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

翻訳: Eriko Tsukamoto 校正: Masaki Yanagishita

I'm an MIT professor,

私はMITの教授ですが

but I do not design buildings or computer systems.

専門は建物やコンピュータシステムの 設計ではありません

Rather, I build body parts,

私は人の義肢を作っています

bionic legs that augment human walking and running.

歩行や走行の機能を高める バイオニック義肢です

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

1982年に 私は登山中に事故に遭い

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

凍傷による組織の損傷のために 両脚を切断しました

Here, you can see my legs:

これが私の両脚です 中にあるのは

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

24のセンサー ６つのマイクロプロセッサー 筋肉と腱として働くアクチュエーターで

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

つまり私の膝から下は 機械の塊です

But with this advanced bionic technology,

しかしこの高度な バイオニック技術により

I can skip, dance and run.

私はスキップし ダンスし 走ることができます

(Applause)

（拍手）

Thank you.

ありがとうございます

(Applause)

（拍手）

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

私はバイオニック・マンですが まだサイボーグではありません

When I think about moving my legs,

自分の脚を動かそうと 頭で考えると

neural signals from my central nervous system

神経信号が私の中枢神経系から

pass through my nerves

神経を伝わり

and activate muscles within my residual limbs.

私に残された両下肢の 筋肉を動かします

Artificial electrodes sense these signals,

人工電極がその信号を感知し

バイオニック義足の中の 小さなコンピューターが

and small computers in the bionic limb

decode my nerve pulses into my intended movement patterns.

神経パルスを 意図した動きのパターンへと翻訳します

Stated simply,

簡単に言うと

when I think about moving,

私が 動こうと考えると

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

そのコマンドが私の体の人工義肢部分へ 伝えられるということです

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

しかしそのコンピューターは 私の神経系へと情報を伝えられません

When I touch and move my synthetic limbs,

私が義足で何かに触れたり 義足を動かしたりしても

I do not experience normal touch and movement sensations.

私は通常の触覚や動きを感じません

If I were a cyborg and could feel my legs

私がサイボーグで 神経系へ情報を入力する

via small computers inputting information into my nervous system,

小さなコンピューターを通して 脚を感じることができたなら

it would fundamentally change, I believe,

私と人工義肢との関係は

my relationship to my synthetic body.

根本的に変わるでしょう

Today, I can't feel my legs,

今は私は両脚を感じることができません

and because of that,

そのため 私の両脚は

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

心や肉体からは断絶された 別個の道具であり

They're not part of me.

私の一部ではありません

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

もし私がサイボーグで 自分の脚を感じられたら

they would become part of me, part of self.

この脚を自分の一部だと 感じられるようになるでしょう

At MIT, we're thinking about NeuroEmbodied Design.

MITで私たちは「ニューロ・エンボディド （神経統合型）デザイン」について考えています

In this design process,

このデザイン手法では

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

デザイナーは人間の 生物学的身体そのものを

along with synthetics to enhance the bidirectional communication

人工部品と合わせて デザインすることで

神経系と人工部品の 双方向の連携を高めます

between the nervous system and the built world.

NeuroEmbodied Design is a methodology to create cyborg function.

ニューロ・エンボディド・デザインは サイボーグ機能を作る手法であり

In this design process, designers contemplate a future

そのデザインの過程で デザイナーたちが思い描くのは

in which technology no longer compromises separate,

技術がもはや 人の心や体から離れた

lifeless tools from our minds and our bodies,

命を持たない道具では 妥協しない未来

a future in which technology has been carefully integrated

テクノロジーが 私たちの自然な在り方に

within our nature,

注意深く統合された未来

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

生物と そうでないもの

what is human and what is not,

人と そうでないもの

what is nature and what is not

自然なものと そうでないものの境界が

will be forever blurred.

限りなく曖昧になる世界です

That future will provide humanity new bodies.

その未来で 人類は 新しい身体を獲得するでしょう

NeuroEmbodied Design will extend our nervous systems

ニューロ・エンボディド・ デザインは私たちの神経系を

into the synthetic world,

人工物の世界へと延長し

and the synthetic world into us,

人工物の世界を 私達の中へと延長し

fundamentally changing who we are.

私たちの存在を 根本的に変えます

By designing the biological body to better communicate

生物的な身体が 人工的にデザインされた物の世界と

with the built design world,

より良く対話できるように デザインすることで

humanity will end disability in this 21st century

人類はこの21世紀に 身体障がいをなくし

and establish the scientific and technological basis

人間の能力を拡張するための 科学的、技術的基盤を築き

for human augmentation,

extending human capability beyond innate, physiological levels,

認知的、感情的、肉体的な 人間の機能を

cognitively, emotionally and physically.

