Поглибивши погляд на природу через лупу науки, дизайнери спираються на основи, процеси та матеріали, що становлять саму суть методології проектування, від синтетичних структур, що нагадують біологічні матеріали, до обчислювальних методів, що імітують нейронні процеси, і тому природа рухає дизайн. А дизайн рухає природою. У царстві генетики, регенеративної медицини та синтетичної біології дизайнери розробляють незвичайні технології, абсолютно не підозрювані в природі.

нова

Біоніка досліджує взаємодію біології та дизайну. Як бачите, мої ноги біонічні. Сьогодні я розповім людські історії про біонічний зв’язок, оскільки електромеханіка, прикріплена до тіла та імплантована в тіло, починає подолати розрив між інвалідністю та функціональністю, між людськими межами та людськими можливостями.

На жаль, через технологічні недоліки інвалідність широко поширена у світі. У цього кавалера відсутні три кінцівки. Як свідчення сучасних технологій, ми бачимо, що вони не прив'язані до інвалідного візка, але ми повинні зробити більше в біоніці, щоб досягти повної реабілітації людей з таким ступенем травми. Ми створили Центр екстремальної біоніки в лабораторіях MIT. Роль цього центру полягає у підтримці базового науково-технічного обладнання, яке дозволить проводити біомеханічні та регенеративні ремонти людей при широкому діапазоні мозкових та тілесних ушкоджень.

Сьогодні я покажу вам, як працюють мої ноги, як вони працюють, як приклад роботи цього центру. Я переконався, що вчора ввечері поголив ноги, бо знав, що збираюся тут похизуватися.

Біоніка вимагає розробки екстремальних інтерфейсів. У моїх біонічних кінцівках є три крайні інтерфейси: механічний, тобто як кінцівки пов’язані з моїм біологічним тілом; динамічний, що імітує рух плоті та кісток, та електронний, що спілкується з моєю нервовою системою.

Почну з механічного інтерфейсу. У цій галузі дизайну ми досі не знаємо, як механічно підключити пристрої до корпусу. Для мене надзвичайно, що сьогодні одна з найдавніших і найдосконаліших технологій в історії людства, взуття, все ще може викликати у нас пухирі. Як це можливо? Ми не уявляємо, як пов’язати речі з нашим тілом. Це чудово лірична дизайнерська робота професора Нері Оксман з лабораторій MIT, яка демонструє екзоскелет, загальний опір якого варіюється просторово, як показано кольоровою варіацією моделі, створеної на 3D-принтері. Уявіть собі майбутнє, коли одяг буде твердим або м’яким там, де він вам потрібен, коли вам це потрібно, для оптимальної підтримки та універсальності, без відчуття дискомфорту.

Нам також вдається вставляти чутливі та розумні матеріали в синтетичну шкіру. Це матеріал, розроблений SRI International в Каліфорнії. Він змінює свою силу за допомогою електростатичного ефекту. При нульовій напрузі матеріал гнучкий. Він гнучкий, як папір. Коли ми натискаємо кнопку і знімаємо натяг, матеріал твердне, як дошка. Ми вкладаємо цей матеріал у синтетичну шкіру, яка пов’язує мою біонічну кінцівку з моїм біологічним тілом. Коли я гуляю тут, немає електричної напруги. Мій інтерфейс м’який та податливий. При натисканні кнопки і під впливом напруги інтерфейс твердне, пропонуючи мені більше маневреності на біонічній кінцівці.

Ми також будуємо екзоскелети. Цей екзоскелет твердне і пом’якшує в потрібні моменти бігової доріжки, щоб врятувати біологічні суглоби від сильних стресів та дегенерації. Ми всі носитимемо екзоскелети під час звичайних занять, таких як біг у майбутньому.

Йдемо далі, Динамічний інтерфейс. Як можливо, що мої біонічні кінцівки рухаються як плоть і кістки? У лабораторіях MIT ми обстежуємо людей з нормальним фізіогнозом постави, ходьби та бігу. Як працюють м’язи і як ними керує спинний мозок. Те, що ми будуємо, мотивовано основою науки. Ми будуємо біонічні щиколотки, коліна і стегна. Ми виробляємо частини тіла повністю з підлоги. Біонічні кінцівки, які я ношу, називаються BiOMs. Вони адаптували їх для майже 1000 пацієнтів, 400 з яких були поранені американськими солдатами.

