我是麻省理工學院的教授，
但我不設計建築物或電腦系統。
而是建造人體的部件，
能增強人類行走 和跑步能力的仿生腿。
1982 年我在英國遭遇登山事故，
由於凍傷造成組織損傷， 我的雙腿不得不被截肢。
在這裡，你可以看到我的雙腿：
24 個傳感器，6 個微處理器 和肌肉腱狀執行器。
基本上我膝蓋以下 是一堆螺母和螺栓。
但藉助這種先進的仿生技術，
我能跳躍、跳舞和跑步。
（掌聲）
謝謝。
（掌聲）
我是個仿生人， 但還不是個生化人。
當我想移動雙腿時，
來自中樞神經系統的神經信號
通過我的神經
激活殘肢內的肌肉。
人造電極感應這些信號，
仿生肢體中的小型電腦
將神經脈衝解碼為 我所預期的運動模式。
簡而言之，
當我想要移動時，
該命令會傳達給我身體的合成部分。
但是這些電腦訊息 無法傳入我的神經系統。
當我觸摸、移動我的合成肢體時，
我沒有正常的觸摸、運動的感覺。
如果我是一個生化人， 我就能感受我的雙腿，
能通過小型電腦傳訊息 給神經系統來感受我的雙腿，
我相信那會從根本上改變
我與合成身體的關係。
今天，我感覺不到自己的雙腿，
因此，我的雙腿是獨立於
頭腦和身體之外的工具。
它們不是我的一部分。
我相信如果我是一個生化人 就能夠感受到雙腿，
雙腿會成為我的一部分， 自我的一部分。
在麻省理工學院，我們正思考 神經體現（NeuroEmbodied）設計。
在這設計過程中，
設計師設計生物體本身， 肌肉和骨骼，
以及合成材料，
用來增強神經系統 和人造物間的雙向交流。
神經體現設計是一種 創造生化人功能的方法。
在這個設計過程中，
設計師思考的未來技術
不再是獨立於頭腦 和身體之外的無生命工具；
而是技術已經被仔細 整合在我們天性中的未來。
在這個世界裡 什麼是生物，什麼不是，
什麼是人類，什麼不是，
什麼是天然的，什麼不是，
將永遠界線模糊。
這未來將提供人類新的身體。
神經體現設計將把我們的神經系統
擴展到合成的世界，
並將合成世界擴展到我們，
從根本上改變我們是誰。
通過設計生物體
來與設計出來的世界溝通得更好，
人類將在 21 世紀結束殘疾，
並建立增強人類的科學和技術基礎，
來增強人類的能力，
使之超越先天、生理水平、
認知、情感和身體。
有很多方法能構建 不同規模的新身體部位，
從生物分子到組織和器官的規模。
今天，我想談一個 神經體現設計的領域，
用手術和再生的過程
來操縱和雕刻人體的組織。
目前截肢的做法
自美國內戰以來 並沒有在根本上改變；
它早已過時，
鑑於我們在執行器、控制系統 和神經接口技術方面的巨大進步。
一個主要的缺陷是欠缺
控制和本體感覺 動態肌肉間的相互作用。
什麼是本體感覺？
當你腳踝向上翹時前面的腿肌收縮
同時後面的腿肌伸展。
當你伸長腳踝時恰恰相反，
你的腿後肌肉收縮
而腿前肌肉伸展。
肌肉伸縮時，
肌腱內的生物傳感器
通過神經向大腦發送訊息。
這就是何以我們不用眼睛看
也能夠感受到腳在哪裡。
目前的截肢做法打斷了 肌肉的動態關係，
因而消除了正常的本體感覺。
因此，一般的義肢
不能把義肢在空間的位置訊息
反饋給神經系統。
因此，病人若不用眼睛觀察
就看不到和感覺不到
義肢關節的位置和動作。
我的腿被用這種 內戰時期的方法截肢。
我能感覺到我的腳，
我現在能感覺到的 是幽靈意識的形式。
但當我嘗試移動它們時則動不了。
感覺它們像是被困在硬硬的雪靴內面。
為了解決這問題，
我們麻省理工學院發明了
收縮及伸長肌的神經脈衝界面 （agonist-antagonist myoneural interface），
簡稱 AMI。
AMI 是一種將殘留的神經
連接到外部仿生義肢的方法。
AMI 是如何設計、如何運作的？
AMI 包括兩塊手術連接起來肌肉，
收縮肌連接著伸長肌。 （agonist/antagonist muscle）
當電子訊號觸發收縮肌這邊時，
會拉長另一邊的伸長肌。
這種肌肉的相互作用
會導致肌腱內的生物傳感器
通過神經向中樞神經系統發送訊息，
發送有關肌腱長度、 速度和力道的訊息。
這就是肌腱本體感覺的工作原理，
它是我們人類能夠感知肢體位置、
動作和力量的主要方式。
被截肢時
外科醫生連接殘肢內的這些相對肌肉
以形成 AMI。
如今可以創建多個 AMI 構造
來控制和感覺多個義肢關節。
然後將人造電極 放置在每個 AMI 肌肉上，
仿生肢體內的小電腦解碼這些信號
來控制仿生肢體上強大的電動機。
當仿生肢體移動時，
AMI 肌肉前後移動，
