Gledajući duboko u unutrašnjost prirode
kroz povećalo znanosti
dizajneri izvode načela,
procese i materijale,
koji čine samu osnovu dizajnerske metodologije,
od sintetskih materijala koji nalikuju
biološkim materijalima
do računalnih metoda koje oponašaju živčane procese,
priroda upravlja dizajnom.
Dizajn također upravlja prirodom.
U carstvu genetike, regenerativne medicine
i sintetske biologije,
dizajneri stvaraju nove tehnologije
koje nisu predviđene ili očekivane od prirode.
Bionički udovi povezuju
biologiju i dizajn.
Kao što možete vidjeti, moje noge su bioničke.
Danas ću ispričati ljudske priče
o bioničkoj ugradnji,
kako elektromehanika povezana s mojim tijelom
i usađena u moje tijelo
počinje premošćivati prostor
između invalidnosti i zdravlja,
između ljudskih ograničenja
i ljudskih potencijala.
Bionički su udovi definirali moju tjelesnost.
1982., amputirane su mi obje noge
kao posljedica oštećenja tkiva zbog smrzavanja
koje se dogodilo pri nezgodi kod planinarenja.
U to vrijeme, nisam gledao na svoje tijelo
kao polomljeno.
Smatrao sam da ljudsko biće
nikada ne može biti polomljeno.
Tehnologija je polomljena.
Tehnologija je neadekvatna.
Jednostavna, ali snažna ideja
bila je snažan poziv
za unaprijediti tehnologiju
kako bih uklonio vlastitu invalidnost
i naposljetku i invalidnost drugih.
Započeo sam sa stvaranjem specijaliziranih udova
koji su mi dopustili da se vratim
vertikalnom svijetu planina i penjanja po ledu.
Ubrzo sam shvatio kako je umjetni dio moga tijela
prilagodljiv,
u mogućnosti zauzeti bilo koji oblik ili funkciju,
prazna ploča kroz koju možda možemo načiniti
bilo koju strukturu koja bi se mogla ispružiti iza
bioloških mogućnosti.
Učinio sam svoju visinu prilagodljivom.
Mogao sam biti nizak, svega 152,4 cm ili visok koliko sam poželio.
(Smijeh)
Tako da kada sam se osjećao loše vezano za sebe,
nesigurno, povećao bih svoju visinu,
ali kada bih se osjećao samopouzdano i uglađeno,
mrvicu bih se smanjio,
kako bih konkurenciji dao barem šansu.
(Smijeh) (Pljesak)
Uska, klinasta stopala dopuštaju mi penjanje
po strmim kamenim procjepima
u koje ljudska noga ne može prodrijeti,
a šiljasta stopala omogućuju mi penjanje
po okomitim, ledenim zidovima
bez da ikada osjetim umor mišića nogu.
Kroz tehnološku inovaciju,
vratio sam se sportu snažniji i bolji.
Tehnologija je uklonila moju invalidnost
i omogućila mi je nove penjačke vještine.
Kao mladić, zamišljao sam budući svijet
u kojemu je toliki napredak tehnologije
mogao osloboditi svijet invalidnosti,
svijet u kojemu živčani implantati omogućuju
slijepima vidjeti,
svijet u kojem paralizirani mogu hodati
uz pomoć egzoskeleta.
Nažalost, zbog nedostataka u tehnologiji,
invalidnost je posvuda u svijetu.
Ovom gospodinu nedostaju tri uda.
Kao svjedočanstvo trenutnoj tehnologiji,
on je izvan invalidskih kolica,
ali moramo učiniti bolji posao u bionici
kako bi jednoga dana omogućili potpuni oporavak
za osobe s ovom razinom ozljede.
U MIT Media Lab-u, osnovali smo
Centar za ekstremne bioničke udove.
Cilj ovoga centra
je unaprijediti osnovnu znanost
i tehničku sposobnost što će omogućiti
biomehatronički i regenerativni popravak ljudi
širokog spektra
moždanih i tjelesnih invalidnosti.
Danas ću vam reći kako moje noge funkcioniraju,
kako rade,
kao slučaj koji prikazuje cilj ovoga centra.
Sada, pobrinuo sam se obrijati sinoć noge,
jer sam znao da ću ih pokazivati.
Bionički udovi podrazumijevaju inženjering ekstremnih sučelja.
U mom bioničkom udu nalaze se tri sučelja:
mehaničko, kako su moji udovi spojeni
na moje tijelo;
dinamičko, kako se kreću kao meso i kost;
i električno, kako komuniciraju
s mojim živčanim sustavom.