Як це працює? При імітації ходьби, коли п’ята торкається поверхні, система перевіряє твердість, щоб послабити удар від удару кінцівки об землю. У середній фазі кроку біонічна кінцівка виробляє високий крутний момент і підсилює підйом людини під час кроку, що йде порівняно з тим, як працюють м'язи в області литок. Цей біонічний привід є клінічно дуже важливим для пацієнтів. Ліворуч ви бачите біонічний пристрій, встановлений на дамі - праворуч та сама дама з пасивним пристроєм, який не може імітувати функцію м’язів, - що дозволяє їй робити те, що кожен повинен вміти, вставати і підніматися і вниз сходами вдома. Біоніка також забезпечує виняткові спортивні трюки. Тут ми бачимо, як пан біжить у гору кам’яною доріжкою. Це Стів Мартін (але не комік), який втратив ноги під час вибуху бомби в Афганістані.

Ми також будуємо екзоскелетні частини, які використовують ті самі принципи, що і м’язи, що оточують біологічну кінцівку. Цей джентльмен не має пошкоджень ніг та інвалідності. У нього нормальна фізіологія, тому екзоскелети забезпечують крутні моменти та сили, тому його власні м’язи не повинні сприяти цим моментам та силам. Це перший в історії екзоскелет, який розширив можливості людської ходьби. Це значно зменшує споживання енергії. Це розширення настільки глибоке, що якщо нормальна, здорова людина, яка користується цим пристроєм протягом 40 хвилин, а потім роздягає його, його власні біологічні ноги здаються смішно складними і дивними. Ми перебуваємо на порозі часу, коли машини, прикріплені до нашого тіла, зроблять нас сильнішими, швидшими та потужнішими.

Перейдемо до електронного інтерфейсу, як мої біонічні кінцівки спілкуються з моєю нервовою системою? На решті моїх ніг є електроди, які вимірюють електричні імпульси моїх м’язів. Вони передаються біонічним кінцівкам, тому, коли я думаю про рух моєї фантомної кінцівки, робот відстежує ці бажання руху. Ця діаграма демонструє принцип управління біонічною кінцівкою, тому ми моделюємо відсутні біологічні кінцівки та виявляємо, які рефлекси виникають і як рефлекси спинного мозку керують м’язами, і ця здатність закладена в чіпах біонічної ноги. І тому ми робимо це, регулюючи чутливість рефлексу, сформованого рефлексу спинного мозку, за допомогою нервового сигналу, тому, розслабляючи м’язи на решті ноги, я отримую дуже мало крутного моменту та сили, але якщо я правильно розтягнути м’язи, я отримую хорошу дозу сил і навіть можу бігати. І це була перша демонстрація бігового кроку під нейронним керівництвом. Це дивовижне почуття. (Оплески)

Але ми хочемо зробити ще один крок далі. Ми хочемо розірвати ланцюг між людською та біонічною кінцівками. Ми проводимо експерименти, де вирощуємо нерви, ламаємо нерви, використовуючи канали або мікроканальні промені. З іншого боку каналу нерв пов’язаний з клітинами, клітинами шкіри та м’язовими клітинами. У рухових каналах ми можемо відчути, як людина хоче рухатися. І ми можемо надіслати це бездротовим способом на біонічну кінцівку, і тоді датчики на біонічній кінцівці можуть бути перетворені для стимуляції в сусідні канали, в канали датчиків. Отже, коли ми повністю розробимо це для людських потреб, у таких людей, як я, будуть не тільки синтетичні кінцівки, які рухаються, як м’ясо та кістки, але й відчуватимуться як м’ясо та кістки.

Це відео показує Лізу Маллетт незабаром після того, як їй адаптували дві біонічні кінцівки. Я вважаю, що біоніка серйозно змінює життя людей.

(відео) Ліза Малетт: За бога. Боже, я не можу в це повірити. Як у мене справжня нога. Тепер просто не починай бігати.

Чоловік: Поверніться і зробіть те саме, коли йдете нагору. Підніміться нагору, п’ятами на ногах, ніби йдете по рівній поверхні. Спробуй пройти цей підйом, Ліза: За бога. Чоловік: Це вас рухає вгору? Ліза: Так! Навіть не знаю - я навіть не в змозі це описати. Чоловік: Це штовхає вас в гору.

Х'ю Гер: Я відвідаю центр наступного тижня -