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

Tradutor: Rafael Estevam Guerra Revisor: Flávia Pires

I'm an MIT professor,

Sou professor no MIT,

but I do not design buildings or computer systems.

mas não projeto prédios ou sistemas de computador.

Rather, I build body parts,

Em vez disso, construo partes do corpo,

bionic legs that augment human walking and running.

pernas biônicas que aprimoram o andar e a corrida humana.

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

Em 1982, sofri um acidente de montanhismo

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

e minhas duas pernas foram amputadas devido ao congelamento dos tecidos.

Here, you can see my legs:

Aqui, vocês podem ver minhas pernas:

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

24 sensores, 6 microprocessadores e atuadores iguais a tendões musculares.

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

Sou um punhado de ferragens e parafusos do joelho para baixo.

But with this advanced bionic technology,

Mas com essa tecnologia biônica avançada,

I can skip, dance and run.

consigo pular, dançar e correr.

(Applause)

(Aplausos)

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)

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

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

When I think about moving my legs,

Quando penso em mover minhas 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 dentro dos membros residuais.

Artificial electrodes sense these signals,

Eletrodos artificiais sentem esses sinais,

and small computers in the bionic limb

e pequenos computadores no membro biônico

decode my nerve pulses into my intended movement patterns.

decodificam meus impulsos nervosos nos movimentos que quero fazer.

Stated simply,

Basicamente, quando penso em me mover,

when I think about moving,

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

o comando é enviado para a parte sintética do meu corpo.

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

Mas esses computadores não conseguem enviar informações ao meu sistema nervoso.

When I touch and move my synthetic limbs,

Quando toco ou movo meus membros sintéticos,

I do not experience normal touch and movement sensations.

não experimento sensações normais de toque ou movimento.

If I were a cyborg and could feel my legs

Se eu fosse um ciborgue e pudesse sentir minhas pernas

via small computers inputting information into my nervous system,

via pequenos computadores que enviassem informações ao meu sistema nervoso,

it would fundamentally change, I believe,

acredito que isso mudaria completamente

my relationship to my synthetic body.

minha relação com as partes sintéticas do meu corpo.

Today, I can't feel my legs,

Hoje, não sinto minhas pernas,

and because of that,

e, por conta disso,

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

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

They're not part of me.

Não são partes de mim.

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

Acredito que se eu fosse um ciborgue e pudesse sentir minhas pernas,

they would become part of me, part of self.

elas poderiam ser parte de mim.

At MIT, we're thinking about NeuroEmbodied Design.

No MIT, estamos pensando sobre Design Neuroincorporado.

In this design process,

Nesse processo de design,

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

os designers projetam carne e ossos humanos, o próprio corpo biológico,

along with synthetics to enhance the bidirectional communication

em conjunto com o sintético, para aumentar a comunicação bidirecional

between the nervous system and the built world.

entre o sistema nervoso e o mundo construído.

NeuroEmbodied Design is a methodology to create cyborg function.

O Design Neuroincorporado é uma metodologia para criar ciborgues.

In this design process, designers contemplate a future

Nesse processo, os designers consideram um futuro

in which technology no longer compromises separate,

em que a tecnologia não separa mais

lifeless tools from our minds and our bodies,

ferramentas sem vida de nossos corpos e mentes,

a future in which technology has been carefully integrated

um futuro em que a tecnologia é cuidadosamente integrada

within our nature,

em nossa natureza,

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

um mundo onde o que é biológico e o que não é,

what is human and what is not,

o que é humano e o que não é,

what is nature and what is not

o que é natureza e o que não é,

will be forever blurred.

será para sempre indefinido.

That future will provide humanity new bodies.

Esse futuro proporcionará à humanidade novos corpos.

NeuroEmbodied Design will extend our nervous systems

O Design Neuroincorporado expandirá nosso sistema nervoso

into the synthetic world,

ao mundo sintético,

and the synthetic world into us,

e o mundo sintético a nós,

fundamentally changing who we are.

modificando substancialmente quem somos.

By designing the biological body to better communicate

Projetando o corpo biológico para se comunicar melhor

with the built design world,

com o mundo construído,

humanity will end disability in this 21st century

a humanidade acabará com as deficiências no século 21

and establish the scientific and technological basis

e estabelecerá uma base científica e tecnológica

for human augmentation,

para a ampliação humana,

extending human capability beyond innate, physiological levels,

aumentando a capacidade humana além do inato, dos níveis psicológicos,

cognitively, emotionally and physically.

cognitivos, emocionais e físicos.

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

Existem muitas maneiras de construir novos corpos em escala,

from the biomolecular to the scale of tissues and organs.

desde a biomolecular até tecidos e órgãos.