Započet ću s mehaničkim sučeljem.
U području dizajna, još uvijek ne razumijemo
kako mehanički spojiti uređaje na naše tijelo.
Za mene je nevjerojatno da nam u današnje vrijeme,
jedna od najzrelijih, najstarijih tehnologija
u ljudskoj povijesti, cipela,
još uvijek stvara žuljeve.
Kako je to moguće?
Nemamo pojma kako pričvrstiti stvari na naše tijelo.
Ovo je prekrasan pjesnički dizajn rad
profesora Neri Oxman-a u MIT Media Lab-u,
koji pokazuje prostorno različite egzoskeletne otpore,
kako je prikazano ovdje različitim bojama
na ovom 3D isprintanom modelu.
Zamislite budućnost u kojoj je odjeća
kruta i mekana gdje je potrebna,
kada je potrebna, za optimalnu potporu i savitljivost,
a da nikada ne uzrokuje neudobnost.
Moji bionički udovi povezani su s mojim biološkim tijelom
preko sintetske kože
s varijacijama krutosti
koje su zrcalna preslika biomehanike moga tkiva.
Kako bi postigli tu zrcalnost,
prvo smo razvili matematički model
mog biološkog uda.
Nakon toga, upotrijebili smo uređaje za snimanje, poput MR-a
kako bi vidjeli unutrašnjost moga tijela,
kako bi shvatili oblike i pozicije
različitih tkiva.
Također smo koristili robotske uređaje.
Ovdje vidite 14- pokretački krug?
koji se nalazi oko mog biološkog uda.
Pokretači dolaze, pronalaze površinu mog uda,
izmjere njegov opušten oblik,
zatim pritišću tkivo
kako bi izmjerili tkivnu popustljivost
u svakoj anatomskoj točki.
Te slikovne i robotičke podatke kombiniramo
kako bi stvorili matematički opis
mog biološkog uda, koji se vidi lijevo.
Vidite hrpu točkica ili čvorića.
Na svakom čvoriću nalazi se boja koja predstavlja tkivnu popustljivost.
Tada učinimo matematičko pretvaranje
u dizajn od sintetske kože
koji je prikazan desno,
shvatili smo da je optimalno
gdje je tijelo čvrsto, koristiti mekanu sintetsku kožu,
a gdje je tijelo mekano, koristiti krutu sintetsku kožu,
ova zrcalnost se pojavljuje
u svim tkivnim popustljivostima.
Po ovom obrazcu,
proizveli smo bioničke udove
koji su najudobniji udovi koje sam ikada nosio.
Jasno u budućnosti,
naša odjeća, naša obuća,
naše proteze, neće više biti dizajnirane
i proizvođene obrtničkim strategijama,
već radije obrascima po unešenim podatcima.
U budućnosti, naše cipele
neće nam više davati žuljeve.
Također ugrađujemo osjetne i pametne materijale
u naše sintetske kože.
Ovaj materijal
proizveden je od strane SRI International, Kalifornija.
Pod utjecajem elektrostatskog naboja, mijenja svoju čvrstoću.
Dakle, kada nema napona, materijal je popustljiv.
Mlohav je poput papira.
Kada pritisnemo gumb, apliciramo napon,
i on postaje čvrst poput ploče.
Ovaj materijal ugradili smo u sintetsku kožu
koja povezuje moj bionički ud s mojim tijelom.
Dok ovdje hodam,
nema napona.
Moje sučelje je mekano i popustljivo.
Kada se pritisne gumb, primjenjujemo napon,
te ono očvrsne,
omogućujući mi širi spektar upravljanja
mojim bioničkim udom.
Također proizvodimo egzoskelete.
Ovaj egzoskelet postaje čvrst i mekan
na točno određenim područjima tijekom trčanja
kako bi sačuvao zglobove
od velikih udaraca i degradacije.
U budućnosti, svi ćemo nositi egzoskelete
tijekom običnih aktivnosti poput trčanja.
Zatim, dinamičko sučelje.
Kako se moji bionički udovi pokreću poput mesa i kosti?
U mom MIT laboratoriju proučavamo zdrave ljude
dok stoje, hodaju i trče.
Što njihovi mišići rade
i kako su kontrolirani od strane kralježnične moždine?
Osnove znanosti motiviraju što gradimo.
Proizvodimo bioničke gležnjeve, koljena i kukove.
Proizvodimo dijelove tijela od samih temelja.
