How we'll become cyborgs and extend human potential | Hugh Herr

Fordító: Andi Vida Lektor: Gyöngyi Iris Czachesz

I'm an MIT professor,

A Massachusettsi Műszaki Egyetem professzora vagyok,

but I do not design buildings or computer systems.

de nem épületeket vagy számítógépes rendszereket tervezek,

Rather, I build body parts,

hanem testrészeket,

bionic legs that augment human walking and running.

bionikus lábakat, amik kifinomult emberi járásra és futásra alkalmasak.

In 1982, I was in a mountain-climbing accident,

Volt egy hegymászó balesetem 1982-ben,

and both of my legs had to be amputated due to tissue damage from frostbite.

mindkét lábamat amputálni kellett, mert elfagytak benne a szövetek.

Here, you can see my legs:

Itt láthatják a lábaimat:

24 sensors, six microprocessors and muscle-tendon-like actuators.

24 szenzor, 6 mikroprocesszor és izom-ínműködést imitáló szerkezetek.

I'm basically a bunch of nuts and bolts from the knee down.

Térdtől lefelé lényegében egy rakás csavarból és anyából állok.

But with this advanced bionic technology,

De ezzel a fejlett bionikus technológiával

I can skip, dance and run.

tudok ugrálni, táncolni és futni.

(Applause)

(Taps)

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)

I'm a bionic man, but I'm not yet a cyborg.

Bionikus ember vagyok, de még nem kiborg.

When I think about moving my legs,

Mikor meg akarom mozdítani a lábam,

neural signals from my central nervous system

központi idegrendszeremből kiindulva

pass through my nerves

jelek futnak végig az idegeimen,

and activate muscles within my residual limbs.

és aktiválják épen maradt lábcsonkom izmait.

Artificial electrodes sense these signals,

Mesterséges elektródák érzékelik ezeket a jeleket,

and small computers in the bionic limb

a bionikus lábrészben miniatűr számítógépek

decode my nerve pulses into my intended movement patterns.

dekódolják idegi impulzusaimat, így jön létre akaratlagos mozgásom.

Stated simply,

Egyszerűen szólva:

when I think about moving,

amikor a mozgásra gondolok,

that command is communicated to the synthetic part of my body.

ez a parancs eljut testem szintetikus részébe.

However, those computers can't input information into my nervous system.

Viszont azok a számítógépek nem képesek információt juttatni idegrendszerembe.

When I touch and move my synthetic limbs,

Amikor szintetikus lábamat érintem és mozdítom,

I do not experience normal touch and movement sensations.

nem érzem sem az érintést, sem a mozgást.

If I were a cyborg and could feel my legs

Ha kiborg lennék, és érezném a lábam,

via small computers inputting information into my nervous system,

mert apró számítógépek közvetítenék az információt az idegrendszerembe,

it would fundamentally change, I believe,

hiszem, hogy ez alapjaiban változtatná meg

my relationship to my synthetic body.

kapcsolatomat szintetikus testemmel.

Today, I can't feel my legs,

Jelenleg nem érzem a lábaimat,

and because of that,

és emiatt azok elmémtől és testemtől egyaránt függetlenek.

my legs are separate tools from my mind and my body.

They're not part of me.

Nem tartoznak hozzám.

I believe that if I were a cyborg and could feel my legs,

Hiszem, ha kiborg lennék és érezném a lábamat,

they would become part of me, part of self.

hozzám tartozna, szerves részem lenne.

At MIT, we're thinking about NeuroEmbodied Design.

Az egyetemen "neuro-beágyazottság- tervezésen" dolgozunk.

In this design process,

Ebben a tervezési folyamatban

the designer designs human flesh and bone, the biological body itself,

szintetikus elemekkel együtt emberi húst és csontot terveznek,

magát a biológiai testet,

along with synthetics to enhance the bidirectional communication

hogy fokozzák a kétirányú kommunikációt

between the nervous system and the built world.

az idegrendszer és a mesterséges világ közt.

NeuroEmbodied Design is a methodology to create cyborg function.

Ez a tervezés a kiborgműködés megalkotásának módszertana.