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

Hoje, quero falar de uma área do Design Neuroincorporado

in which the body's tissues are manipulated and sculpted

na qual os tecidos corpóreos 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 Americana

and has grown obsolete in light of dramatic advancements

e se tornou obsoleta com as mudanças radicais

in actuators, control systems and neural interfacing technologies.

em atuadores, sistemas de controle e tecnologias de interface neural.

A major deficiency is the lack of dynamic muscle interactions

A maior deficiência é a falta de interações musculares dinâmicas

for control and proprioception.

para controle e cinestesia.

What is proprioception?

O que é cinestesia?

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

Ao flexionar o tornozelo, os músculos à frente da perna se contraem,

simultaneously stretching muscles in the back of your leg.

esticando simultaneamente os músculos na parte de trás.

The opposite happens when you extend your ankle.

O oposto ocorre quando o tornozelo é estendido.

Here, muscles in the back of your leg contract,

Os músculos de trás da perna se contraem,

stretching muscles in the front.

alongando os músculos na frente.

When these muscles flex and extend,

Quando os músculos flexionam e estendem,

biological sensors within the muscle tendons

sensores biológicos dentro dos tendões musculares

send information through nerves to the brain.

enviam informações através dos nervos para o cérebro.

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

Assim você é capaz de sentir onde seus pés estão sem precisar olhá-los.

without seeing them with our eyes.

The current amputation paradigm breaks these dynamic muscle relationships,

O atual paradigma da amputação quebra essa dinâmica de relação muscular,

and in so doing eliminates normal proprioceptive sensations.

e fazer isso elimina as sensações cinestésicas normais.

Consequently, a standard artificial limb

Consequentemente, um membro artificial padrão

cannot feed back information into the nervous system

não pode enviar informações de volta ao sistema nervoso

about where the prosthesis is in space.

sobre onde a prótese está no espaço.

The patient therefore cannot sense and feel

O paciente, portanto, não pode perceber e sentir

the positions and movements of the prosthetic joint

a posição e os movimentos da junta protética sem olhá-la.

without seeing it with their eyes.

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

Minhas pernas foram amputadas usando a metodologia da Guerra Civil Americana.

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

Eu posso sentir meus pés, posso senti-los agora mesmo

as a phantom awareness.

como uma existência fantasma.

But when I try to move them, I cannot.

Mas quando tento movê-los, não posso.

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

Parece que estão presos dentro de botas de esqui duras.

To solve these problems,

Para resolver isso,

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

no MIT, inventamos a interface mioneural agonista-antagonista,

or AMI, for short.

ou IMA, para resumir.

The AMI is a method to connect nerves within the residuum

A IMA é um método para conectar os nervos dentro do resíduo

to an external, bionic prosthesis.

a uma prótese biônica externa.

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

Como a IMA é projetada e como funciona?

The AMI comprises two muscles that are surgically connected,

A IMA inclui dois músculos cirurgicamente conectados,

an agonist linked to an antagonist.

um agonista conectado a um antagonista.

When the agonist contracts upon electrical activation,

Quando o agonista contrai sob ativação elétrica,

it stretches the antagonist.

ele estica o antagonista.

This muscle dynamic interaction

Essa interação muscular dinâmica

causes biological sensors within the muscle tendon

faz os sensores biológicos dentro dos tendões musculares

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

enviarem informações através do nervo para o sistema nervoso central,

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

informações relativas ao comprimento, velocidade e força do tendão muscular.

This is how muscle tendon proprioception works,

É assim que a cinestesia do tendão muscular age,

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

e essa é a principal maneira que nós, como humanos,

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

podemos perceber e sentir as posições, movimentos e forças em nossos membros.

When a limb is amputated,

Quando um membro é amputado,

the surgeon connects these opposing muscles within the residuum

o cirurgião conecta a parte oposta dos músculos com o resíduo

to create an AMI.

para criar uma IMA.

Now, multiple AMI constructs can be created

Múltiplas IMAs podem ser criadas

for the control and sensation of multiple prosthetic joints.

para controlar e sentir múltiplas juntas protéticas.

Artificial electrodes are then placed on each AMI muscle,

Elétrodos artificiais são então postos em cada músculo IMA,

and small computers within the bionic limb decode those signals

e pequenos computadores dentro do membro biônico decodificam esses sinais

to control powerful motors on the bionic limb.

para controlar poderosos motores no membro biônico.

When the bionic limb moves,

Quando o membro biônico se move,

the AMI muscles move back and forth,

os músculos IMA recuam ou avançam,

sending signals through the nerve to the brain,

enviando sinais através dos nervos ao cérebro,

enabling a person wearing the prosthesis to experience natural sensations

permitindo que a pessoa com a prótese experimente sensações naturais

of positions and movements of the prosthesis.

de posição e movimento de sua prótese.

