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

Tradutor: Guilherme Prado Revisora: Margarida Ferreira

I'm an MIT professor,

Eu sou professor do MIT,

but I do not design buildings or computer systems.

mas não projeto prédios nem sistemas de computadores.

Rather, I build body parts,

Em vez disso, construo partes do corpo,

bionic legs that augment human walking and running.

pernas biónicas que potenciam o caminhar e o correr dos humanos.

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

Em 1982, sofri um acidente durante uma escalada,

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

e tive de amputar as pernas devido aos danos do frio no tecido celular.

Here, you can see my legs:

Vocês podem ver as minhas pernas:

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

são 24 sensores, 6 microprocessadores e ativadores semelhantes a músculos.

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

Sou praticamente um punhado de parafusos dos joelhos para baixo.

But with this advanced bionic technology,

Mas com esta tecnologia biónica avançada,

I can skip, dance and run.

posso saltar, dançar e correr.

(Applause)

(Aplausos)

Thank you.

Muito obrigado.

(Applause)

(Aplausos)

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

Sou um homem biónico, mas ainda não sou um ciborgue.

When I think about moving my legs,

Quando eu penso em mexer as pernas,

neural signals from my central nervous system

os sinais neurais do meu sistema nervoso central

pass through my nerves

passam pelos meus nervos

and activate muscles within my residual limbs.

e ativam os músculos nos meus membros residuais.

Artificial electrodes sense these signals,

Elétrodos artificiais captam estes sinais,

and small computers in the bionic limb

e pequenos computadores no membro biónico

decode my nerve pulses into my intended movement patterns.

traduzem essas pulsões nervosas numa série de movimentos pretendidos.

Stated simply,

Para colocar as coisas de forma simples,

when I think about moving,

quando penso em mexer-me,

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

esse comando é comunicado à parte sintética do meu corpo.

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

Contudo, estes computadores não introduzem informações no meu sistema nervoso.

When I touch and move my synthetic limbs,

Quando eu toco e mexo os meus membros sintéticos,

I do not experience normal touch and movement sensations.

não tenho sensações normais de tato e movimento.

If I were a cyborg and could feel my legs

Se eu fosse um ciborgue e pudesse sentir as minhas pernas

via small computers inputting information into my nervous system,

via pequenos computadores que colocassem informações no meu sistema nervoso,

it would fundamentally change, I believe,

isso mudaria fundamentalmente, segundo creio,

my relationship to my synthetic body.

a minha relação com o meu corpo sintético.

Today, I can't feel my legs,

Hoje, não consigo sentir as minhas pernas,

and because of that,

e por causa disso,

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

as minhas pernas são ferramentas separadas do meu corpo e da minha mente.

They're not part of me.

Elas não fazem parte de mim.

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

Eu acredito que, se fosse um ciborgue e pudesse sentir as minhas pernas,

they would become part of me, part of self.

elas tornar-se-iam parte de mim, parte do meu ser.

At MIT, we're thinking about NeuroEmbodied Design.

No MIT, estamos a pensar num "Modelo NeuroInserido".

In this design process,

Neste processo de elaboração,

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

os programadores fizeram um esboço do corpo humano, em carne e osso,

along with synthetics to enhance the bidirectional communication

Juntamente com as partes sintéticas para melhorar a comunicação bidirecional

between the nervous system and the built world.

entre os nervos do sistema e o mundo artificial.

NeuroEmbodied Design is a methodology to create cyborg function.

O Modelo NeuroInserido é um método para criar a funcionalidade ciborgue.

In this design process, designers contemplate a future

Neste processo de elaboração, os programadores contemplam um futuro

in which technology no longer compromises separate,

em que a tecnologia já não se resume a ferramentas inertes

lifeless tools from our minds and our bodies,

e separadas das nossas mentes e dos nossos corpos,

a future in which technology has been carefully integrated

um futuro em que a tecnologia foi cuidadosamente introduzida

within our nature,

dentro de nossa natureza,

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

um mundo em que o orgânico e o inorgânico,

what is human and what is not,

entre o humano e o desumano,

what is nature and what is not

entre o natural e o artificial,

will be forever blurred.

será para sempre indistinto.