生来の肉体的レベルを 超えたものへと高めるでしょう

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

分子から組織 臓器のレベルまで

from the biomolecular to the scale of tissues and organs.

新しい身体を作る方法には 様々なものがあります

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

今日は ニューロ・エンボディド デザインの一分野である

in which the body's tissues are manipulated and sculpted

外科的・再生医療的プロセスによる

using surgical and regenerative processes.

身体の改変と構築について お話しします

The current amputation paradigm

現在の四肢切断術は

hasn't changed fundamentally since the US Civil War

南北戦争当時から 基本的に進歩しておらず

and has grown obsolete in light of dramatic advancements

アクチュエーターや 制御システム 神経インターフェース技術の劇的な進化の前に

in actuators, control systems and neural interfacing technologies.

時代遅れのものになっています

A major deficiency is the lack of dynamic muscle interactions

欠けているのは 制御や固有感覚受容のための

for control and proprioception.

ダイナミックな筋肉の関わりです

What is proprioception?

固有感覚とは何でしょう？

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

自分の足首を曲げる時 脛の前側の筋肉は収縮し

simultaneously stretching muscles in the back of your leg.

同時に後ろ側の 筋肉は伸びます

The opposite happens when you extend your ankle.

足首を伸ばす時には その逆が起こります

Here, muscles in the back of your leg contract,

このように脚の 後ろ側の筋肉は収縮し

stretching muscles in the front.

前側の筋肉は伸びます

When these muscles flex and extend,

これらの筋肉が伸縮するとき

biological sensors within the muscle tendons

筋肉や腱の中にある 感覚受容器官が

send information through nerves to the brain.

神経を通して 脳に情報を伝えます

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

そのおかげで 目で見ていなくても

without seeing them with our eyes.

足がどうなっているか 分かるのです

The current amputation paradigm breaks these dynamic muscle relationships,

現在の四肢切断術は このダイナミックな 筋肉の関わりを絶ってしまい

and in so doing eliminates normal proprioceptive sensations.

固有感覚を失わせます

Consequently, a standard artificial limb

結果として 標準的な人工義肢は

cannot feed back information into the nervous system

義肢が空間的に どこにあるのかという情報を

about where the prosthesis is in space.

神経系へフィードバックできません

The patient therefore cannot sense and feel

そのため 患者は 義肢の関節の位置や動きを

the positions and movements of the prosthetic joint

目で見ずに感じ取ることが できません

without seeing it with their eyes.

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

私の両脚は 南北戦争時代の方法で切断されました

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

私は幻肢意識により 両足を今この瞬間にも

as a phantom awareness.

感じることができますが

But when I try to move them, I cannot.

動かそうと思ってもできません

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

まるで両足が分厚いスキーブーツの中に 嵌っているような感覚です

To solve these problems,

こうした問題を解決するために MITで私たちは

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

「主動筋-拮抗筋 筋神経インターフェース」 を生み出しました

or AMI, for short.

短くは「AMI」です

The AMI is a method to connect nerves within the residuum

AMIは体の残っている部分の神経を

to an external, bionic prosthesis.

外部のバイオニック義肢に繋ぐ方法です

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

AMIはどのようなもので どのように働くのでしょう？

The AMI comprises two muscles that are surgically connected,

AMIは 手術で繋げた ２つの筋肉

an agonist linked to an antagonist.

主動筋と拮抗筋から 成り立っています

When the agonist contracts upon electrical activation,

主動筋が電気刺激により 収縮すると

it stretches the antagonist.

それが拮抗筋を伸長させ

This muscle dynamic interaction

この筋肉のダイナミックな 相互作用により

causes biological sensors within the muscle tendon

筋肉と腱の中の感覚器が

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

神経を通して中枢神経系へと 筋肉と腱の長さや 速度や

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

掛かっている力について 情報を伝達します

This is how muscle tendon proprioception works,

筋肉/腱の固有感覚受容は このように働き

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

これは私たち人間が 四肢の位置や 動きや 加わる力を

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

知覚認識する基本的な方法です

When a limb is amputated,

四肢を切断するとき

the surgeon connects these opposing muscles within the residuum

外科医は残った肢体の 対向する筋肉同士を繋ぎ

to create an AMI.

AMIを作ります

Now, multiple AMI constructs can be created

複数の義肢関節の 制御や感知のために

for the control and sensation of multiple prosthetic joints.

複数のAMIを作ることもできます

Artificial electrodes are then placed on each AMI muscle,

それから人工電極が それぞれのAMI筋肉に埋め込まれ

and small computers within the bionic limb decode those signals

バイオニック義肢の中の小さな コンピューターがそのシグナルを解析して

to control powerful motors on the bionic limb.