In this design process, designers contemplate a future

A folyamatban a mérnökök olyan jövőt vázolnak fel,

in which technology no longer compromises separate,

melyben a technológia többé már nem jelent

lifeless tools from our minds and our bodies,

a testünktől-lelkünktől elkülönülő, élettelen eszközöket.

a future in which technology has been carefully integrated

Ebben a jövőben a technológiát gondosan beépítik

within our nature,

természetünkbe,

a world in which what is biological and what is not,

ebben a világban végképp elveszíti jelentőségét,

what is human and what is not,

hogy mi biológiai, és mi nem az,

what is nature and what is not

mi emberi, és mi nem az,

will be forever blurred.

mi természetes, és mi nem az.

That future will provide humanity new bodies.

Ez a jövő új testeket ígér az emberiségnek.

A neuro-beágyazottság-tervezés kiterjeszti majd idegrendszerünket

NeuroEmbodied Design will extend our nervous systems

into the synthetic world,

a szintetikus világba,

and the synthetic world into us,

azt pedig belénk építi,

fundamentally changing who we are.

alapjaiban változtatva meg minket.

By designing the biological body to better communicate

Mivel arra tervezik a biológiai testet,

hogy jobban tudjon kommunikálni a mesterségesen felépített világgal,

with the built design world,

humanity will end disability in this 21st century

az emberiség a 21. századra véget vet a testi fogyatékosságnak,

and establish the scientific and technological basis

és megteremti az emberi tökéletesedés tudományos-technológiai alapját

for human augmentation,

extending human capability beyond innate, physiological levels,

az emberi adottságokat a veleszületett, fiziológiai szinteken túlra terjesztve,

cognitively, emotionally and physically.

kognitív, érzelmi és fizikai értelemben egyaránt.

There are many ways in which to build new bodies across scale,

Számos eljárással alkothatók új testek egészen széles körben,

from the biomolecular to the scale of tissues and organs.

a biomolekuláristól a szövetek és szervek szintjéig.

Today, I want to talk about one area of NeuroEmbodied Design,

Most a neuro-beágyazottság-tervezés egyik területéről beszélnék,

in which the body's tissues are manipulated and sculpted

melyben a testszöveteket sebészi és regeneratív módszerekkel

using surgical and regenerative processes.

kezelik és építik fel.

The current amputation paradigm

A jelenlegi amputációs paradigma

hasn't changed fundamentally since the US Civil War

alapvetően nem változott az amerikai polgárháború óta,

and has grown obsolete in light of dramatic advancements

és mára teljesen elavult a vezérlőelemek, szabályozórendszerek

in actuators, control systems and neural interfacing technologies.

és idegi interfész technológia drámai fejlődésének fényében.

A major deficiency is the lack of dynamic muscle interactions

A legfontosabb hibája a dinamikus izomkölcsönhatások hiánya

for control and proprioception.

a szabályozás és a propriocepció szempontjából.

What is proprioception?

Mi a propriocepció?

When you flex your ankle, muscles in the front of your leg contract,

Ha behajlítjuk bokánkat, az izmok összehúzódnak a láb elülső részén,

simultaneously stretching muscles in the back of your leg.

a hátsó részén pedig ugyanakkor megnyúlnak.

The opposite happens when you extend your ankle.

Ha viszont megfeszítjük a bokát, akkor épp az ellenkezője történik.

Here, muscles in the back of your leg contract,

A láb hátsó részén összehúzódnak az izmok,

stretching muscles in the front.

elöl pedig megnyúlnak.

When these muscles flex and extend,

Mikor ezek az izmok meghajlanak és megnyúlnak,

biological sensors within the muscle tendons

az inakban található biológiai érzékelők

send information through nerves to the brain.

idegi közvetítéssel információt továbbítanak az agyba.

This is how we're able to feel where our feet are

Ezért nem kell odanéznünk ahhoz, hogy érzékeljük,

without seeing them with our eyes.

hol van a lábunk.

The current amputation paradigm breaks these dynamic muscle relationships,

A jelenlegi amputációs paradigma megtöri ezeket a dinamikus izomkapcsolatokat,

and in so doing eliminates normal proprioceptive sensations.

ezáltal kiküszöböli a normális proprioceptív érzékelést.