將信號通過神經發送到大腦，
使佩戴義肢的人能夠體驗
義肢的位置和動作的自然感覺。
這些組織設計的原則 可實際用在人的身上嗎？
幾年前，我 34 歲的好朋友吉姆 · 尤恩，
向我尋求幫助。
吉姆遭遇了可怕的登山事故，
在開曼群島摔下 50 英尺，
因繩索沒能拉住他而撞擊地面。
他受了許多傷，
肺部被刺破，許多骨頭破碎。
事故發生後，他夢想要回去爬山。
但怎麼辦到呢？
答案是生化人團隊，
由外科醫生、科學家 和工程師組成的團隊
在麻省理工學院 重建吉姆以前的攀登實力。
隊員馬修卡蒂醫師 截斷吉姆嚴重受傷的腿，
手術地點是波士頓的 布萊根婦女醫院，
使用 AMI 手術程序，
他把創建的肌腱滑輪 連接到吉姆的脛骨上，
重新連接對應的肌肉。
AMI 程序重新建立了吉姆
腳踝肌肉和大腦間的神經聯繫。
當吉姆移動他的幻肢時，
重接的肌肉以動態配對動作，
使本體感受信號 通過神經傳遞到大腦，
所以即使蒙住眼睛，
吉姆也會經歷腳踝位置 和動作的正常感覺。
這是手術後吉姆在麻省理工實驗室。
我們通過電極連接吉姆的
AMI 肌肉與仿生肢體，
吉姆很快就學會如何移動仿生肢體，
在四個不同的腳踝動作方向移動。
我們對這些結果感到興奮。
吉姆接著站了起來，
發生的事情真的非常了不起。
所有中樞神經系統介面 所導引的自然生物力學，
都通過合成肢體呈現
無意識、反射的行為。
上樓時所有錯綜複雜的腳部位置
（掌聲）
呈現在我們眼前。
這是吉姆走下台階，
用他的仿生腳趾伸向下一階，
自動展現自然的動作，
他甚至不用嘗試移動肢體。
由於吉姆的中樞神經系統 接收本體感受的信號，
所以它確切知道 如何自然地控制合成肢體。
現在吉姆的動作和行為 就像合成肢體是他的一部分。
例如，某天在實驗室，
他不小心踩到了一卷電氣膠帶。
東西粘上你的鞋底時，你會怎麼做？
你不會彎腰去取，那太笨拙了，
而是會把它抖掉。
吉姆正是如此，
他在神經連接到肢體後 幾個小時抖掉它。
我最感興趣的
是吉姆告訴我們他經歷到的。
他說：「機器人成了我的一部分。」
吉姆 · 尤恩：我連上 機器後的次日早晨，
女兒下樓來，問我 成為生化人的感覺如何，
我回答不覺得自己是個生化人。
我覺得自己的腿回來了，
不是我連在機器上，
而是機器連到我身上。
機器成了我的一部分，
很快就成了我的腿。
休赫爾：謝謝。
（掌聲）
通過將吉姆的神經系統
雙向連接到他的合成肢體上，
實現了神經體現。
我推測因為吉姆能夠 思考和移動合成肢體，
能感覺到神經系統中的這些動作，
所以義肢不再是單獨的工具，
而是吉姆身體不可分割的一部分。
由於這神經體現， 吉姆不覺得自己像個機器人。
他感覺他得回自己的腿，
得回自己的身體。
現在我經常被問到
什麼時候我要雙向接上 合成肢體的神經，
什麼時候要成為生化人。
事實是我很猶豫要不要成為生化人。
在截肢之前我是個糟糕的學生，
經常在學校得 D 和 F。
截肢後，
我突然成為麻省理工學院的教授。
（笑聲）
（掌聲）
現在我擔心， 一旦神經再次接上義肢，
我的大腦就會重新回到 那個不怎麼聰明的我。
（笑聲）
知道嗎，沒關係，因為 我已有麻省理工的終身教職。
（笑聲）
（掌聲）
我相信神經體現設計的範圍
將遠遠超出替換肢體的範圍，
而會將人類從根本上帶入
重新定義人類潛能的領域。
在 21 世紀，
設計師們會把神經系統擴展為
人類能用思想控制 和感受的強力外骨骼。
體內的肌肉可以重新配置，
以控制強大的馬達，
感受和感知外骨骼的動作，
增強人類的力量、 跳躍的高度和跑步的速度。
我相信人類將在 21 世紀 成為超級英雄。
人類也可能將自己的身體
延伸到非擬人化結構，例如翅膀，
控制和感受神經系統內的 每一翅膀動作。
李奧納多 · 達文西說過： 「一旦你嘗試過飛行，
走在地上時你的眼睛 將會永遠朝向天空，
因為一旦你上去過那裡， 就會一直想要回到那裡去。」
我相信本世紀末將會出現
今天的人類所無法辨識的
形態和動力學。
人類將會飛行並翱翔。
吉姆 · 尤恩墜地並嚴重傷殘，
但他的眼睛轉向天空， 總是渴望回歸。
事故後，他不僅夢想再次走路，
還要回到他所選擇的登山運動。
麻省理工學院的生化團隊 為他造了專門用於垂直世界的肢體，
具有完整位置和動作的感覺， 由大腦全面控制的腿。
用這技術，吉姆回到 開曼群島的事故現場，
重建為生化人，再次爬上天空。
（浪潮聲）
（掌聲）
謝謝。
（掌聲）
先生女士們，吉姆 · 尤恩， 世界上第一個生化攀岩者。
（掌聲）