義肢中の強力なモーターを 制御します

When the bionic limb moves,

バイオニック義肢が動くとき

the AMI muscles move back and forth,

AMI 筋肉は前後に動き

sending signals through the nerve to the brain,

神経を通して脳へ信号を送り

enabling a person wearing the prosthesis to experience natural sensations

義肢を装着した人は 義肢の位置や動きを

of positions and movements of the prosthesis.

自然な感覚として 感じることができます

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

この組織設計原理は 実際に人体に使えるでしょうか？

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

数年前 34年来の友人の ジム・ユーイングが

reached out to me for help.

助けを求めて連絡してきました

Jim was in an a terrible climbing accident.

クライミングで 深刻な事故に遭ったのです

He fell 50 feet in the Cayman Islands

ケイマン諸島で ロープが外れて

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

15メートル落下したのでした

He suffered many, many injuries:

たいへんな外傷を負い

punctured lungs and many broken bones.

肺に穴が開き あちこちを骨折していました

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

この事故の後にも 彼は クライミングに復帰したいと

of mountain climbing,

願っていましたが

but how might this be possible?

そんな事が可能になるでしょうか？

The answer was Team Cyborg,

その答えが「チーム・サイボーグ」でした

a team of surgeons, scientists and engineers

ジムの体を 以前のクライマーとしての 強靭さまで再構築するために

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

外科医や科学者やエンジニアが MITに集結しました

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

チームの一員 マシュー・カーティ医師は

ボストンの ブリガム・アンド・ウィメンズ病院で

at Brigham and Women's Hospital in Boston,

AMI手術により ジムの酷く損傷した脚を 切断しました

using the AMI surgical procedure.

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

向かい合う筋肉を 繋ぎ合わせるために

to reconnect the opposing muscles.

腱滑車が脛骨に 取り付けられました

The AMI procedure reestablished the neural link

AMI法はジムの 足首を動かす筋肉と

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

脳の間の神経回路を 再構築しました

When Jim moves his phantom limb,

ジムが幻肢を動かそうとすると

the reconnected muscles move in dynamic pairs,

繋がれた筋肉が対になって動き

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

固有感覚のシグナルを 神経を通して脳へ送るので

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

ジムは足首から先の位置と動きを 自然な感覚として

even when blindfolded.

目隠ししていても 感じられます

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

これはMITの研究室にいる 手術後のジムです

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

私たちはジムのAMI筋肉を

電極を介して バイオニック義肢へと 繋ぎました

to a bionic limb,

and Jim quickly learned how to move the bionic limb

ジムはバイオニック義肢の足首関節の

in four distinct ankle-foot movement directions.

４方向への動かし方を すぐに習得しました

私たちはこの結果に喜んでいましたが それからジムが立ち上がり

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

and what occurred was truly remarkable.

実に驚くべきことが起こりました

All the natural biomechanics mediated by the central nervous system

中枢神経系が媒介する 自然なバイオメカニクスが

emerged via the synthetic limb

不随意の反射運動として

as an involuntary, reflexive action.

人工義肢を介して再現され

All the intricacies of foot placement during stair ascent --

階段を登るときの 複雑な足さばきが—

(Applause)

（拍手）

emerged before our eyes.

目の前で展開されたのです

Here's Jim descending steps,

こちらは階段を 降りるところです

reaching with his bionic toe to the next stair tread,

バイオニックのつま先を 下の段に伸ばし

automatically exhibiting natural motions

意識して動かそうと することなく

without him even trying to move his limb.

足が自動的に 自然な動きをしています

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

ジムの中枢神経系は 固有感覚からシグナルを受けており

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

人工義肢を自然に動かす方法を 知っているからです

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

ジムは人工義肢が 体の一部であるかのように動いています

For example, one day in the lab,

例えば研究室でのある日

he accidentally stepped on a roll of electrical tape.

彼は間違って絶縁用テープを 踏んでしまいました

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

皆さんは何かが靴にくっついたら どうしますか？

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

こんな風にぎこちなく 屈んだりはしませんね

Instead, you shake it off,

そうではなく 足を振るはずです

and that's exactly what Jim did

ジムは義足と神経が繋がれた ほんの数時間後に まさにそうしたのです

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

What was most interesting to me

私が最も面白いと思ったのは

is what Jim was telling us he was experiencing.

ジムが感じたことでした

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

彼はこう言ったんです 「ロボットが自分の一部になったんだ」

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

（ユーイング）ロボットに繋がれた日の翌朝

娘が二階から降りて来て サイボーグになったのはどんな感じか聞きました

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

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

私は全くサイボーグになった気なんか しないよと答えました

I felt like I had my leg,

自分の脚があると感じ

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

自分がロボットに くっついているとか

so much as the robot was attached to me,

ロボットが自分に くっついているという感じはなく

and the robot became part of me.

