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

Traduttore: Gabriella Patricola Revisore: Paola Forti

I'm an MIT professor,

Sono un docente del MIT,

but I do not design buildings or computer systems.

ma non progetto edifici o sistemi informatici.

Rather, I build body parts,

Piuttosto, costruisco ausili corporei,

arti bionici che aumentano la potenza del camminare e del correre umano.

bionic legs that augment human walking and running.

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

Nel 1982, ho avuto un incidente di scalata

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

e mi sono state amputate le gambe a causa dei danni dovuti al congelamento.

Here, you can see my legs:

Qui, potete vedere le mie gambe:

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

24 sensori, sei microprocessori e attuatori simili a tendini muscolari.

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

Sono essenzialmente un agglomerato di dadi e bulloni dalle ginocchia in giù.

But with this advanced bionic technology,

Ma con questa tecnologia bionica avanzata,

I can skip, dance and run.

posso saltare, danzare e correre.

(Applause)

(Applausi)

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)

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

Sono un uomo bionico, ma non ancora un cyborg.

When I think about moving my legs,

Quando penso di muovere le gambe,

neural signals from my central nervous system

segnali neuronali dal sistema nervoso centrale

pass through my nerves

percorrono i nervi

and activate muscles within my residual limbs.

e attivano i muscoli dei miei arti residuali.

Artificial electrodes sense these signals,

Elettrodi artificiali percepiscono questi segnali

and small computers in the bionic limb

e piccoli computer nei miei arti bionici

decode my nerve pulses into my intended movement patterns.

decodificano le pulsazioni neuronali in modelli di movimento intenzionale.

Stated simply,

Per dirlo in modo semplice,

when I think about moving,

quando penso di muovermi,

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

quel comando è comunicato alle parti artificiali del mio corpo.

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

Comunque, questi computer non possono inserire dati nel mio sistema nervoso.

When I touch and move my synthetic limbs,

Quando tocco e muovo gli arti artificiali,

I do not experience normal touch and movement sensations.

non provo le normali sensazioni del tatto e del movimento

If I were a cyborg and could feel my legs

Se fossi un cyborg e potessi sentire le mie gambe

via small computers inputting information into my nervous system,

grazie a piccoli computer che introducono informazioni nel mio sistema nervoso,

questo cambierebbe radicalmente, credo,

it would fundamentally change, I believe,

my relationship to my synthetic body.

il mio rapporto col mio corpo artificiale.

Today, I can't feel my legs,

Oggi, non posso sentire le mie gambe,

and because of that,

e per questo motivo,

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

le mie gambe sono strumenti separati dalla mia mente e dal mio corpo.

They're not part of me.

Non sono parte di me.

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

Credo che se fossi un cyborg, e le potessi sentire,

they would become part of me, part of self.

le mie gambe diventerebbero parte di me, parte del mio essere.

At MIT, we're thinking about NeuroEmbodied Design.

Al MIT, stiamo lavorando al NeuroEmbodied Design.

In this design process,

In questo percorso progettuale,

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

il ricercatore progetta carne e ossa, lo stesso corpo biologico,

along with synthetics to enhance the bidirectional communication

insieme alle parti sintetiche

per aumentare la comunicazione bidirezionale

between the nervous system and the built world.

tra il sistema nervoso e l'ambiente artificiale.

NeuroEmbodied Design is a methodology to create cyborg function.

NeuroEmbodied Design è una metodologia per creare funzionalità cyborg.

In this design process, designers contemplate a future

In questo percorso progettuale, i ricercatori intravedono un futuro

in which technology no longer compromises separate,

in cui la tecnologia non sarà più compromessa

da strumenti privi di vita e separati dalla nostra mente e dai nostri corpi,

lifeless tools from our minds and our bodies,

a future in which technology has been carefully integrated

un futuro nel quale la tecnologia sarà accuratamente integrata

within our nature,

all'interno della nostra natura,

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

un mondo in cui ciò che è biologico e ciò che non è biologico,

what is human and what is not,

ciò che è umano e ciò che non è umano,

what is nature and what is not

ciò che è natura e ciò che non è natura

will be forever blurred.

sarà sfocato per sempre.