Consequently, a standard artificial limb

Ebből következik, hogy egy szabványos műláb

cannot feed back information into the nervous system

nem képes információt küldeni az idegrendszernek arról,

about where the prosthesis is in space.

hogy hol található a művégtag a térben.

The patient therefore cannot sense and feel

Így a beteg, ha nem néz oda, nem észleli és nem érzi

the positions and movements of the prosthetic joint

sem a protézis helyzetét,

without seeing it with their eyes.

sem a mozgását.

My legs were amputated using this Civil War-era methodology.

Az én lábaimat polgárháború-korabeli módszerrel amputálták.

I can feel my feet, I can feel them right now

Érzem őket, most is érzem,

as a phantom awareness.

fantom tudatossággal.

But when I try to move them, I cannot.

Ám ha mozdítani próbálom, semmit nem érzek.

It feels like they're stuck inside rigid ski boots.

Olyan, mintha merev síbakancsba szorultak volna.

To solve these problems,

A probléma kiküszöbölésére

at MIT, we invented the agonist-antagonist myoneural interface,

az egyetemen feltaláltuk az agonista- antagonista izom-ideg interfészt.

or AMI, for short.

Röviden: az AMI-t.

The AMI is a method to connect nerves within the residuum

Ezzel a módszerrel összeköthetjük a megmaradt idegeket

to an external, bionic prosthesis.

a külső, bionikus művégtagokkal.

How is the AMI designed, and how does it work?

Mi az AMI lényege, és hogyan működik?

The AMI comprises two muscles that are surgically connected,

Két, műtéti úton összekötött izomból áll.

an agonist linked to an antagonist.

az egyik az agonista, a másik az antagonista.

When the agonist contracts upon electrical activation,

Amikor az agonista elektromos ingerlésre összerándul,

it stretches the antagonist.

megnyújtja az antagonistát.

This muscle dynamic interaction

Ez az izomdinamikán alapuló kölcsönhatás

causes biological sensors within the muscle tendon

azt okozza, hogy az ínban található biológiai érzékelők

to send information through the nerve to the central nervous system,

információt küldenek az idegeken keresztül a központi idegrendszerbe,

relating information on the muscle tendon's length, speed and force.

az ín hosszúságáról, sebességéről és erejéről szóló adatokat.

This is how muscle tendon proprioception works,

Így működik az inak propriocepciója,

and it's the primary way we, as humans,

és elsődlegesen így vagyunk képesek

can feel and sense the positions, movements and forces on our limbs.

helyzet-, mozás- és erőérzékelésre, -észlelésre a végtagjainkban.

When a limb is amputated,

Végtag-amputáció során

the surgeon connects these opposing muscles within the residuum

a sebész összeköti ezeket az ellentétesen működő, megmaradt izmokat,

to create an AMI.

így teremti meg az AMI-t.

Now, multiple AMI constructs can be created

Többszörös AMI-szerkezetek is létrehozhatók

for the control and sensation of multiple prosthetic joints.

több művégtag irányítására és érzékeléséhez.

Artificial electrodes are then placed on each AMI muscle,

Minden egyes AMI-izomra mesterséges elektródákat telepítenek,

and small computers within the bionic limb decode those signals

és a bionikus végtagokban miniatűr számítógépek dekódolják azokat a jeleket,

to control powerful motors on the bionic limb.

amik a bionikus végtag nagy erejű motorjait szabályozzák.

When the bionic limb moves,

Amikor a végtag működésbe lép,

the AMI muscles move back and forth,

az AMI-izmok oda-vissza mozognak,

sending signals through the nerve to the brain,

idegi úton küldik a jeleket az agynak,

enabling a person wearing the prosthesis to experience natural sensations

így lehetővé teszik, hogy a művégtag viselője természetes módon észlelhesse

of positions and movements of the prosthesis.

lába helyzetét és mozgását.

Can these tissue-design principles be used in an actual human being?

Alkalmazhatók-e ezek a szövettervezési alapelvek a humán gyógyászatban?