That future will provide humanity new bodies.

Esse futuro fornecerá um novo corpo à humanidade.

NeuroEmbodied Design will extend our nervous systems

O Modelo NeuroInserido estenderá o nosso sistema nervoso

into the synthetic world,

a um mundo sintético,

and the synthetic world into us,

e o mundo sintético até nós,

fundamentally changing who we are.

mudando fundamentalmente quem somos.

By designing the biological body to better communicate

Ao preparar o corpo orgânico para comunicar melhor

with the built design world,

com o mundo projetado,

humanity will end disability in this 21st century

a humanidade acabará com as deficiências ainda neste século XXI

and establish the scientific and technological basis

e estabelecerá as bases científicas e tecnológicas

for human augmentation,

para melhorar os seres humanos,

extending human capability beyond innate, physiological levels,

estendendo a capacidade humana para além do níveis inatos e fisiológicos,

cognitively, emotionally and physically.

cognitiva, emocional e fisicamente.

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

Há muitas maneiras de construir corpos novos a todos os níveis,

from the biomolecular to the scale of tissues and organs.

da escala biomolecular à escala dos tecidos e órgãos.

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

Hoje, vou falar sobre uma área do Modelo NeuroInserido,

in which the body's tissues are manipulated and sculpted

em que os tecidos do corpo são manipulados e esculpidos

using surgical and regenerative processes.

usando processos cirúrgicos e regenerativos.

The current amputation paradigm

O atual paradigma da amputação

hasn't changed fundamentally since the US Civil War

não mudou muito desde a Guerra Civil dos EUA,

and has grown obsolete in light of dramatic advancements

e tornou-se obsoleto diante dos avanços abismais

in actuators, control systems and neural interfacing technologies.

nos atuadores, nos sistemas de controlo e nas tecnologias de interferência neural.

A major deficiency is the lack of dynamic muscle interactions

A maior deficiência é a falta de interação dinâmica dos músculos

for control and proprioception.

para controlo e cinestesia.

What is proprioception?

O que é cinestesia?

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

Quando fletimos o tornozelo, os músculos na parte da frente da perna

simultaneously stretching muscles in the back of your leg.

contraem-se simultaneamente,

esticando os músculos da barriga da perna.

The opposite happens when you extend your ankle.

O oposto acontece quando esticamos o tornozelo.

Here, muscles in the back of your leg contract,

Os músculos da barriga da perna contraem-se,

stretching muscles in the front.

esticando os músculos da parte da frente.

When these muscles flex and extend,

Quando fletimos e esticamos esses músculos.

biological sensors within the muscle tendons

sensores biológicos nos tendões dos músculos

send information through nerves to the brain.

enviam informações para o cérebro, através de nervos.

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

Assim, conseguimos sentir onde estão os pés

without seeing them with our eyes.

sem os vermos com os olhos.

The current amputation paradigm breaks these dynamic muscle relationships,

O atual paradigma da amputação quebra essas relações dinâmicas

entre os músculos,

and in so doing eliminates normal proprioceptive sensations.

eliminando, assim, as sensações cinestésicas normais.

Consequently, a standard artificial limb

Consequentemente, um membro artificial padrão

cannot feed back information into the nervous system

não pode dar informações ao sistema nervoso

about where the prosthesis is in space.

sobre se a prótese está no espaço.

The patient therefore cannot sense and feel

Portanto, o paciente não consegue sentir nem perceber

the positions and movements of the prosthetic joint

as posições e os movimentos da articulação prostética

without seeing it with their eyes.

sem a ver com os seus olhos.

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

As minhas pernas foram amputadas usando esta metodologia da era da Guerra Civil.

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

Consigo sentir os pés, Consigo senti-los agora mesmo

as a phantom awareness.

como uma consciência fantasma.

But when I try to move them, I cannot.

Mas quando tento movê-los, não consigo.

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

É como se estivessem presos dentro de botas de esqui.