That future will provide humanity new bodies.

Quel futuro fornirà all'umanità nuovi corpi.

Il NeuroEmbodied Design estenderà il nostro sistema nervoso

NeuroEmbodied Design will extend our nervous systems

into the synthetic world,

nel mondo artificiale

and the synthetic world into us,

e il mondo artificiale dentro di noi,

fundamentally changing who we are.

cambiando fondamentalmente chi siamo.

By designing the biological body to better communicate

Progettando il corpo biologico in modo che possa comunicare meglio

with the built design world,

con il mondo del design costruito,

humanity will end disability in this 21st century

l’umanità porrà termine alla disabilità in questo XXI secolo

and establish the scientific and technological basis

e stabilirà le basi scientifiche e tecnologiche

for human augmentation,

per aumentare le potenzialità umane,

extending human capability beyond innate, physiological levels,

estendendo le capacità umane oltre i livelli fisiologici innati,

cognitively, emotionally and physically.

a livello cognitivo, emotivo e fisico.

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

Ci sono molti modi per costruire nuove parti corporee a vari livelli,

from the biomolecular to the scale of tissues and organs.

dal biomolecolare a quello dei tessuti e degli organi.

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

Oggi, voglio parlarvi di un’area del NeuroEmbodied Design,

in which the body's tissues are manipulated and sculpted

dove i tessuti corporei sono manipolati e scolpiti

using surgical and regenerative processes.

usando processi chirurgici e rigenerativi.

The current amputation paradigm

L’attuale paradigma amputazionale

hasn't changed fundamentally since the US Civil War

non è sostanzialmente cambiato dalla Guerra Civile americana

and has grown obsolete in light of dramatic advancements

ed è diventato obsoleto alla luce dei notevoli sviluppi

in actuators, control systems and neural interfacing technologies.

di attuatori, sistemi di controllo e tecnologie di interfaccia neuronale.

A major deficiency is the lack of dynamic muscle interactions

Una carenza importante è la mancanza di interazioni muscolari dinamiche

for control and proprioception.

per il controllo e la propriocezione.

What is proprioception?

Cos’è la propriocezione?

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

Se flettete la caviglia, i muscoli anteriori si contraggono,

simultaneously stretching muscles in the back of your leg.

allungando simultaneamente i muscoli posteriori della vostra gamba.

The opposite happens when you extend your ankle.

Avviene l’opposto se estendete la caviglia.

Here, muscles in the back of your leg contract,

Qui, i muscoli posteriori della gamba si contraggono

stretching muscles in the front.

allungando i muscoli anteriori.

When these muscles flex and extend,

Quando questi muscoli si flettono ed allungano,

biological sensors within the muscle tendons

sensori biologici all’interno dei tendini

send information through nerves to the brain.

inviano informazioni al cervello attraverso i nervi.

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

Questo ci permette di sentire dove sono i piedi

without seeing them with our eyes.

senza vederli con i nostri occhi.

The current amputation paradigm breaks these dynamic muscle relationships,

L’attuale paradigma amputazionale sacrifica queste relazioni dinamiche,

and in so doing eliminates normal proprioceptive sensations.

e nel farlo elimina le normali sensazioni propriocettive.

Consequently, a standard artificial limb

Conseguentemente, un arto artificiale standard

cannot feed back information into the nervous system

non può trasmettere informazioni al sistema nervoso

about where the prosthesis is in space.

sulla posizione degli arti protesici nello spazio.

The patient therefore cannot sense and feel

Il paziente perciò non può provare sensazioni e avvertire

the positions and movements of the prosthetic joint

le posizioni e i movimenti delle giunture protesiche

without seeing it with their eyes.

senza vederle con i propri occhi.

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

Le gambe mi sono state amputate usando questo metodo da Guerra di Secessione.

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

Posso sentire i miei piedi, posso sentirli proprio adesso,

as a phantom awareness.

come consapevolezza fantasma.

But when I try to move them, I cannot.

Ma quando provo a muoverli, non posso.

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

È come se fossero conficcati dentro rigidi scarponi da sci.

To solve these problems,

Per risolvere questi problemi,

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

al MIT, abbiamo inventato l’interfaccia mioneurale agonista-antagonista,

or AMI, for short.

o AMI, per abbreviare.

