Je suis professeur au MIT,
mais je ne crée pas de bâtiments ou de systèmes informatiques.
Je fabrique des membres, des jambes bioniques
qui améliorent la marche et la course humaines.
En 1982, j’ai eu un accident de montagne.
On a dû m'amputer des deux jambes pour cause d’engelures.
Ici, vous pouvez voir mes jambes :
24 capteurs, 6 microprocesseurs et des actionneurs semblables à des tendons.
Je ne suis qu’écrous et boulons sous le genou.
Mais grâce aux avancées en bionique,
je peux sauter, danser et courir.
(Applaudissements)
Merci.
(Applaudissements)
Je suis un homme bionique, mais pas encore un cyborg.
Quand je songe à bouger mes jambes,
des signaux nerveux provenant de mon système nerveux central
traversent mes nerfs
et activent les muscles dans mes membres résiduels.
Des électrodes artificielles captent ces signaux
et des micro-ordinateurs dans le membre bionique
traduisent ces pulsions en une série de mouvements prévus.
En gros,
quand je pense à bouger,
cet ordre est transmis à la partie synthétique de mon corps.
Mais les ordinateurs ne peuvent pas informer mon système nerveux.
Quand je touche ou bouge mes membres synthétiques,
je n’ai pas de sensations normales de toucher ou de mouvement.
Si j’étais un cyborg, pouvant sentir mes jambes,
grâce à des ordinateurs qui transmettent des données à mon système nerveux,
ça changerait profondément
ma relation à mon corps synthétique.
Je ne peux pas sentir mes jambes,
et à cause de cela,
mes jambes sont des outils distincts de mon esprit et de mon corps.
Ils ne font pas partie de moi.
Je crois que si j’étais un cyborg, sentant mes jambes,
elles feraient partie de moi, de mon être.
Au MIT, nous pensons au design NeuroIncarné.
Suivant ce procédé,
le designer conçoit de la chair et des os humains, du corps biologique,
avec des éléments synthétiques
qui améliorent la communication bidirectionnelle
entre le système nerveux et le monde construit.
Le design NeuroIncarné est une méthode pour créer des fonctionnalités cyborg.
Ce procédé permet de concevoir un futur
dans lequel la technologie ne se résume plus
à des outils inertes, distincts de nos esprits et de nos corps,
un futur où la technologie est soigneusement intégrée
à notre nature,
un monde dans lequel ce qui est biologique et ce qui ne l’est pas,
ce qui est humain et ce qui ne l’est pas,
ce qui est nature et ce qui ne l’est pas,
sera désormais diffus.
Le futur offrira à l’humanité de nouveaux corps.
Le design NeuroIncarné prolongera nos systèmes nerveux
dans le monde synthétique,
et le monde synthétique en nous,
nous transformant profondément.
En créant un corps biologique qui communique mieux
avec le monde artificiel,
l’humanité va éradiquer les infirmités au cours de ce 21e siècle
et établir les bases scientifiques et technologiques
de l’augmentation humaine,
prolongeant les capacités humaines au-delà des seuils innés, psychologiques :
au niveau cognitif, émotionnel et physique.
On peut construire des corps de plusieurs façons à différentes échelles :
du biomoléculaire à l’échelle du tissu ou de l’organe.
J'aimerais vous parler d’un aspect du design NeuroIncarné
où l'on manipule et sculpte les tissus du corps
par des procédés chirurgicaux et régénérateurs.
Le paradigme actuel de l’amputation
n’a pas beaucoup changé depuis la guerre de Sécession.
C’est désormais obsolète, au vue des progrès énormes réalisés
dans les actionneurs, les systèmes de contrôle et les interfaces neurales.
Il nous manque encore l’interaction dynamique entre les muscles,
pour le contrôle et la proprioception.
Qu’est-ce que la proprioception ?
Si je fléchis la cheville, les muscles à l’avant de ma jambe se contractent,
étirant simultanément les muscles à l’arrière.
C'est le contraire si j'étire la cheville :
les muscles de l’arrière se contractent
étirant les muscles de l’avant.
