταν πραγματικά αξιοσημείωτο.
Όλη η φυσική βιο-μηχανική που προκαλείται από το κεντρικό νευρικό σύστημα
προέκυψε μέσω του συνθετικού άκρου
ως ακούσια, αντανακλαστική δράση.
Όλες οι περιπλοκές τοποθέτησης του ποδιού κατά την ανάβαση σκαλοπατιών -
(Χειροκρότημα)
εμφανίστηκαν μπροστά στα μάτια μας.
Εδώ ο Τζιμ κατεβαίνει τα σκαλιά,
με το βιονικό του δάκτυλο να φτάνει στο επόμενο σκαλοπάτι,
παρουσιάζοντας αυτόματα φυσικές κινήσεις,
χωρίς καν να προσπαθήσει να μετακινήσει το άκρο του.
Επειδή το κεντρικό νευρικό σύστημα του Τζιμ λαμβάνει σήματα ιδιοδεκτικότητας,
ξέρει ακριβώς πώς να ελέγξει το συνθετικό άκρο με φυσικό τρόπο.
Τώρα, ο Τζιμ κινείται και συμπεριφέρεται σαν το συνθετικό άκρο να είναι μέρος του.
Για παράδειγμα, μια μέρα στο εργαστήριο,
πάτησε τυχαία ένα ρολό μονωτικής ταινίας.
Τι κάνεις, λοιπόν, όταν κάτι κολλήσει στο παπούτσι σου;
Δεν σκύβεις έτσι. Είναι πολύ δύσκολο.
Αντί αυτού, το τινάζετε,
και αυτό ακριβώς έκανε ο Τζιμ
μετά από τη νευρική σύνδεση με το άκρο για λίγες μόνο ώρες.
Αυτό που ήταν πολύ ενδιαφέρον για μένα
είναι αυτό που είπε ο Τζιμ ότι βίωνε.
Είπε: «Το ρομπότ έγινε μέρος μου».
Τζιμ Γιούιν: Το πρωί μετά την πρώτη σύνδεση με το ρομπότ,
η κόρη μου κατέβηκε κάτω και με ρώτησε πώς αισθάνομαι που είμαι κυβερνοργανισμός
και η απάντησή μου ήταν ότι δεν ένιωθα σαν κυβερνοργανισμός.
Ένιωθα σαν να είχα το πόδι μου
και δεν ήταν σαν να ήμουν συνδεδεμένος με το ρομπότ,
όσο το ρομπότ ήταν προσκολλημένο σε μένα,
και το ρομπότ έγινε μέρος μου.
Γρήγορα έγινε το πόδι μου σύντομα.
Χιού Χερ: Σας ευχαριστώ.
(Χειροκρότημα)
Συνδέοντας το νευρικό σύστημα του Τζιμ αμφίδρομα
στο συνθετικό άκρο του,
πραγματοποιήθηκε νευρολογική υλοποίηση.
Υπέθεσα ότι επειδή ο Τζιμ μπορεί να σκεφθεί και να κινεί το συνθετικό άκρο
και επειδή μπορεί να νιώσει αυτές τις κινήσεις μέσα στο νευρικό του σύστημα,
το πρόσθετο δεν είναι πλέον ένα ξεχωριστό εργαλείο,
αλλά ένα αναπόσπαστο κομμάτι του Τζιμ, ένα αναπόσπαστο μέρος του σώματός του.
Λόγω αυτής της νευρολογικής ενσωμάτωσης, ο Τζιμ δεν νοιώθει σαν κυβερνοργανισμός.
Αισθάνεται σαν να έχει το πόδι του ξανά,
ότι έχει το σώμα του ξανά.
Τώρα με ρωτάνε συχνά
πότε πρόκειται να συνδεθώ νευρικά με τα συνθετικά άκρα μου αμφίδρομα,
πότε θα να γίνω κυβερνοργανισμός.
Η αλήθεια είναι ότι διστάζω να γίνω κυβερνοργανισμός.