To solve these problems,

Para resolver isso,

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

inventámos no MIT a interface mioneural agonista-antagonista,

or AMI, for short.

ou IMA, para abreviar.

The AMI is a method to connect nerves within the residuum

A IMA é um método para conetar nervos dentro de um resíduo

to an external, bionic prosthesis.

a próteses biónicas externas.

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

Como é o IMA projetado, e como funciona?

The AMI comprises two muscles that are surgically connected,

O IMA comprime dois músculos que são conectados cirurgicamente,

an agonist linked to an antagonist.

um agonista ligado a um antagonista.

When the agonist contracts upon electrical activation,

Quando o agonista se contrai via ativação elétrica,

it stretches the antagonist.

estica o antagonista.

This muscle dynamic interaction

Essa interação dinâmica entre os músculos

causes biological sensors within the muscle tendon

faz com que os sensores biológicos dentro do tendão do músculo

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

enviem informações através do nervo para o sistema nervoso central

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

sobre o comprimento, a velocidade e a força do tendão do músculo.

This is how muscle tendon proprioception works,

É assim que funciona a cinestesia do tendão do músculo

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

que é a principal maneira como nós, humanos,

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

sentimos e percecionamos as posições, os movimentos e as forças nos membros.

When a limb is amputated,

Quando um membro é amputado,

the surgeon connects these opposing muscles within the residuum

o cirurgião liga estes músculos opostos no "residuum"

para criar uma IMA — Interface Mioneural Agonista-Antagonista —

to create an AMI.

Now, multiple AMI constructs can be created

Podemos criar múltiplas IMA

for the control and sensation of multiple prosthetic joints.

para o controlo e a sensação de múltiplas próteses conjuntas.

Artificial electrodes are then placed on each AMI muscle,

Colocam-se elétrodos artificiais em cada músculo da IMA,

and small computers within the bionic limb decode those signals

e pequenos computadores dentro do membro biónico traduzem esses sinais

to control powerful motors on the bionic limb.

para controlar poderosos motores no membro biónico.

When the bionic limb moves,

Quando o membro biónico se move,

os músculos da IMA movem-se de um lado para o outro,

the AMI muscles move back and forth,

sending signals through the nerve to the brain,

enviando sinais para o cérebro, através do nervo,

enabling a person wearing the prosthesis to experience natural sensations

permitindo que a pessoa que usa a prótese experimente sensações naturais

of positions and movements of the prosthesis.

das posições e movimentos da prótese.

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

Podemos usar estes princípios de conceção de tecidos, em seres humanos?

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

Há uns anos, o meu bom amigo Jim Ewing — de 34 anos —

reached out to me for help.

procurou-me em busca de ajuda.

Jim was in an a terrible climbing accident.

Ele sofrera um terrível acidente de escalada.

He fell 50 feet in the Cayman Islands

Caíra duma altura de 15 metros nas ilhas Caimão,

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

quando a corda não o segurou e ele embateu no solo.

He suffered many, many injuries:

Sofreu múltiplas lesões:

punctured lungs and many broken bones.

pulmões perfurados e muitos ossos partidos.

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

Depois do acidente, sonhava voltar ao seu desporto favorito

of mountain climbing,

e escalar montanhas,

but how might this be possible?

mas como é que isso seria possível?

The answer was Team Cyborg,

A resposta era a Equipa Ciborgue,

a team of surgeons, scientists and engineers

uma equipa de cirurgiões, cientistas e engenheiros

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

reunida no MIT para recriar Jim na sua antiga forma de alpinista perito.

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

Um membro da equipa, o Dr. Matthew Carty amputou-lhe a perna gravemente ferida

at Brigham and Women's Hospital in Boston,

em Brigham e no hospital feminino de Boston,

using the AMI surgical procedure.

usando o procedimento cirúrgico da IMA.

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

Criaram-se polias dos tendões que foram ligadas ao osso da tíbia de Jim

to reconnect the opposing muscles.

para voltar a ligar os músculos opostos.

The AMI procedure reestablished the neural link

O procedimento da IMA restabeleceu a ligação nervosa

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

entre os músculos do tornozelo de Jim e o seu cérebro.