Bionički udovi koje ja nosim zovu se BiOM-ovi.
Nosi ih gotovo 1000 pacijenata,
od kojih su 400 ranjeni američki vojnici.
Kako funkcioniraju? Pri udarcu petom, kompjuterskom kontrolom,
sustav kontrolira čvrstoću,
kako bi ublažio šok udarca o podlogu.
Zatim, u srednjem položaju, bionički ud proizvodi
snažnu obratnu silu i snagu kako bi podigao osobu
u hodajući stav,
usporedivo načinu na koji djeluju mišići u području lista.
Ovaj bionički pogon je neizmjerno klinički
bitan pacijentima.
Dakle, lijevo vidite bionički uređaj
kojeg nosi žena --
desno pasivni uređaj nošen od strane iste žene
koji ne uspijeva oponašati normalne mišićne funkcije --
koje joj omogućuju napraviti nešto
što bi svatko trebao moći napraviti,
penjati se gore i dolje po stepenicama u kući.
Bionički udovi također omogućuju izvanredne atletske podvige.
Ovdje vidimo gospodina koji trči po kamenitom putu.
Ovo je Steve Martin, ne komičar,
koji je izgubio noge u eksploziji, u Afganistanu.
Također gradimo egzoskeletne strukture
koristeći ista načela
koji okružuju biološki ud.
Ovaj gospodin nema
nikakav poremećaj u nogama, nikakvu invalidnost.
Ima normalnu fiziologiju,
tako da mu ovaj egzoskelet stvara
moment i snagu poput mišića
kako njegovi mišići ne bi morali stvarati
taj moment i snagu.
Ovo je prvi egzoskelet u povijesti
koji zapravo poboljšava ljudsko hodanje.
Značajno umanjuje metaboličku potrošnju.
Toliko je temeljan u svom poboljšanju
da kada normalna, zdrava osoba
nosi ovu spravu 40 minuta
i zatim ju skine,
njihove biološke noge
postaju smiješno teške i čudne.
Započinjemo doba u kojem će nas
strojevi povezani s našim tijelom
učiniti jačima i bržima,
i uspješnijima.
Prelazimo na električno sučelje,
kako moji bionički udovi komuniciraju
s mojim živčanim sustavom?
Na površini mog batrljka su elektrode
koje mjere električne impulse mojih mišića.
To se prenosi bioničkom udu,
tako da kada pomislim na pomicanje mog fantomskog uda,
robot očitava moju želju za pomicanjem.
Ovaj dijagram pokazuje osnove
po kojima su bionički udovi kontrolirani,
dakle modelirali smo nedostajući biološki ud,
i otkrili smo koji se refleksi izazivaju,
kako refleksi kralježnične moždine
kontroliraju mišiće,
i ta je sposobnost ugrađena
u čip bioničkog uda.
Što smo nakon toga napravili, modulirali smo
osjetljivost refleksa,
po uzoru na spinalni refleks,
s živčanim signalom,
tako da kada opustim mišiće u svom batrljku,
dobijam vrlo male momente sile i snagu,
ali što više potičem svoje mišiće,
veće momente dobijem,
što mi čak omogućuje trčanje.
Ovo je bila prva demonstracija
trčanja pod utjecajem živčanih naredbi.
Osjećaj je odličan.
(Pljesak)
Želimo ići korak ispred.
Želimo zapravo zatvoriti petlju
između čovjeka i bioničkoga uda.
Radimo na istraživanjima u kojima uzgajamo
živce, presječene živce,
kroz kanale, ili red mikrokanala.
Na drugom kraju kanala,
živac se spaja sa stanicom,
stanicom kože ili mišića.
Kroz motorne kanale možemo osjetiti
kako se osoba želi pokrenuti.
To se može bežično poslati bioničkom udu,
tada senzori na bioničkom udu
mogu biti prevedeni u stimulaciju
u susjednom kanalu, osjetnom kanalu.
Tako da kada je ovo u potpunosti proizvedeno
i spremno za ljudsku upotrebu,
ljudi poput mene neće samo imati
sintetske udove koji se pokreću poput mesa i kosti,
već će se osjećati kao meso i kost.
Ovaj video pokazuje Lisu Mallette
neposredno nakon što je opremljena s dva bionička uda.
Uistinu, bionički udovi čine
ogromnu razliku u ljudskim životima.
(Video) Lisa Mallette: Moj Bože.
Moj Bože, ne vjerujem.
Ovo je kao da imam pravu nogu.
Sada, nemoj početi trčati.
