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

Переводчик: Polina Nikitina Редактор: Natalia Ost

I'm an MIT professor,

Я профессор в МТИ,

but I do not design buildings or computer systems.

но я не проектирую здания и не разрабатываю компьютерные системы.

Rather, I build body parts,

Я конструирую части тела:

bionic legs that augment human walking and running.

бионические ноги с улучшенными возможностями для ходьбы и бега.

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

В 1982 году я пострадал во время горного восхождения,

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

и обе мои ноги пришлось ампутировать из-за повреждения тканей от обморожения.

Here, you can see my legs:

Можете посмотреть на мои ноги:

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

24 сенсора, шесть микропроцессоров и механизмы, подобные мышцам и сухожилиям.

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

По сути, ниже колена я состою из гаек и болтов.

But with this advanced bionic technology,

Но с этой новейшей бионической технологией

I can skip, dance and run.

я могу прыгать, бегать и танцевать.

(Applause)

(Аплодисменты)

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)

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

Я бионический человек, но ещё не киборг.

When I think about moving my legs,

Когда я хочу сделать движение ногами,

neural signals from my central nervous system

нервные импульсы из моей ЦНС

pass through my nerves

проходят по моим нервам

and activate muscles within my residual limbs.

и приводят в действие мышцы в остатке моей ноги.

Artificial electrodes sense these signals,

Эти импульсы улавливаются искусственными электродами,

and small computers in the bionic limb

и мини-компьютеры в бионической ноге

decode my nerve pulses into my intended movement patterns.

превращают нервные импульсы в движение, которое я хочу сделать.

Stated simply,

Проще говоря,

when I think about moving,

когда я хочу сделать движение,

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

в механическую часть моего тела поступает команда.

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

Однако эти компьютеры не могут передавать информацию в мою нервную систему.

When I touch and move my synthetic limbs,

Когда я делаю движение механическими ногами или прикасаюсь к ним,

I do not experience normal touch and movement sensations.

я не испытываю нормального чувства осязания или движения.

If I were a cyborg and could feel my legs

Если бы я был киборгом и мог бы чувствовать свои ноги

via small computers inputting information into my nervous system,

через мини-компьютеры, передающие информацию в мою нервную систему,

it would fundamentally change, I believe,

то, я думаю, это бы в корне изменило

my relationship to my synthetic body.

моё отношение к механической части моего тела.

Today, I can't feel my legs,

Сегодня я не чувствую ног,

and because of that,

и по этой причине

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

они для меня — просто механизмы, отдельные от моего тела и разума.

They're not part of me.

Они не являются частью меня.

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

Думаю, если бы я был киборгом и мог бы чувствовать свои ноги,

they would become part of me, part of self.

они бы стали частью меня, частью моего «я».

At MIT, we're thinking about NeuroEmbodied Design.

В МТИ мы работаем над NeuroEmbodied Design.

In this design process,

В ходе такой разработки

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

разработчик проектирует плоть и кости человека — само биологическое тело —

along with synthetics to enhance the bidirectional communication

и механику, чтобы улучшить двустороннюю связь

between the nervous system and the built world.

между нервной системой и искусственным миром.

NeuroEmbodied Design is a methodology to create cyborg function.

NeuroEmbodied Design — это метод создания кибернетического взаимодействия.

In this design process, designers contemplate a future

В ходе такой разработки разработчики видят перед собой будущее,

in which technology no longer compromises separate,

где технологии — это уже не компромисс,

lifeless tools from our minds and our bodies,

не безжизненные механизмы, отдельные от тела и разума;

a future in which technology has been carefully integrated

будущее, где технологии полностью объединены

within our nature,

с нашей природой;

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

мир, где грань между биологическим и небиологическим,

what is human and what is not,

человеческим и нечеловеческим,

what is nature and what is not

естественным и неестественным

will be forever blurred.

навсегда будет стёрта.

That future will provide humanity new bodies.

Это будущее даст людям новые тела.

NeuroEmbodied Design will extend our nervous systems

NeuroEmbodied Design откроет нашей нервной системе доступ

into the synthetic world,

в механический мир,

and the synthetic world into us,

а механическому миру — в нас,

fundamentally changing who we are.

что в корне изменит то, кем мы являемся.

By designing the biological body to better communicate

Если сделать биологическое тело более приспособленным для общения

with the built design world,

с искусственно спроектированным миром,

humanity will end disability in this 21st century

то к концу XXI века человечество положит конец инвалидности

and establish the scientific and technological basis

и заложит научную и технологическую основу

for human augmentation,

для улучшения человека,

extending human capability beyond innate, physiological levels,

для расширения человеческих возможностей за пределы врождённого и физиологического

cognitively, emotionally and physically.

на когнитивном, эмоциональном и физическом уровне.

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

Есть много способов для массового создания новых тел:

from the biomolecular to the scale of tissues and organs.