体の一部になったみたいで

It became my leg pretty quickly.

すぐに自分の脚そのものに なったんです

Hugh Herr: Thank you.

（ハー）ありがとうございます

(Applause)

（拍手）

By connecting Jim's nervous system bidirectionally

ジムの神経系を 人工義肢と双方向に繋ぐことで

to his synthetic limb,

neurological embodiment was achieved.

神経学的統合が 実現されました

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

ジムは人工義肢を 自分の意思で動かすことができ

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

そうした動きを 自分の神経系で感じることができるので

the prosthesis is no longer a separate tool,

義肢はもはや体から断絶された 別個のツールではなく

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

完全にジムの体の一部となったのだと 私は考えました

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

神経学的統合のため 彼はサイボーグで あるかのようには感じていません

He feels like he just has his leg back,

彼は自分の脚や 自分の体を

that he has his body back.

取り戻したと 感じるだけです

Now I'm often asked

私はよく聞かれます

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

いつ自分の人工義肢を 神経を通して双方向に繋げる予定なのかと

when I'm going to become a cyborg.

つまり いつサイボーグ化するのかと

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

実は私はサイボーグになることに 躊躇しています

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

脚を切断される前は 私はひどい学生でした

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

落第点ばかりでした

Then, after my limbs were amputated,

それから両脚を切断すると

I suddenly became an MIT professor.

突然MITの教授になったんです

(Laughter)

（笑）

(Applause)

（拍手）

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

もし自分の脚と 再び神経で繋がったら

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

以前の頭の程度に 戻ってしまわないかと心配なんです

(Laughter)

（笑）

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

でも もうMITの終身教授になったから いいのかもしれません

(Laughter)

（笑）

(Applause)

（拍手）

I believe the reach of NeuroEmbodied Design

ニューロ・エンボディド・デザインは

will extend far beyond limb replacement

四肢の代替をはるかに超え

and will carry humanity into realms

人類の可能性を 根本的に再定義するような域へと

that fundamentally redefine human potential.

達するだろうと信じています

In this 21st century,

この21世紀中に

designers will extend the nervous system into powerfully strong exoskeletons

デザイナー達は 神経系を 人間がその心で感じ動かせる

that humans can control and feel with their minds.

強靭な外骨格装置へと 延長させるでしょう

Muscles within the body can be reconfigured

体の中の筋肉は

強力なモーターを制御し

for the control of powerful motors,

and to feel and sense exoskeletal movements,

外骨格装置の動きを 感じ取るよう再設定され

augmenting humans' strength, jumping height and running speed.

人間の体力や ジャンプ力や 走力などを 増強させるでしょう

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

この21世紀中に人間は スーパーヒーローになると私は信じています

Humans may also extend their bodies

人類はその体を

into non-anthropomorphic structures, such as wings,

翼といった 人にあらざる構造へと拡張し

controlling and feeling each wing movement within the nervous system.

神経を通して 羽の動きを制御し 感じられるようになるかも知れません

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

レオナルド・ダ・ヴィンチの言葉です 「一度 飛翔を味わった途端

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

地上を歩きながらも その目は常に空を見上げるようになるだろう

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

一度行った空へ 常に戻りたいと願うからだ」

During the twilight years of this century,

今世紀が終わる頃には

I believe humans will be unrecognizable in morphology and dynamics

人類はその形態と 運動能力において

今とは全く違ったものに なっていると思います

from what we are today.

Humanity will take flight and soar.

人類は空高く 飛翔するでしょう

Jim Ewing fell to earth and was badly broken,

ジム・ユーイングは墜落し 深く傷を負いましたが

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

彼の目はいつも戻りたいと思っていた 空へと向いていました

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

事故の後 再び歩きたいと 夢見ただけではなく

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

マウンテン・クライミングに 戻りたいと願っていたのです

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

MITで「チーム・サイボーグ」はジム専用の 垂直世界の為の義肢を作りました

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

脳で動かす 完全な位置と動作の センサーが付いた義肢です

Using this technology, Jim returned to the Cayman Islands,

この技術の力で

ジムは事故のあった ケイマン諸島へ戻り

the site of his accident,

rebuilt as a cyborg to climb skyward once again.

サイボーグとなって 再び空へ向けて登り始めました

(Crashing waves)

（砕ける波の音）

(Applause)

（拍手）

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）

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

皆さん ジム・ユーイング 初のサイボーグ・クライマーです

(Applause)

（拍手）