Muškarac: Sada se okreni
i učini isto, penjući se gore.
Penji se gore, koristi petu pa prste,
kao što bi normalno hodala po tlu.
Pokušaj se popeti uz uzvisinu.
LM: O moj Bože.
Muškarac: Gura li te prema gore?
LM: Da! Ne mogu uopće -- Ne mogu uopće opisati ovo.
Muškarac: Gura te prema gore.
Hugh Herr: Sljedeći tjedan, posjetit ću centar --
(Pljesak) Hvala, hvala.
Hvala. Sljedeći tjedan posjetit ću
Centar za Medicare i Medicaid usluge
i pokušat ću nagovoriti CMS centar
da odobri prikladne propise i cijene
kako bi ova tehnologija bila dostupna
svim pacijentima kojima je potrebna.
Hvala vam. (Pljesak)
Nije dovoljno cijenjeno, ali vše od pola
svjetske populacije
pati od nekog oblika kognitivnog,
emocionalnog, osjetnog ili motoričkog poremećaja,
i zbog loše tehnologije,
prečesto, poremećaji završe invalidnošću
i lošijom kvalitetom života.
Osnovne razine fizioloških funkcija
trebale bi biti dijelom ljuskih prava.
Svaka osoba bi trebala imati pravo
živjeti život bez invalidnosti
ukoliko tako odaberu --
pravo na život bez teške depresije;
pravo vidjeti osobu koju voli
u slučaju onih koji imaju oštećen vid;
ili pravo na hodanje ili plesanje,
u slučaju paralize uda
ili amputacije uda.
Kao društvo možemo ostvariti ova ljudska prava
ukoliko prihvatimo prijedlog
da ljudi nisu invalidni.
Osoba nikada ne može biti polomljena.
Naš sagrađeni okoliš, naša tehnologija
oni su polomljeni i nesposobni.
Mi, ljudi, ne trebamo prihvaćati naša ograničenja,
već nadmašiti nesposobost
kroz tehnološke inovacije.
Uistinu, preko bitnih napredaka
u bioničkim udovima, u ovom stoljeću,
postavit ćemo tehnološke temelje
za poboljšanje ljudskog iskustva
i stat ćemo na kraj invalidnosti.
Želio bih završiti s još jednom pričom,
prekrasnom pričom,
pričom o Adrianne Haslet-Davis.
Adrianne je izgubila lijevu nogu
tijekom bostonskog terorističkog napada.
Upoznao sam Adrianne kada je nastala ova slika
u bolnici za oporavak Spaulding.
Adrianne je plesačica.
Adrianne diše i živi ples.
To je njen izražaj. To je njen oblik umjetnosti.
Prirodno, kada je izgubila ud
tijekom tetorističkog napada u Bostonu,
željela se vratiti na plesni podij.
Nakon što sam ju upoznao i odvezao kući u mom autu,
pomislio sam, ja sam MIT profesor.
Imam resurse. Idemo joj napraviti bionički ud
koji će joj omogućiti vraćanje životu i plesu.
Okupio sam MIT znanstvenike, stručnjake
u protezama, robotici, učenju strojeva
i biomehanici,
i tijekom 200 dana istraživanja,
proučavali smo ples.
Doveli smo plesače s biološkim udovima
i proučavali smo njihove kretnje,
koje sile se upotrebljavaju na plesnom podiju,
uzeli smo sve te podatke
i sastavili osnovne principe plesa,
refleksne plesačke sposobnosti,
te smo ugradili te podatke
u bionički ud.
Bionika ne čini ljude samo
jačima i bržima.
Naša ekspresija, ljudskost
može biti ugrađena u elektromehaniku.
Prošlo je 3.5 sekundi
između eksplozije
tijekom terorističkog napada u Bostonu.
U tih 3.5 sekundi zločinci i kukavice
maknuli su Adrianne s plesnog podija.
Nakon 200 dana, mi smo ju vratili nazad.
Nećemo se dati zastrašiti, oboriti,
umanjiti, pokoriti ili zaustaviti
djelima nasilja,
(Pljesak)
Dame i gospodo, molim vas dopustite mi da vam predstavim
Adrianne Haslet-Davis,
njen prvi nastup od napada.
Pleše s Christianom Lightnerom.
(Pljesak)
(Glazba: ˝Ring My Bell˝ izvođač Enrique Iglesias)
(Pljesak)
Dame i gospodo,
članovi istraživačkog tima,
Elliott Rouse i Nathan Villagaray-Carski.
Elliott i Nathan.
(Pljesak)