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

Os princípios de design de tecidos podem ser usados em um ser humano de verdade?

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

Alguns anos atrás, meu amigo Jim Ewing, de 34 anos, procurou minha ajuda.

reached out to me for help.

Jim was in an a terrible climbing accident.

Jim sofreu um terrível acidente de alpinismo.

He fell 50 feet in the Cayman Islands

Ele caiu de uma altura de 15m nas Ilhas Cayman

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

quando sua corda falhou e ele chocou-se contra o chão.

He suffered many, many injuries:

Ele sofreu muitas lesões:

punctured lungs and many broken bones.

pulmões perfurados e muitos ossos quebrados.

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

Depois de seu acidente, ele sonhou em retornar ao seu esporte favorito,

of mountain climbing,

o alpinismo, mas como isso seria possível?

but how might this be possible?

The answer was Team Cyborg,

A resposta era a Equipe Ciborgue,

a team of surgeons, scientists and engineers

uma equipe de cirurgiões, cientistas e engenheiros

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

reunidos no MIT para reconstruir Jim, devolvendo suas habilidades de alpinista.

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

O Dr. Matthew Carty amputou a perna de Jim que estava gravemente lesionada,

at Brigham and Women's Hospital in Boston,

no Brigham and Women's Hospital em Boston,

using the AMI surgical procedure.

usando o procedimento cirúrgico IMA.

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

Polias de tendão foram criadas e anexadas ao osso da tíbia de Jim,

to reconnect the opposing muscles.

para reconectar os músculos opostos.

The AMI procedure reestablished the neural link

O procedimento IMA reestabeleceu a conexão neural

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

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

When Jim moves his phantom limb,

Quando Jim move seu membro fantasma,

the reconnected muscles move in dynamic pairs,

os músculos reconectados se movem em pares dinâmicos,

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

originando sinais de cinestesia que passam através de seus nervos até o cérebro.

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

Assim Jim experimenta sensações normais com as posições e movimentos dos pés,

even when blindfolded.

mesmo quando vendado.

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

Aqui está Jim no laboratório do MIT depois das cirurgias.

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

Ligamos eletricamente os músculos IMA de Jim, via eletrodos, ao membro biônico.

to a bionic limb,

and Jim quickly learned how to move the bionic limb

Jim aprendeu rapidamente a mover sua perna biônica

in four distinct ankle-foot movement directions.

em quatro direções distintas de movimento dos pés e tornozelo.

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

Ficamos empolgados com os resultados, mas então Jim se levantou,

and what occurred was truly remarkable.

e o que ocorreu foi extraordinário.

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 pelo membro sintético

as an involuntary, reflexive action.

como uma ação reflexiva e involuntária.

All the intricacies of foot placement during stair ascent --

Toda a complexidade do arranjo do pé, durante a subida na escada,

(Applause)

(Aplausos)

emerged before our eyes.

manifestou-se diante de nós.

Here's Jim descending steps,

Aqui é Jim descendo,

reaching with his bionic toe to the next stair tread,

alcançando com seu dedo biônico o próximo degrau da escada,

automatically exhibiting natural motions

exibindo movimentos naturais automaticamente,

without him even trying to move his limb.

sem nem mesmo tentar mover a perna.

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

Como o sistema nervoso central de Jim estava recebendo sinais cinestésicos,

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

ele sabia exatamente como controlar o membro biônico de maneira natural.

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

Jim se move e se comporta como se a perna sintética fosse 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 em um rolo de fita isolante.

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

O que você faz quando alguma coisa gruda no seu sapato?

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

Você não tenta pegar assim, é um jeito muito estranho.

Instead, you shake it off,

Em vez disso, você sacode,

and that's exactly what Jim did

e foi exatamente o que Jim fez

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

após ser neuronicamente conectado à sua perna algumas horas antes.

What was most interesting to me

O mais interessante para mim

is what Jim was telling us he was experiencing.

foi o que Jim disse estar experimentando.

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

Ele disse: "O robô se tornou parte de mim".

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

Jim Ewing: Na manhã após a primeira vez em que fui anexado ao robô,

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

minha filha desceu as escadas e perguntou como me sentia sendo um ciborgue.

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

Respondi que não me sentia um ciborgue,

I felt like I had my leg,

sentia como se tivesse minha perna,

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

e ela não estava anexada a um robô

so much as the robot was attached to me,

e muito menos o robô anexado a mim.

and the robot became part of me.