A few years ago, my good friend Jim Ewing -- of 34 years --

Néhány éve jóbarátom, a 34 éves Jim Ewing

reached out to me for help.

segítséget kért tőlem.

Jim was in an a terrible climbing accident.

Borzalmas hegymászó balesetet szenvedett.

He fell 50 feet in the Cayman Islands

16 métert zuhant a Kajmán-szigeteken,

when his rope failed to catch him hitting the ground's surface.

amikor kioldódott a kötele, és ő a földbe csapódott.

He suffered many, many injuries:

Rengeteg sérülést szenvedett:

punctured lungs and many broken bones.

átfúródott a tüdeje, darabokra törtek a csontjai.

After his accident, he dreamed of returning to his chosen sport

Balesete után minden vágya az volt, hogy visszatérjen kedvenc sportjához,

of mountain climbing,

a hegymászáshoz.

but how might this be possible?

De hogy valósíthatná ezt meg?

The answer was Team Cyborg,

A válasz a Kiborg Team volt,

a team of surgeons, scientists and engineers

sebészek, kutatók és mérnökök csapata,

assembled at MIT to rebuild Jim back to his former climbing prowess.

akik az egyetemen összefogtak, hogy visszaadják Jimnek régi hegymászó énjét.

Team member Dr. Matthew Carty amputated Jim's badly damaged leg

Egyikük, Dr. Matthew Carty

Brighamban és a Bostoni Női Kórházban AMI sebészeti módszerrel

at Brigham and Women's Hospital in Boston,

using the AMI surgical procedure.

amputálta Jim súlyosan sérült lábát.

Tendon pulleys were created and attached to Jim's tibia bone

Ínhüvelyeket hoztak létre, és Jim sípcsontjához erősítették,

to reconnect the opposing muscles.

hogy újra összekössék a szembenálló izmokat.

The AMI procedure reestablished the neural link

Az AMI-eljárás helyreállította az idegi kapcsolatot

between Jim's ankle-foot muscles and his brain.

Jim boka-lábizmai és agya között.

When Jim moves his phantom limb,

Amikor megmozdítja fantomlábát,

the reconnected muscles move in dynamic pairs,

az újra összekötött izmok dinamikus párban mozognak,

causing signals of proprioception to pass through nerves to the brain,

az ideghálózaton át propriocepciós jeleket küldenek az agyba,

so Jim experiences normal sensations with ankle-foot positions and movements,

így Jim normálisan érzékeli boka-láb-helyzetét és mozgását,

even when blindfolded.

még bekötött szemmel is.

Here's Jim at the MIT laboratory after his surgeries.

Itt van Jim a MIT-laborban, műtétje után.

We electrically linked Jim's AMI muscles, via the electrodes,

Elektródokkal elektromosan egy bionikus lábhoz kapcsoltuk

to a bionic limb,

Jim AMI-izmait,

and Jim quickly learned how to move the bionic limb

ő pedig hamar megtanulta, hogyan mozgassa műlábát

in four distinct ankle-foot movement directions.

négy különböző boka-lábmozgás irányába.

Ezek az eredmények is lenyűgöztek minket, ám amikor Jim lábra állt,

We were excited by these results, but then Jim stood up,

and what occurred was truly remarkable.

olyan történt, amit sosem felejtünk el.

All the natural biomechanics mediated by the central nervous system

Az összes természetes biomechanika, amit a központi idegrendszer közvetített,

emerged via the synthetic limb

akaratlan reflextevékenységként

as an involuntary, reflexive action.

bontakozott ki a szintetikus lábon át.

All the intricacies of foot placement during stair ascent --

A láb helyzetének összes bonyolultsága lépcsőzés közben –

(Applause)

(Taps)

emerged before our eyes.

a szemünk láttára bontakozott ki.

Here's Jim descending steps,

Itt Jim lefelé megy a lépcsőn,

reaching with his bionic toe to the next stair tread,

bionikus lábujjával rálép a következő lépcsőfokra,

automatically exhibiting natural motions

automatikusan végzi a természetes mozdulatokat,

without him even trying to move his limb.

anélkül, hogy tudatosan akarná mozgatni műlábát.