от биомолекулярного метода до выращивания тканей и органов.

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

Сегодня я хочу поговорить об одной области NeuroEmbodied Design,

in which the body's tissues are manipulated and sculpted

где мы перестраиваем и формируем ткани человеческого тела

using surgical and regenerative processes.

с помощью хирургических и регенеративных процессов.

The current amputation paradigm

Нынешняя процедура ампутации

hasn't changed fundamentally since the US Civil War

почти не изменилась со времён Гражданской войны в США,

and has grown obsolete in light of dramatic advancements

и она безнадёжно устарела в свете значительного прогресса

in actuators, control systems and neural interfacing technologies.

исполнительных механизмов, систем контроля и технологий нейронных связей.

A major deficiency is the lack of dynamic muscle interactions

Её серьёзный недостаток — отсутствие динамических взаимодействий мышц

for control and proprioception.

для управления и проприоцепции.

What is proprioception?

Что же такое проприоцепция?

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

Когда вы тянете ступню на себя, мышцы в передней части ноги сокращаются,

simultaneously stretching muscles in the back of your leg.

а мышцы в задней части ноги одновременно растягиваются.

The opposite happens when you extend your ankle.

А если потянуть ступню от себя, то происходит обратное:

Here, muscles in the back of your leg contract,

мышцы в задней части ноги сокращаются,

stretching muscles in the front.

а в передней — растягиваются.

When these muscles flex and extend,

Когда эти мышцы сокращаются и расслабляются,

biological sensors within the muscle tendons

биологические датчики в сухожилиях мышц

send information through nerves to the brain.

передают эту информацию по нервам в мозг.

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

Так мы чувствуем, где находятся наши ступни,

without seeing them with our eyes.

даже если не видим их.

The current amputation paradigm breaks these dynamic muscle relationships,

Нынешняя процедура ампутации разрывает эти динамические мышечные взаимодействия,

and in so doing eliminates normal proprioceptive sensations.

тем самым препятствуя нормальным проприоцептивным ощущениям.

Consequently, a standard artificial limb

Это значит, что стандартный протез

cannot feed back information into the nervous system

не может передать нервной системе

about where the prosthesis is in space.

информацию о том, где он находится в пространстве.

The patient therefore cannot sense and feel

Следовательно, пациент не чувствует и не ощущает

the positions and movements of the prosthetic joint

положение своего протеза и движение его суставов,

without seeing it with their eyes.

если не видит их своими глазами.

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

Мои ноги ампутировали именно по этой методике времён Гражданской войны.

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

Я чувствую свои ноги, чувствую их прямо сейчас,

as a phantom awareness.

как фантомные конечности.

But when I try to move them, I cannot.

Но пошевелить ими я не могу.

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

Кажется, будто они в твёрдых лыжных ботинках.

To solve these problems,

Для решения этих проблем мы изобрели в МТИ

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

агонистический-антагонистический мионевральный интерфейс,

or AMI, for short.

сокращённо АМИ.

The AMI is a method to connect nerves within the residuum

Метод АМИ соединяет нервы в остатке конечности

to an external, bionic prosthesis.

с внешним бионическим протезом.

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

Как устроен АМИ и как он работает?

The AMI comprises two muscles that are surgically connected,

АМИ состоит из двух хирургически связанных мышц —

an agonist linked to an antagonist.

агониста и антагониста.

When the agonist contracts upon electrical activation,

Когда при электрической активации агонист сокращается,

it stretches the antagonist.

то антагонист растягивается.

This muscle dynamic interaction

Благодаря такому динамическому взаимодействию мышц

causes biological sensors within the muscle tendon

биологические сенсоры в мышечном сухожилии

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

отправляют по нерву в ЦНС

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

информацию о длине, скорости и силе мышечного сухожилия.

This is how muscle tendon proprioception works,

Именно так работает проприоцепция мышечных сухожилий,

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

и это главный способ, каким мы, люди,

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

чувствуем и ощущаем положение, движение и силу наших конечностей.

When a limb is amputated,

Если конечность ампутирована,

the surgeon connects these opposing muscles within the residuum

хирург соединяет эти противодействующие мышцы в остатке конечности

to create an AMI.

и создаёт АМИ.

Now, multiple AMI constructs can be created

Можно создать и несколько АМИ,

for the control and sensation of multiple prosthetic joints.

чтобы управлять суставами нескольких протезов и ощущать их.

Artificial electrodes are then placed on each AMI muscle,

Затем на каждую мышцу АМИ ставятся искусственные электроды,

and small computers within the bionic limb decode those signals

сигналы от которых расшифровывают мини-компьютеры в бионической конечности,

to control powerful motors on the bionic limb.

чтобы управлять мощными двигателями в этой конечности.