O robô se tornou parte de mim,

It became my leg pretty quickly.

se tornou minha perna muito rapidamente.

Hugh Herr: Thank you.

Hugh Herr: Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)

By connecting Jim's nervous system bidirectionally

Ao conectar o sistema nervoso de Jim de maneira bidirecional

to his synthetic limb,

ao seu membro sintético,

neurological embodiment was achieved.

a incorporação neurológica foi conquistada.

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

Admiti a hipótese de que, como Jim pode pensar e mover sua perna artificial,

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

e como pode sentir tais movimentos em seu sistema nervoso,

the prosthesis is no longer a separate tool,

a prótese não é mais uma ferramenta separada,

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

mas uma parte integral de Jim, uma parte integral de seu corpo.

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

Por conta da incorporação neurológica, Jim não se sente um ciborgue.

He feels like he just has his leg back,

Ele sente como se tivesse sua perna de volta,

that he has his body back.

que teve seu corpo de volta.

Now I'm often asked

Com frequência perguntam

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

quando serei conectado neuronicamente às minhas pernas bidirecionalmente,

when I'm going to become a cyborg.

quando me tornarei um ciborgue.

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

A verdade é que estou hesitando em ser um ciborgue.

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

Antes de minhas pernas serem amputadas, eu era um aluno terrível.

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

Tirava D e frequentemente F na escola.

Then, after my limbs were amputated,

Depois que minhas pernas foram amputadas,

I suddenly became an MIT professor.

tornei-me, de repente, professor do MIT.

(Laughter)

(Risos)

(Applause)

(Aplausos)

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

Fico preocupado que, quando conectado neuronicamente às minhas pernas novamente,

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

meu cérebro retorne ao seu estado não tão brilhante.

(Laughter)

(Risos)

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

Mas sabem de uma coisa, tudo bem, como estou no MIT, já tenho estabilidade.

(Laughter)

(Risos)

(Applause)

(Aplausos)

I believe the reach of NeuroEmbodied Design

Acredito que o Design Neuroincorporado

will extend far beyond limb replacement

se expandirá além da substituição de membros

and will carry humanity into realms

e vai levar a humanidade a domínios

that fundamentally redefine human potential.

que fundamentalmente redefinirão o potencial humano.

In this 21st century,

Neste século 21,

designers will extend the nervous system into powerfully strong exoskeletons

designers expandirão o sistema nervoso em fortes e poderosos exoesqueletos,

that humans can control and feel with their minds.

que os humanos poderão controlar e sentir com suas mentes.

Muscles within the body can be reconfigured

Músculos no corpo poderão ser reconfigurados

for the control of powerful motors,

para o controle de poderosos motores,

and to feel and sense exoskeletal movements,

e para perceber e sentir os movimentos exoesqueléticos,

augmenting humans' strength, jumping height and running speed.

aumentando a força humana, a altura de pulo e a velocidade de corrida.

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

No século 21, acredito que humanos se tornarão super-heróis.

Humans may also extend their bodies

Humanos também poderão expandir seus corpos

into non-anthropomorphic structures, such as wings,

com estruturas não antropomórficas, como asas,

controlling and feeling each wing movement within the nervous system.

controlando e sentindo cada movimento das asas em seu sistema nervoso.

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

Leonardo da Vinci disse: "Quando você experimentar voar,

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

andará para sempre na terra com os olhos voltados aos céus

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

por lá ter estado e para lá desejar retornar".

During the twilight years of this century,

Ao crepúsculo deste século,

I believe humans will be unrecognizable in morphology and dynamics

acredito que humanos serão irreconhecíveis em questões como morfologia e dinâmica

from what we are today.

em comparação ao que somos hoje.

Humanity will take flight and soar.

A humanidade vai decolar e subir muito alto.

Jim Ewing fell to earth and was badly broken,

Jim Ewing caiu na terra e sofreu muitas lesões,

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

mas seus olhos se voltaram aos céus, para onde sempre desejou retornar.

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

Após seu acidente, ele não só sonhou em andar de novo,

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

mas também em retornar ao seu esporte favorito, o alpinismo.

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

No MIT, a Equipe Ciborgue construiu para Jim uma perna para o mundo vertical,

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

uma perna controlada pelo cérebro com sensação total de movimento e posição.

Using this technology, Jim returned to the Cayman Islands,

Usando essa tecnologia, Jim retornou às Ilhas Cayman,

the site of his accident,

ao local de seu acidente,

rebuilt as a cyborg to climb skyward once again.

reconstruído como um ciborgue, para escalar aos céus mais uma vez.

(Crashing waves)

(Ondas quebrando)

(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 montanhista.

(Applause)

(Aplausos)