Quand ces muscles bougent,
des capteurs biologiques à l’intérieur des tendons
envoient des données au cerveau, par les nerfs.
C’est comme ça que nous savons où sont nos pieds
sans les voir.
Aujourd'hui, l'amputation détruit ces rapports dynamiques musculaires.
éliminant ainsi les sensations proprioceptives normales.
Donc, un membre artificiel normal
ne peut pas informer le système nerveux
sur l'emplacement de la prothèse.
Le patient ne peut donc pas sentir
la position ni le mouvement de la prothèse
sans la voir.
Mes jambes furent amputées avec cette méthode archaïque.
Je peux sentir mes pieds, je les sens, là,
comme une présence fantôme.
Mais je ne peux pas les bouger.
Elles sont comme coincées dans des bottes de ski rigides.
Pour résoudre cela,
au MIT, nous avons inventé l’interface neuro-musculaire agoniste-antagoniste
ou AMI.
L’AMI sert à connecter les nerfs du membre résidu
à une prothèse bionique externe.
Comment fonctionne l’AMI ?
L’AMI est formé de deux muscles, liés chirurgiquement :
un agoniste lié à un antagoniste.
Quand l’agoniste se contracte après activation électrique,
il étire l’antagoniste.
Ce rapport dynamique
est perçu par les capteurs biologiques du tendon,
qui envoient un signal au système nerveux central
relayant des informations sur la longueur, vitesse et force du tendon.
C’est ça, la proprioception des tendons.
C’est la façon principale dont nous, humains,
sentons la position, le mouvement et les forces dans nos membres.
Quand un membre est amputé,
le chirurgien connecte les muscles opposés du résidu
pour créer un AMI.
On peut construire plusieurs dispositifs AMI
pour contrôler et sentir plusieurs articulations.
Puis on place des électrodes artificielles sur chaque muscle AMI.
Les ordinateurs du membre bionique décodent les signaux
pour contrôler les moteurs puissants du membre bionique.
Quand le membre bouge,
les muscles AMI bougent,
transmettant des signaux au cerveau,
donnant des sensations naturelles au porteur de prothèse
sur la position et les mouvements de la prothèse.
Peut-on utiliser ces principes de design en vrai ?
Il y a quelques années, mon bon ami Jim Ewing – de 34 ans –
me demanda de l’aide
après un terrible accident d’escalade.
Il était tombé de 15 mètres, dans les Îles Caïman,
quand sa corde a lâché.
Il endura de nombreuses blessures :
poumons percés, fractures multiples.
Après l'accident, il rêvait de retrouver son sport préféré,
l’escalade.
Comment serait-ce possible ?
La réponse : Team Cyborg,
une équipe de chirurgiens, scientifiques et ingénieurs,
réunis au MIT pour reconstruire Jim et lui rendre son niveau en escalade.
Le Dr Matthew Carty amputa sa jambe endommagée
à l’hôpital Brigham and Women’s de Boston,
suivant la procédure AMI.
Des poulies de tendon furent créées et attachées au tibia de Jim
pour reconnecter les muscles opposés.
La procédure AMI rétablit le lien neural
entre les muscles cheville-pied de Jim et son cerveau.
Quand Jim bouge son membre fantôme,
les muscles reconnectés bougent en paires dynamiques,
envoyant des signaux de proprioception à travers les nerfs, au cerveau,
et Jim a des sensations normales de position et de mouvement,
même les yeux bandés.
Voici Jim au labo du MIT après chirurgie.
Nous liâmes les muscles AMI de Jim, par électrodes,
à un membre bionique
et Jim apprit vite à le bouger
selon quatre axes distincts de mouvement pied-cheville.
Nous étions excités par ces résultats, lorsque Jim se leva,
et là, ce fut vraiment remarquable.
Toute la biomécanique naturelle traitée par le système nerveux central
apparut dans le membre synthétique
comme un acte involontaire et automatique.
Toutes les subtilités du placement de pied lors d'une montée de marches –
(Applaudissements)
apparurent devant nos yeux.
Ici, la descente de Jim,
ses doigts bioniques approchant la prochaine marche,
faisant preuve de mouvements naturels
automatiquement, sans efforts.