The AMI is a method to connect nerves within the residuum

AMI è un metodo per collegare i nervi negli arti residuali

to an external, bionic prosthesis.

a protesi bioniche esterne.

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

Come è progettato AMI e come funziona?

The AMI comprises two muscles that are surgically connected,

AMI è costituito da due muscoli che sono connessi chirurgicamente,

an agonist linked to an antagonist.

un agonista collegato ad un antagonista.

When the agonist contracts upon electrical activation,

Quando l’agonista si contrae per attivazione elettrica,

it stretches the antagonist.

fa allungare l’antagonista.

This muscle dynamic interaction

L’interazione dinamica dei muscoli

causes biological sensors within the muscle tendon

permette ai sensori biologici presenti nel tendine

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

di inviare informazioni attraverso i nervi al sistema nervoso centrale,

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

collegando informazioni su allungamento del tendine, velocità e forza.

This is how muscle tendon proprioception works,

Così funziona la propriocezione nei tendini,

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

ed è il modo principale in cui noi, come umani,

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

possiamo provare e sentire la posizione, i movimenti e le tensioni sui nostri arti.

When a limb is amputated,

Quando un arto è amputato,

the surgeon connects these opposing muscles within the residuum

il chirurgo connette questi muscoli opponibili nell'arto residuale

to create an AMI.

per creare un AMI.

Now, multiple AMI constructs can be created

Possono essere creati costrutti AMI multipli

for the control and sensation of multiple prosthetic joints.

per il controllo e la sensazione di giunture protesiche multiple.

Artificial electrodes are then placed on each AMI muscle,

Elettrodi artificiali sono allora posti su ciascun muscolo AMI,

and small computers within the bionic limb decode those signals

e piccoli computer dentro gli arti bionici decodificano questi segnali

to control powerful motors on the bionic limb.

per controllare i potenti motori dell'arto bionico.

When the bionic limb moves,

Quando si muove l’arto bionico,

i muscoli AMI si muovono avanti e indietro,

the AMI muscles move back and forth,

sending signals through the nerve to the brain,

inviando segnali al cervello attraverso i nervi,

enabling a person wearing the prosthesis to experience natural sensations

permettendo alla persona con protesi di provare sensazioni naturali

of positions and movements of the prosthesis.

di posizione e movimento delle protesi.

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

Questi principi di progetto tissutale si possono usare in un essere umano reale?

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

Alcuni anni fa, il mio buon amico Jim Ewing, di 34 anni,

reached out to me for help.

mi ha contattato per chiedere aiuto.

Jim aveva avuto un incidente di scalata terribile.

Jim was in an a terrible climbing accident.

He fell 50 feet in the Cayman Islands

Cadde per 15 metri nelle Isole Cayman

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

e la sua corda non riuscì a bloccarlo prima dell'impatto sul terreno.

He suffered many, many injuries:

Riportò molti, molti danni:

punctured lungs and many broken bones.

polmoni perforati e molte ossa rotte.

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

Dopo quest’incidente, sognava di tornare al suo sport preferito

of mountain climbing,

di scalare montagne,

but how might this be possible?

ma come renderlo possibile?

The answer was Team Cyborg,

La risposte era: Team Cyborg,

a team of surgeons, scientists and engineers

uno staff di chirurghi, scienziati e ingegneri

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

insieme al MIT per riconsegnare Jim alle sue passate prodezze nelle scalate.

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

Il Dr. Matthew Carty, membro del team, amputò la gamba gravemente danneggiata

at Brigham and Women's Hospital in Boston,

al Brigham e Women’s Hospital di Boston,

using the AMI surgical procedure.

usando la procedura chirurgica AMI.

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

Sospensori per il tendine vennero creati ed attaccati alla tibia di Jim

to reconnect the opposing muscles.

per riconnettere i muscoli opponibili.

The AMI procedure reestablished the neural link

La procedura AMI ristabilì i link neuronali

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

tra i muscoli della gamba e del piede di Jim e il suo cervello.