Because Jim's central nervous system is receiving the proprioceptive signals,

Jim központi idegrendszere ugyanis proprioceptív jeleket kap,

it knows exactly how to control the synthetic limb in a natural way.

innen tudja, pontosan hogyan szabályozza természetes módon a lábát.

Now, Jim moves and behaves as if the synthetic limb is part of him.

Jim úgy mozog és viselkedik, mintha az a műláb a természetes testrésze lenne.

For example, one day in the lab,

Egy napon például a laborban

he accidentally stepped on a roll of electrical tape.

véletlenül rálépett egy tekercs szigetelőszalagra.

Now, what do you do when something's stuck to your shoe?

Önök mit tesznek, amikor valami a cipőjükhöz ragad?

You don't reach down like this; it's way too awkward.

Nem hajolnak le érte így, az olyan idétlen lenne.

Instead, you shake it off,

Inkább lerázzák,

and that's exactly what Jim did

és pontosan ezt tette Jim is,

after being neurally connected to the limb for just a few hours.

alig néhány órával azután, hogy az idegi összeköttetés létrejött.

What was most interesting to me

Számomra az volt a legérdekesebb,

is what Jim was telling us he was experiencing.

ahogy Jim elmesélte, mit élt át.

He said, "The robot became part of me."

Azt mondta: "A robot a részemmé vált."

Jim Ewing: The morning after the first time I was attached to the robot,

Jim Ewing: "Az első reggelen, miután a robothoz kapcsolódtam,

my daughter came downstairs and asked me how it felt to be a cyborg,

a lányom jött le a lépcsőn, kérdezte, milyen érzés kiborgnak lenni.

and my answer was that I didn't feel like a cyborg.

Azt feleltem: nem érzem magam annak.

I felt like I had my leg,

Úgy érzem, rendes lábam van,

and it wasn't that I was attached to the robot

nem olyan, mintha robothoz kapcsolódnék,

so much as the robot was attached to me,

hanem egy robot kapcsolódott hozzám,

and the robot became part of me.

és a részemmé vált.

It became my leg pretty quickly.

Igen hamar a lábammá vált."

Hugh Herr: Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)

By connecting Jim's nervous system bidirectionally

Azáltal, hogy kétirányú kapcsolatot teremtettünk

Jim idegrendszere és a szintetikus láb között,

to his synthetic limb,

neurological embodiment was achieved.

megvalósítottuk a neurológiai beágyazódást.

I hypothesized that because Jim can think and move his synthetic limb,

Feltételeztem, hogy mivel Jim észlelni és mozgatni tudja műlábát,

and because he can feel those movements within his nervous system,

és mivel idegrendszerén belül azokat a mozdulatokat is érzi,

the prosthesis is no longer a separate tool,

műlába többé nem egy idegen segédeszköz,

but an integral part of Jim, an integral part of his body.

hanem Jimhez tartozik, Jim testének szerves része.

Because of this neurological embodiment, Jim doesn't feel like a cyborg.

E neurológiai beágyazódásnak köszönhetően ugyanis nem kiborgnak érzi magát.

He feels like he just has his leg back,

Úgy érzi, visszakapta a lábát,

that he has his body back.

testi épsége újra teljes lett.

Now I'm often asked

Gyakran kérdezik tőlem,

when I'm going to be neurally linked to my synthetic limbs bidirectionally,

mikor fogok idegi úton kétirányú kapcsolatot teremteni műlábammal,

when I'm going to become a cyborg.

mikor lesz belőlem kiborg.

The truth is, I'm hesitant to become a cyborg.

Őszintén szólva nem is biztos, hogy az akarok lenni.

Before my legs were amputated, I was a terrible student.

Mielőtt amputálták a lábamat, csapnivaló diák voltam.

I got D's and often F's in school.

Többnyire rossz jegyeket kaptam az iskolában.

Then, after my limbs were amputated,

Aztán elvesztettem a lábamat,

I suddenly became an MIT professor.

és hopp, professzor lettem ezen a rangos egyetemen.