When the bionic limb moves,

При движении бионической конечности

the AMI muscles move back and forth,

мышцы АМИ движутся вперёд и назад,

sending signals through the nerve to the brain,

отправляя сигналы через нерв в мозг

enabling a person wearing the prosthesis to experience natural sensations

и позволяя человеку испытывать естественные ощущения

of positions and movements of the prosthesis.

от движений протеза и его нахождения в пространстве.

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

Можно ли использовать эти принципы разработки тканей на настоящем человеке?

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

Несколько лет назад мой дорогой друг Джим Юинг — мы дружим уже 34 года —

reached out to me for help.

попросил меня о помощи.

Jim was in an a terrible climbing accident.

С Джимом произошло ужасное несчастье.

He fell 50 feet in the Cayman Islands

Во время скалолазания на Каймановых островах он упал с 15-метровой высоты,

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

когда верёвка не смогла его удержать.

He suffered many, many injuries:

Он получил много, много травм:

punctured lungs and many broken bones.

пробитые лёгкие и многочисленные переломы костей.

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

После трагедии он мечтал вернуться к любимому виду спорта,

of mountain climbing,

скалолазанию,

but how might this be possible?

но как можно было сделать это возможным?

The answer was Team Cyborg,

Ответом стала «Команда Киборг» —

a team of surgeons, scientists and engineers

команда хирургов, учёных и инженеров,

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

которые собрались в МТИ, чтобы вновь позволить Джиму подниматься в горы.

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

Доктор из команды, Мэттью Карти, ампутировал сильно пострадавшую ногу Джима

at Brigham and Women's Hospital in Boston,

в женской больнице Бригхэма в Бостоне,

using the AMI surgical procedure.

используя хирургическую процедуру АМИ.

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

Были созданы блоки сухожилий и прикреплены к большой берцовой кости,

to reconnect the opposing muscles.

чтобы соединить противодействующие мышцы.

The AMI procedure reestablished the neural link

Процедура АМИ восстановила у Джима нервную связь

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

между мышцами голеностопа и мозгом.

When Jim moves his phantom limb,

Когда Джим делает движение своей фантомной конечностью,

the reconnected muscles move in dynamic pairs,

вновь связанные мышцы двигаются в динамических парах,

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

и сигналы проприоцепции проходят через нервы в мозг,

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

поэтому Джим чувствует положение и движения голеностопного сустава

even when blindfolded.

даже с закрытыми глазами.

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

Вот Джим в лаборатории МТИ после всех операций.

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

Через электроды мы электрически подсоединили АМИ-мышцы Джима

to a bionic limb,

к бионической конечности,

and Jim quickly learned how to move the bionic limb

и Джим быстро научился двигать ей

in four distinct ankle-foot movement directions.

в четырёх различных направлениях.

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

Мы были рады уже этим результатам, но потом Джим встал на ноги,

and what occurred was truly remarkable.

и то, что произошло, было поистине поразительно.

All the natural biomechanics mediated by the central nervous system

Вся естественная биомеханика, идущая от ЦНС,

emerged via the synthetic limb

проявилась в механической конечности

as an involuntary, reflexive action.

как непроизвольное, рефлексивное действие.

All the intricacies of foot placement during stair ascent --

Все тонкости движения ступни во время подъёма по лестнице...

(Applause)

(Аплодисменты)

emerged before our eyes.

предстали у нас перед глазами.

Here's Jim descending steps,

Вот Джим спускается по лестнице,

reaching with his bionic toe to the next stair tread,

тянется бионическим пальцем ноги к следующей ступеньке,

automatically exhibiting natural motions

автоматически демонстрируя естественные движения

without him even trying to move his limb.

без какого-либо преднамеренного действия с его стороны.

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

Поскольку ЦНС Джима получает проприоцептивные сигналы,

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

она точно знает, как управлять механической ногой естественным образом.

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

Теперь Джим ходит и ведёт себя так, словно механическая нога — это часть его самого.

For example, one day in the lab,

Например, однажды в лаборатории

he accidentally stepped on a roll of electrical tape.

он случайно наступил на рулон изоленты.

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

Что вы делаете, когда что-то прилипло к вашей обуви?

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

Вы так не наклоняетесь, это слишком неуклюже.

Instead, you shake it off,

Нет, вы трясёте ногой,

and that's exactly what Jim did

и именно так сделал Джим

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

всего после нескольких часов нервной связи с протезом.

What was most interesting to me

Самым интересным для меня был

is what Jim was telling us he was experiencing.

рассказ Джима о том, что он испытывал.

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

Он сказал: «Робот стал частью меня».

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

Джим Юинг: На следующее утро после того, как меня впервые подсоединили к роботу,

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

моя дочь подошла ко мне и спросила, каково это — быть киборгом.

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

Я ответил ей, что не чувствовал себя киборгом.