When Jim moves his phantom limb,

Quando Jim muove il suo arto fantasma,

the reconnected muscles move in dynamic pairs,

i muscoli riconnessi si muovono in coppie dinamiche,

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

permettendo ai segnali propriocettivi di giungere al cervello lungo i nervi,

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

così Jim prova sensazioni normali con posizioni gamba-piede e movimenti,

even when blindfolded.

anche con visione cieca.

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

Ecco Jim al MIT dopo la sua operazione chirurgica.

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

Abbiamo connesso elettricamente i muscoli AMI di Jim con elettrodi,

to a bionic limb,

all'arto bionico,

and Jim quickly learned how to move the bionic limb

e Jim ha imparato velocemente come muovere l'arto bionico

in four distinct ankle-foot movement directions.

in quattro distinte direzioni di movimento gamba-piede.

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

Eravamo entusiasti di questi risultati, ma dopo Jim si alzò,

and what occurred was truly remarkable.

e quello che è successo è stato davvero indimenticabile.

All the natural biomechanics mediated by the central nervous system

Tutte le funzionalità biomeccaniche mediate dal sistema nervoso centrale

emerged via the synthetic limb

sono emerse attraverso l'arto artificiale

as an involuntary, reflexive action.

come azioni di riflesso e involontarie.

All the intricacies of foot placement during stair ascent --

Tutte le complessità della posizione del piede durante la salita delle scale,

(Applause)

(Applausi)

emerged before our eyes.

sono emerse davanti ai nostri occhi.

Here's Jim descending steps,

Ecco Jim mentre scende i gradini,

reaching with his bionic toe to the next stair tread,

mentre raggiunge con la punta del piede bionico il gradino successivo,

automatically exhibiting natural motions

esibendo automaticamente movimenti naturali

without him even trying to move his limb.

senza neanche provare a muovere il suo arto.

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

Poiché il sistema nervoso centrale di Jim sta ricevendo segnali propriocettivi,

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

sa esattamente come controllare l'arto artificiale in modo naturale.

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

Ora Jim si muove e si comporta

come se l'arto artificiale fosse parte di sé.

For example, one day in the lab,

Per esempio, un giorno al laboratorio,

he accidentally stepped on a roll of electrical tape.

per sbaglio è finito sopra una bobina di nastro isolante.

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

Cosa fate quando qualcosa vi si incolla alla scarpa?

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

Non vi abbassate in questo modo; è troppo scomodo.

Instead, you shake it off,

Invece, lo scrollate via,

and that's exactly what Jim did

esattamente quello che ha fatto Jim

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

dopo essere rimasto connesso neuralmente all'arto solo per poche ore.

What was most interesting to me

La cosa più interessante per me

is what Jim was telling us he was experiencing.

è quello che Jim affermava di stare provando.

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

Ha detto: "Il robot è diventato parte di me."

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

Jim Ewing: il mattino dopo la prima volta in cui sono stato attaccato al robot,

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

mia figlia arrivò al piano di sotto

e mi chiese cosa si prova ad essere un cyborg.

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

E la mia risposta fu che non mi sentivo un cyborg.

I felt like I had my leg,

Sentivo di avere la mia gamba,

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

e non mi sembrava tanto di essere attaccato al robot

so much as the robot was attached to me,

quanto piuttosto che il robot fosse attaccato a me.

and the robot became part of me.

Il robot è diventato parte di me.

It became my leg pretty quickly.

È diventato la mia gamba, e piuttosto in fretta.

Hugh Herr: Thank you.

Hugh Herr: Grazie.

(Applause)

(Applausi)

By connecting Jim's nervous system bidirectionally

Connettendo il sistema nervoso di Jim in maniera bidirezionale

to his synthetic limb,

al suo arto artificiale,

neurological embodiment was achieved.

abbiamo reso possibile una manifestazione neurologica.

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

Ipotizzo che, poiché Jim può pensare e muovere il suo arto sintetico,

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

e poiché può registrare quei movimenti all'interno del suo sistema nervoso,

the prosthesis is no longer a separate tool,

la protesi non è più uno strumento separato,

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

ma una parte integrante di Jim, una parte integrante del suo corpo.

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

Grazie a questa manifestazione neurologica Jim non si sente come un cyborg.