Πριν ακρωτηριαστούν τα πόδια μου, ήμουν φρικτός μαθητής.
Έπαιρνα συχνά Δ' και Ε' στο σχολείο.
Στη συνέχεια, μετά τον ακρωτηριασμό των άκρων μου,
ξαφνικά έγινα καθηγητής του MIT.
(Γέλια)
(Χειροκρότημα)
Τώρα ανησυχώ ότι μόλις συνδεθώ νευρικά με τα άκρα μου ξανά,
ο εγκέφαλός μου θα αποκατασταθεί πίσω στον όχι και τόσο φωτεινό εαυτό του.
(Γέλια)
Αλλά ξέρετε, δεν πειράζει, γιατί έχω ήδη θητεία στο MIT.
(Γέλια)
(Χειροκρότημα)
Πιστεύω ότι η έκταση του νευροδιαμορφωμένου σχεδιασμού
θα επεκταθεί πολύ πέρα ​​από την αντικατάσταση των άκρων
και θα πάει την ανθρωπότητα σε μέρη,
που θεμελιωδώς επαναπροσδιορίζουν την ανθρώπινη δυναμική.
Σε αυτόν τον 21ο αιώνα,
οι σχεδιαστές θα επεκτείνουν το νευρικό σύστημα σε δυναμικά ισχυρούς εξωσκελετούς
που οι άνθρωποι θα ελέγχουν και θα νιώθουν με το μυαλό τους.
Οι μύες μέσα στο σώμα μπορεί να αναδιαρθρωθούν
για τον έλεγχο ισχυρών κινητήρων
και να αισθάνονται εξωσκελετικές κινήσεις,
επαυξάνοντας την ανθρώπινη δύναμη, το ύψος άλματος και την ταχύτητα τρεξίματος.
Σε αυτόν τον 21ο αιώνα, πιστεύω ότι οι άνθρωποι θα γίνουν υπερήρωες.
Οι άνθρωποι θα μπορούν επίσης να επεκτείνουν το σώμα τους
με μη ανθρωπομορφικές δομές, όπως τα φτερά,
ελέγχοντας και αισθάνοντας κάθε κίνηση του φτερού στο νευρικό σύστημα.
Ο Λεονάρντο Ντα Βίντσι είπε, «Μόλις δοκιμάσετε την πτήση,
θα περπατάτε στη γη με τα μάτια σας στραμμένα προς τα πάνω για πάντα,
γιατί από εκεί ήρθατε και εκεί πάντα θα θέλετε να επιστρέψετε».
Στο λυκόφως των χρόνων αυτού του αιώνα,
πιστεύω ότι οι άνθρωποι θα είναι αγνώριστοι μορφολογικά και δυναμικά
από αυτό που είμαστε σήμερα.
Η ανθρωπότητα θα πετάξει και θα ανυψωθεί.
Ο Τζιμ Γιούιν έπεσε στη γη και έσπασε πολλά,
αλλά τα μάτια του στράφηκαν στον ουρανό, όπου πάντα επιθυμούσε να επιστρέψει.
Μετά το ατύχημα, όχι μόνο ονειρεύτηκε να περπατήσει ξανά,
αλλά και να επιστρέψει στο αγαπημένο του άθλημα την ορειβασία.
Στο MIT, η ομάδα Cyborg του έφτιαξε ένα ειδικό μέλος για τον κατακόρυφο κόσμο,
ένα εγκεφαλικά ελεγχόμενο πόδι με πλήρη αίσθηση θέσης και κίνησης.
Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνολογία, ο Τζιμ επέστρεψε στα νησιά Κέιμαν,
τον τόπο του ατυχήματός του,
ως κυβερνοργανισμός για να ανέβει ξανά προς τον ουρανό.
(Παφλάζοντα κύματα)
(Χειροκρότημα)
Ευχαριστώ.
(Χειροκρότημα)
Κυρίες και κύριοι, ο Τζιμ Γιούιν, ο πρώτος κυβερνοργανισμός αναρριχητής.
(Χειροκρότημα)