When Jim moves his phantom limb,

Quando Jim moveu o seu membro fantasma,

the reconnected muscles move in dynamic pairs,

os músculos reconectados moveram-se em pares dinâmicos,

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

provocando sinais de cinestesia, enviados ao cérebro através dos nervos.

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

Jim experimentou sensações normais ao mover a articulação do tornozelo,

even when blindfolded.

mesmo com os olhos vendados.

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

Este é Jim no laboratório do MIT depois das cirurgias.

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

Ligámos eletricamente os músculos da IMA de Jim, através de elétrodos,

to a bionic limb,

a um membro biónico,

and Jim quickly learned how to move the bionic limb

e Jim aprendeu rapidamente a mover o membro biónico

in four distinct ankle-foot movement directions.

em quatro direções distintas de movimentos da articulação do tornozelo.

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

Estávamos muito animados com esses resultados,

and what occurred was truly remarkable.

mas depois Jim levantou-se e ocorreu uma coisa memorável.

All the natural biomechanics mediated by the central nervous system

Toda a biomecânica natural mediada pelo sistema nervoso central

emerged via the synthetic limb

emergiu através do membro sintético

as an involuntary, reflexive action.

como uma ação involuntária, reflexa.

All the intricacies of foot placement during stair ascent --

Todas as complexidades da colocação do pé na subida de escadas...

(Applause)

(Aplausos)

emerged before our eyes.

emergiram diante dos nossos olhos.

Here's Jim descending steps,

Aqui está Jim a descer os degraus,

reaching with his bionic toe to the next stair tread,

a aproximar o dedo do pé biónico do degrau seguinte da escada,

automatically exhibiting natural motions

exibindo automaticamente movimentos naturais

without him even trying to move his limb.

sem sequer tentar mexer o membro.

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

Como o sistema nervoso central de Jim está a receber os sinais cinestésicos,

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

sabe exatamente como controlar o membro sintético de forma natural.

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

Jim move-se e comporta-se como se o membro sintético fizesse parte dele.

For example, one day in the lab,

Por exemplo, um dia no laboratório,

he accidentally stepped on a roll of electrical tape.

ele acidentalmente pisou um rolo de fita isoladora.

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

O que é que fazemos quando se cola qualquer coisa no sapato?

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

Não nos abaixamos desse modo; isso é desconfortável.

Instead, you shake it off,

Em vez disso, sacudimos o pé.

and that's exactly what Jim did

Foi exatamente o que Jim fez

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

depois de ter sido ligado neuralmente ao membro poucas horas antes.

What was most interesting to me

Para mim, o mais interessante

is what Jim was telling us he was experiencing.

é o que Jim nos ia dizendo enquanto fazia a experiência:

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

"O robô passou a fazer parte de mim."

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

Jim Ewing: Na manhã seguinte à primeira vez que fui ligado ao robô,

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

a minha filha desceu as escadas

e perguntou-me como me sentia enquanto ciborgue.

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

A minha resposta foi que não me sentia como um ciborgue.

I felt like I had my leg,

Sentia-me como se tivesse a minha perna,

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

e não como se eu estivesse acoplado ao robô

so much as the robot was attached to me,

mas que era o robô que estava acoplado a mim,

and the robot became part of me.

mas que o robô fazia parte de mim.

It became my leg pretty quickly.

tinha-se tornado rapidamente na minha perna.

Hugh Herr: Thank you.

Hugh Herr: Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)

By connecting Jim's nervous system bidirectionally

Conectar o sistema nervoso de Jim bi-direcionalmente

to his synthetic limb,

ao seu membro sintético,

neurological embodiment was achieved.

permitiu alcançar a materialização neurológica

Coloquei a hipótese de que,

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

como Jim consegue pensar e mover o seu membro sintético,

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

e como ele sente esses movimentos no seu sistema nervoso,

the prosthesis is no longer a separate tool,

a prótese deixa de ser uma ferramenta separada,

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

mas uma parte integrada de Jim, uma parte integrada do seu corpo.

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

Graças a essa materialização neurológica, Jim não se sente como um ciborgue.