Si sente come se avesse di nuovo la sua gamba,

He feels like he just has his leg back,

that he has his body back.

come se avesse di nuovo il suo corpo.

Now I'm often asked

Spesso mi si chiede

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

quando sarò connesso neuronalmente, e bidirezionalmente, ai miei arti nuovi,

when I'm going to become a cyborg.

quando diventerò un cyborg.

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

La verità è che esito a diventare un cyborg.

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

Prima che le mie gambe fossero amputate, ero uno studente terribile.

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

Prendevo voti molto bassi a scuola.

Then, after my limbs were amputated,

Successivamente, dopo l'amputazione dei miei arti,

I suddenly became an MIT professor.

sono diventato all'improvviso un docente al MIT.

(Laughter)

(Risate)

(Applause)

(Applausi)

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

La mia preoccupazione è che una volta che sono di nuovo connesso ai miei arti,

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

il mio cervello torni nel percorso di un sé non molto brillante.

(Laughter)

(Risate)

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

Ma va bene comunque, perché al MIT mi hanno già ingaggiato.

(Laughter)

(Risate)

(Applause)

(Applausi)

I believe the reach of NeuroEmbodied Design

Credo che i risultati del NeuroEmbodied Design

will extend far beyond limb replacement

andranno molto oltre la semplice sostituzione di arti

and will carry humanity into realms

e raggiungeremo vette

that fundamentally redefine human potential.

che fondamentalmente ridefiniranno il potenziale umano.

In this 21st century,

In questo XXI secolo,

designers will extend the nervous system into powerfully strong exoskeletons

ricercatori estenderanno il sistema nervoso in esoscheletri molto potenti

that humans can control and feel with their minds.

che gli esseri umani potranno controllare e sentire con le proprie menti.

Muscles within the body can be reconfigured

I muscoli potranno essere riconfigurati dall'interno

for the control of powerful motors,

per il controllo di motori potenti,

and to feel and sense exoskeletal movements,

e per provare e sentire i movimenti dell'esoscheletro,

augmenting humans' strength, jumping height and running speed.

aumentando la forza umana, il salto in alto e la velocità di corsa.

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

In questo XXI secolo, credo che gli esseri umani diventeranno supereroi.

Humans may also extend their bodies

Gli esseri umani potrebbero anche estendere i loro corpi

into non-anthropomorphic structures, such as wings,

con strutture non-antropomorfe, come ali,

controlling and feeling each wing movement within the nervous system.

controllando e sentendo ogni singolo movimento delle ali nel sistema nervoso.

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

Leonardo da Vinci ha detto: "Dopo aver provato l'ebbrezza del volo,

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

per sempre camminerete sulla terra con gli occhi rivolti verso il cielo,

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

perché è il luogo in cui siete stati e in quel luogo vorrete sempre ritornare."

During the twilight years of this century,

Quando questo secolo volgerà al termine, secondo me,

I believe humans will be unrecognizable in morphology and dynamics

gli esseri umani saranno irriconoscibili, per aspetto e modalità di movimento,

from what we are today.

dagli umani di oggi.

Humanity will take flight and soar.

L'umanità si librerà in volo.

Jim Ewing fell to earth and was badly broken,

Jim Ewing è caduto a terra ed è rimasto seriamente ferito,

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

ma i suoi occhi hanno guardato il cielo, dove ha sempre sperato di ritornare.

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

Dopo l'incidente, non solo ha sognato di camminare di nuovo,

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

ma anche di tornare a praticare lo sport preferito di scalare montagne.

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

Al MIT, Team Cyborg ha creato per Jim un arto specifico per il mondo verticale,

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

una gamba controllata dal cervello pienamente funzionante.

Using this technology, Jim returned to the Cayman Islands,

Usando questa tecnologia, Jim è ritornato alle Isole Cayman,

the site of his accident,

il luogo in cui è avvenuto l'incidente,

rebuilt as a cyborg to climb skyward once again.

ricostruito come un cyborg per conquistare la vetta ancora una volta.

(Crashing waves)

(Onde che si infrangono)

(Applause)

(Applausi)

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)

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

Signore e signori, Jim Ewing, il primo climber cyborg.

(Applause)

(Applausi)