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感测技术重塑仿生义肢
身障者重新感觉「沙滩」

【作者: 朱致宜】2011年11月16日 星期三

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麻省理工学院教授Hugh Herr的故事就是很好的例子。虽然以目前的演式来说,要真正与常人无异的生活毕竟仍有些落差,但,当他秀出他的义肢告诉大家:「欢迎来到仿生时代」,你可以清楚知道,也许不是现时现刻,但科技即将替身障者带来更革命性的改变。


需求 刺激科技进展

《图一 Hugh Herr再度应邀出席FTF2011讲述自己的故事。》
《图一 Hugh Herr再度应邀出席FTF2011讲述自己的故事。》

三十多年前, 还是个青少年的Hugh Herr,在攀岩途中受困于暴风雪,虽然获救,但膝盖以下却必须截肢。虽然这是一个不幸的意外,但是却是一项科技兴革的开始。


在《国家地理频道》的专访中,他的哥哥说:「意外发生后,Hugh Herr想要继续攀岩,我们也觉得,那么就设法继续攀岩吧」。 Hugh Herr秀出过去最初的木制义肢,但这显然是有些勉强的方法;然后他明白,如果他的生命已经注定要有残缺,唯一能够让梦想维持不坠的途径,就是「科技」。一心想成为运动员的他,最后成了麻省理工学院媒体实验室主持人,他的实验室研发了许多将生物医学与科技互相结合的技术,最为远近驰名的例子,就是他脚上的这对仿生义肢。


嵌入式处理器+感测装置

《图二 Hugh Herr年轻时透过传统义肢攀岩的不顺利经验促使他投入仿生义肢研究。》
《图二 Hugh Herr年轻时透过传统义肢攀岩的不顺利经验促使他投入仿生义肢研究。》

这些年来,他与他的发明获得《时代杂志》连续N年的最佳科技发明奖;也曾登上《Wired》杂志封面。笔者在Freescale所举办的论坛中听了他的故事(仿生义肢中的感测晶片正是Freescale出品);在舞台上,他的言谈充满自信、并不时四处走动以与观众互动,在演讲的最后,他卷起了西装裤的裤脚、露出银色的仿生义肢。即使在网路上看过他的演说,但现场亲睹,却是带来了更大的冲击力道。


Hugh Herr的左右腿义肢上,各有五个微电脑以及十二个感测装置;这些零组件的作用是模拟并取代肌肉、肌腱以及反射神经系统。仿生义肢从感测器取得资讯,并传送至微电脑处理器,由微电脑来判断「正常的肌肉组织将会如何运作」,并给予仿生义肢各式的作用力矩…等动作资讯;因此,与传统义肢相较,仿生义肢因为可以模拟正常的肌肉、肌腱与反射神经,所以无论是行走甚至是跑跳的动作,都像是真实血肉之躯一般。


同时展示,可用手机应用程式监测义肢的状况;如肢体的僵硬度以及消耗能量等,抓紧云端运算趋势,他并打趣说道,也许未来也可以上网「Google」自己的仿生义肢状况。


《图三 仿生义肢让身障者得以运动、感知环境变化。》
《图三 仿生义肢让身障者得以运动、感知环境变化。》

十年内 大脑直接控制义肢

未来的发展方向,Hugh Herr希望十年后可以在断肢的末梢神经置入晶片,如此一来,就可以透过脑神经直接控制义肢;更可以透过触觉模拟,让义肢的触感传回脑部。举例来说,走在沙滩上,沙子的颗粒感、阳光的灼热感,这些自截肢那天起就消失在身障者人生中的感受,可以透过高科技再度失而复得。目前,教授的实验室也正针对「以脑力控制机器」的技术进行人体实验;根据其演讲资讯表示,这项实验是在身障者的脑部植入晶片,身障者透过训练,可用念力控制电脑上的游标以启动冷气机装置等简单的机械开关动作。


身体健全的我们,可能很难想像身障者对于真实感受的渴求。赤脚感受指缝与泥土间的亲吻,或是感受水的潮湿与冰凉,柏油路的炎热与粗糙。这些日常生活中我们习以为常的感受,对于身障者来说却可能是终其一生都无法再度享有的触感。从对攀岩的坚持与热情走来,笔者于网路上搜寻资讯时,看到一段对于Hugh Herr的侧写,其中一句话相当触动人心:「If you follow your passion, then you will get the money.」


「需求」永远牵引、刺激着科技的创新发展。嵌入式处理器、感测器的技术精进,意味着并不只是科技工艺的突破,暂且撇开法令限制、商用时程等繁复问题,「科技」对生活的改变可能再度超越我们所能想像,甚至,能够予人新生。


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