I felt like I had my leg,

Я чувствовал, будто вернул свою ногу,

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

и что не я подсоединён к роботу,

so much as the robot was attached to me,

а скорее робот подсоединён ко мне

and the robot became part of me.

и робот стал частью меня.

It became my leg pretty quickly.

Он очень быстро стал моей ногой.

Hugh Herr: Thank you.

Хью Герр: Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)

By connecting Jim's nervous system bidirectionally

Двунаправленно соединив нервную систему Джима

to his synthetic limb,

и механическую ногу,

neurological embodiment was achieved.

мы достигли неврологического слияния.

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

Я предположил, что, поскольку Джим может двигать механической ногой силой мысли

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

и поскольку он чувствует эти движения в своей нервной системе,

the prosthesis is no longer a separate tool,

протез уже является не отдельным механизмом,

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

а неотъемлемой частью Джима, неотъемлемой частью его тела.

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

Благодаря неврологическому слиянию Джим не чувствует себя киборгом.

He feels like he just has his leg back,

Он просто чувствует, что вернул себе ногу,

that he has his body back.

что вернул себе тело.

Now I'm often asked

Меня часто спрашивают,

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

когда я сам установлю двустороннюю нервную связь со своими протезами,

when I'm going to become a cyborg.

когда я сам стану киборгом.

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

Но правда в том, что я пока не решаюсь стать киборгом.

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

До того, как мне ампутировали ноги, я очень плохо учился.

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

В школе я получал тройки с минусом, а то и двойки.

Then, after my limbs were amputated,

А после ампутации

I suddenly became an MIT professor.

я вдруг стал профессором в МТИ.

(Laughter)

(Смех)

(Applause)

(Аплодисменты)

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

И я опасаюсь, что, восстановив нервную связь с ногами,

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

мой мозг снова вернётся в своё не самое умное состояние.

(Laughter)

(Смех)

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

Хотя, знаете, почему бы и нет — у меня уже есть постоянная должность в МТИ.

(Laughter)

(Смех)

(Applause)

(Аплодисменты)

I believe the reach of NeuroEmbodied Design

Я верю, что NeuroEmbodied Design

will extend far beyond limb replacement

выйдет далеко за пределы протезирования

and will carry humanity into realms

и приведёт человечество в миры,

that fundamentally redefine human potential.

в корне меняющие определение человеческого потенциала.

In this 21st century,

В нашем XXI веке

designers will extend the nervous system into powerfully strong exoskeletons

учёные откроют нервной системе доступ к чрезвычайно сильным экзоскелетам,

that humans can control and feel with their minds.

которыми можно будет управлять и которые можно будет ощущать силой мысли.

Muscles within the body can be reconfigured

Мышцы в теле могут быть перенастроены

for the control of powerful motors,

для управления мощными двигателями,

and to feel and sense exoskeletal movements,

а также для восприятия и ощущения движений экзоскелета,

augmenting humans' strength, jumping height and running speed.

чтобы увеличить силу человека, высоту прыжка и скорость бега.

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

Я верю, что в нашем XXI веке люди станут супергероями.

Humans may also extend their bodies

Возможно, люди также смогут добавлять себе

into non-anthropomorphic structures, such as wings,

и нечеловеческие части тела, например, крылья,

controlling and feeling each wing movement within the nervous system.

управляя каждым их движением и ощущая их в нервной системе.

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

Леонардо да Винчи говорил: «Испытай полёт один раз,

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

и твои глаза навечно будут устремлены в небо.

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

Однажды там побывав, на всю жизнь ты обречен тосковать о нём».

During the twilight years of this century,

Я верю, что на закате этого века

I believe humans will be unrecognizable in morphology and dynamics

строение и динамика человеческого тела будут до неузнаваемости отличаться

from what we are today.

от того, какие они у нас сегодня.

Humanity will take flight and soar.

Человечество поднимется в небо и будет летать.

Jim Ewing fell to earth and was badly broken,

Джим Юинг упал на землю и серьёзно пострадал,

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

но его глаза устремились в небо, о котором он всегда тосковал.

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

После трагедии он мечтал не только снова встать на ноги,

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

но и вернуться к любимому виду спорта — скалолазанию.

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

Специально для Джима команда Киборг в МТИ сделала протез для вертикального мира:

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

ногу, управляемую мозгом, с полными ощущениями положения и движения.

Using this technology, Jim returned to the Cayman Islands,

С этой технологией Джим вернулся на Каймановы острова,

the site of his accident,

где с ним произошёл несчастный случай,

rebuilt as a cyborg to climb skyward once again.

став киборгом, чтобы снова пойти в горы и добраться до неба.

(Crashing waves)

(Шум волн)

(Applause)

(Аплодисменты)

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)

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

Дамы и господа, Джим Юинг, первый киборг-скалолаз в мире.

(Applause)

(Аплодисменты)