Comme le système nerveux central de Jim reçoit les signaux proprioceptiques,
il sait contrôler le membre synthétique de façon naturelle.
Jim bouge et se comporte comme si le membre synthétique lui appartenait.
Par exemple, un jour au labo,
il marcha par erreur sur un rouleau de ruban adhésif.
Que fait-on dans ce cas-là ?
On ne se baisse pas comme ça ; c’est trop gênant.
On le secoue.
C’est exactement ce que fit Jim
seulement quelques heures après avoir été connecté.
Le plus intéressant pour moi,
c'est quand Jim nous raconta son expérience.
Il dit : « Le robot fait partie de moi. »
Jim Ewing : Le lendemain de ma première connexion au robot,
ma fille descendit et me demanda ce que ça fait d’être un cyborg.
Ma réponse fut que je ne me sentais pas cyborg.
J’avais l’impression d’avoir ma jambe
et que je n’étais pas attaché au robot
autant qu’il n’était attaché à moi
et qu’il faisait partie de moi.
C’est vite devenu ma jambe.
Hugh Herr : Merci.
(Applaudissements)
En connectant le système nerveux de Jim,
de façon bidirectionnelle, à son membre synthétique,
on obtint l’incarnation neurologique.
J’ai postulé que parce que Jim peut penser et bouger son membre synthétique,
et parce qu’il ressent ces mouvements dans son propre système nerveux,
la prothèse n’est plus un outil distinct,
mais fait partie intégrante du corps de Jim.
Grâce à l’incarnation neurologique, Jim ne se sent pas cyborg.
Il sent simplement qu’il a retrouvé
ses jambes, son corps.
On me demande souvent
quand je vais me faire relier à mes membres de manière bidirectionnelle,
quand je vais devenir un cyborg.
J’hésite à devenir un cyborg.
Avant mon amputation, j’étais un élève nul.
J’avais des notes terribles à l’école.
Mais après mon amputation,
je suis devenu professeur à MIT.
(Rires)
(Applaudissements)
J’ai peur que si je reconnecte mes neurones à mes membres,
mon cerveau va retrouver sa forme moins intelligente.
(Rires)
Mais bon, ça va, je suis déjà titularisé au MIT.
(Rires)
(Applaudissements)
Je crois que la portée du design NeuroIncarné
s’étendra bien au-delà du remplacement de membres
et entrainera l’humanité dans des contrées
qui redéfiniront complètement le potentiel humain.
Au 21e siècle,
on prolongera le système nerveux dans de puissants exosquelettes
que les humains pourront contrôler et sentir avec leur cerveau.
Les muscles du corps pourront être reconfigurés
pour contrôler des moteurs puissants
et pour sentir les mouvements de l’exosquelette,
ce qui augmentera notre force, l’amplitude de nos sauts et notre vitesse.
Au 21e siècle, je crois que les humains deviendront des super-héros.
On pourra aussi prolonger nos corps
dans des structures non-anthropomorphes, comme des ailes,
contrôlant et sentant chaque mouvement dans notre système nerveux.
Léonard de Vinci a dit : « Quiconque aura goûté au vol
marchera à jamais les yeux tournés vers le ciel,
car là il a été, et là toujours il désirera ardemment retourner. »
Au crépuscule de ce siècle,
les humains seront méconnaissables,
de par leur morphologie et leur mouvement.
L’humanité va prendre son envol.
Jim Ewing chuta, il fut brisé,
mais ses yeux se tournèrent vers le ciel, là où il rêvait de retourner.
Après son accident, il rêvait de marcher
et de retrouver son sport favori : l’escalade.
Au MIT, Team Cyborg a construit pour Jim un membre adapté au monde vertical,
une jambe contrôlée par le cerveau, avec une gamme complète de sensations.
Armé de cette technologie, Jim regagna les Îles Caïman,
le site de son accident,
rebâti en cyborg, pour grimper de nouveau vers le ciel.
(Fracas de vagues)
(Applaudissements)
Merci.
(Applaudissements)
Mesdames et messieurs, Jim Ewing, le premier grimpeur cyborg.
(Applaudissements)