(Laughter)

(Nevetés)

(Applause)

(Taps)

Now I'm worried that once I'm neurally connected to my limbs once again,

Attól tartok, ha egyszer idegi kapcsolatot teremtenék a lábammal,

my brain will remap back to its not-so-bright self.

az agyam visszaállna a nem-épp-sziporkázó üzemmódba.

(Laughter)

(Nevetés)

But you know what, that's OK, because at MIT, I already have tenure.

De tudják mit, nem bánom, egyetemi profként megengedhetem magamnak.

(Laughter)

(Nevetés)

(Applause)

(Taps)

I believe the reach of NeuroEmbodied Design

Hiszem, hogy a neuro-beágyazottság- tervezés birodalma

will extend far beyond limb replacement

messze több lesz egy művégtagcserénél,

and will carry humanity into realms

olyan birodalomba repíti az emberiséget,

that fundamentally redefine human potential.

amely alapvetően újraértelmezi az emberi lehetőségeket.

In this 21st century,

Még ebben a században a mérnökök

designers will extend the nervous system into powerfully strong exoskeletons

hatékony, erős külső csontvázakká fogják bővíteni az idegrendszert,

that humans can control and feel with their minds.

e vázakat az emberek elméjükkel irányíthatják és érzékelhetik.

Muscles within the body can be reconfigured

A testen belüli izmok újra konfigurálhatók,

for the control of powerful motors,

így képesek vezérelni az erős motorokat,

and to feel and sense exoskeletal movements,

így érezhetők és észlelhetők a külső váz mozgásai,

augmenting humans' strength, jumping height and running speed.

ez fokozza az emberi erőt, magasabb ugrást és gyorsabb futást eredményez.

In this 21st century, I believe humans will become superheroes.

Hiszem, hogy még ebben a században szuperhőssé válik az ember.

Humans may also extend their bodies

Testünket nem-emberi jellegű szerkezetekkel is bővíthetjük,

into non-anthropomorphic structures, such as wings,

például szárnyakkal,

controlling and feeling each wing movement within the nervous system.

idegrendszerünkből irányítva és érezve minden szárnycsapást.

Leonardo da Vinci said, "When once you have tasted flight,

Leonardo da Vinci azt mondta: "Ha egyszer megízlelted a repülést,

you will forever walk the earth with your eyes turned skyward,

utána úgy fogsz járni a földön, hogy szemed az eget fürkészi,

for there you have been and there you will always long to return."

mert ott voltál fent, és oda vágysz vissza."

During the twilight years of this century,

Hiszem, hogy századunk alkonyi éveire

I believe humans will be unrecognizable in morphology and dynamics

az emberek külalakja és mozgása felismerhetetlenül más lesz majd,

from what we are today.

mint amilyenek most vagyunk.

Humanity will take flight and soar.

Az emberiség felszáll, és lebegni fog.

Jim Ewing fell to earth and was badly broken,

Jim Ewing lezuhant és csúnyán összetört,

but his eyes turned skyward, where he always longed to return.

de az ég felé tekintett, ahová mindig vágyott visszatérni.

A balesete után nemcsak arról álmodozott, hogy újra jár,

After his accident, he not only dreamed to walk again,

but also to return to his chosen sport of mountain climbing.

hanem hogy visszatér kedvenc sportjához, a hegymászáshoz is.

At MIT, Team Cyborg built Jim a specialized limb for the vertical world,

A Kiborg Team különleges lábat alkotott neki a függőleges világhoz,

a brain-controlled leg with full position and movement sensations.

ez a láb agyi irányítással teljes helyzet- és mozgásérzékelésre képes.

Using this technology, Jim returned to the Cayman Islands,

E technológiával Jim visszautazott a Kajmán-szigetekre,

the site of his accident,

a baleset helyszínére,

rebuilt as a cyborg to climb skyward once again.

hogy kiborgként újjáépítve ismét az ég felé mászhasson.

(Crashing waves)

(Zúgó hullámok)

(Applause)

(Taps)

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)

Ladies and gentlemen, Jim Ewing, the first cyborg rock climber.

Hölgyeim és uraim, íme, Jim Ewing, az első sziklamászó kiborg!

(Applause)

(Taps)