He feels like he just has his leg back,

Sente-se como se tivesse a sua perna outra vez,

that he has his body back.

como se tivesse um corpo novo.

Now I'm often asked

Perguntam-me com frequência

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

quando serei ligado neuralmente ao meu membro sintético bi-direcional,

when I'm going to become a cyborg.

quando é que vou tornar-me num ciborgue.

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

A verdade é que estou hesitante em tornar-me num ciborgue.

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

Antes de perder as pernas, eu era um péssimo estudante.

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

Na escola, só tinha "medíocres" e por vezes "maus".

Then, after my limbs were amputated,

Mas depois de os meus membros serem amputados,

I suddenly became an MIT professor.

de repente passei a ser professor do MIT.

(Laughter)

(Risos)

(Applause)

(Aplausos)

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

Agora receio que, depois de voltar a ser ligado neuralmente aos meus membros,

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

o meu cérebro volta a apresentar o meu lado não tão brilhante.

(Laughter)

(Risos)

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

Mas tudo bem, porque no MIT já tenho um lugar permanente

(Laughter)

(Risos)

(Applause)

(Aplausos)

I believe the reach of NeuroEmbodied Design

Acredito que usando o Modelo NeuroInserido

will extend far beyond limb replacement

avançaremos muito para além da simples substituição de membros

and will carry humanity into realms

e levaremos a humanidade para domínios

that fundamentally redefine human potential.

que fundamentalmente irão redefinir o potencial humano.

In this 21st century,

No século XXI,

designers will extend the nervous system into powerfully strong exoskeletons

os programadores ampliarão o sistema nervoso

em exoesqueletos extremamente fortes

that humans can control and feel with their minds.

que os seres humanos poderão controlar e sentir com a sua mente.

Muscles within the body can be reconfigured

Os músculos do corpo podem ser reconfigurados

for the control of powerful motors,

para o controlo de poderosos motores,

and to feel and sense exoskeletal movements,

para sentir e percecionar os movimentos de exoesqueletos,

augmenting humans' strength, jumping height and running speed.

aumentando a força humana,

saltando mais alto e correndo mais depressa.

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

Neste século XXI, acredito que os humanos tornar-se-ão super-heróis.

Humans may also extend their bodies

Os seres humanos poderão ampliar o seu corpo

into non-anthropomorphic structures, such as wings,

para estruturas não antropomórficas, como as asas,

controlling and feeling each wing movement within the nervous system.

controlando e sentindo cada asa a movimentar-se

dentro do seu sistema nervoso.

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

Leonardo da Vinci disse: "Quando experimentarmos o voo,

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

"caminharemos para sempre com os olhos voltados para o céu,

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

"pois já lá estivemos e sempre teremos saudades de lá voltar."

During the twilight years of this century,

Quando este século estiver a chegar ao fim,

I believe humans will be unrecognizable in morphology and dynamics

acredito que os seres humanos serão irreconhecíveis

tanto na morfologia quanto na dinâmica,

from what we are today.

em relação ao que somos hoje.

Humanity will take flight and soar.

A humanidade voará e planará.

Jim Ewing fell to earth and was badly broken,

Jim Ewing caiu por terra e ficou gravemente ferido

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

mas virou os olhos para o céu, onde sempre desejou voltar.

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

Depois disso, não só sonhou em voltar a andar,

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

como voltou ao seu desporto favorito, a escalada.

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

No MIT, a Equipa Ciborgue criou para Jim um membro especial para o mundo vertical,

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

uma perna controlada pelo cérebro com todas as sensações de movimento.

Using this technology, Jim returned to the Cayman Islands,

Usando esta tecnologia, Jim voltou às ilhas Caimão,

the site of his accident,

o local de seu acidente,

rebuilt as a cyborg to climb skyward once again.

reconstruído como um ciborgue para voltar a escalar em direção ao céu.

(Crashing waves)

(Vídeo)

(Applause)

(Aplausos)

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)

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

Senhoras e Senhores, Jim Ewing, o primeiro ciborgue alpinista.

(Applause)

(Aplausos)