最近意大利比萨圣安娜高等学校生物机器人研究所的团队,开发出了一种新的机械手,能让患者就能像运用自己的手那样操控机械手。而且这款机械手已经在一位患者身上成功进行了测试。有的朋友就说,这假手真的能跟真手一样用吗?
咱们以前讲过脑机接口,脑机接口咱们以前的节目中讲过,感兴趣的朋友可以去看。脑机接口,简单来说就是患者脑袋里植入电极,采集电信号来分析他想的是什么,然后把信号传给安装的机械手或者其他机械装置,实现写字啊、走路啊等操作。
但这次还真不是脑机接口。毕竟脑机接口比较复杂,目前植入也有一定的难度和风险。这种新的机械手如果类比脑机接口的话,这个应该叫“臂机接口”,就是在截肢患者的残臂这里,安了个“插口”。
什么意思呢?
截肢的患者虽然失去手了,但是前臂残留的这些肌肉还是像以前一样受到大脑控制,按照大脑的指令运动。
这些残留肌肉的运动,会反映出这个人的运动意图。也就是说,截肢之前,患者想去抓什么,用手直接就去抓了。截肢之后,再想去抓的时候,手虽然没了,但是残留的肌肉还像原来一样跟着动。这种新的机械手就是通过检测分析这些残留肌肉的运动,把它们的“运动意图”的信号传给机械手,让机械手去执行。
具体怎么控制的呢?
这个科研团队使用大概几毫米大小的微型磁铁,植入截肢手臂的残留肌肉这肌肉一动,磁铁就跟着动,空间的磁场就会发生变化,再通过一种特殊的算法,把这种变化转化成对机械手的指令。和脑机接口相比,这个技术更简单也更安全,因为不用往脑子里植入电极了。
其实现在这种假肢的研究也有不少,都是想直接能通过残端的肌肉来控制手的各关节运动。那都是怎么控制的呢?
因为你看这里面可以利用的信号来源,就基本上只有肌肉了,所以这里面很大一部分用的是肌肉产生的电信号,我们也叫肌电信号。但利用肌电信号这种方式有个缺点,就是很容易受外部信号干扰,我读博士的时候曾经做个研究,需要测大鼠的肌电信号,难度真是特别大,干扰很多。
咱们这次说的这个研究呢,他们用的不是肌电信号,用的另外一种方式,就利用肌肉的运动,收缩和舒张,然后肌肉残端的位置就移动了,但这个其实也有它的难度,就是定量测量难度很大,所以他们用磁铁的这样一种方式,能做成功,特别不容易。
而且他们这个研究,虽然看起来也是机械手,但是和传统的机械手相比也有很大不同,咱们很多朋友看过科幻电影,很多科技馆里面也有相关展示。机械手能远程控制机械手臂,进行各种操作,但是传统的机械手一般不是为残障人士设计的,很多是人通过按键或者操作控制杆进行。
但是这个研究不同,这个机械手是给残疾人当“真手”用的。而且不是说让残疾人通过声控或者其他渠道间接控制,就是像正常手一样指哪打哪,这个就厉害。
科研团队给患者使用假肢测试了6周,患者可以相对自如的拿起和移动不同形状的东西,比如能倒水,还能开罐子、用螺丝刀、用刀切、拉拉链,还能自己控制抓住易碎东西的力度。
这个研究成果应该说是假肢科学领域里的重大进步,是科学家们为了改变假肢未来发展进行的一项前沿探索。所以科技的发展也为越来越多的残疾人解决了问题,利用科技帮助残疾人,也希望让他们能和正常人一样,也能正常生活,甚至将来用这个机械手也能弹琴,就像有的运动员,用假肢参加正常比赛。
不知道咱们大家还记不记得,2008年北京奥运会,有一位叫刀锋战士的运动员,皮斯托瑞斯,一个残疾人,没有小腿,残奥运他早就得过冠军了,2008年的时候他是用假肢参加正常人的奥运会,也取得了一定的名次。这位运动员刀锋战士确实非常不容易,但当时也有很多科学家反对他参加比赛的。为啥?这里面确实有一些伦理风险。你想啊,真要是机械的假肢装置代替人体原有的器官,如果还能取得好成绩,说白了人借助机械装置要是能提升成绩的话,就有可能就会促使一些人往这个方向使劲。咱们看金庸先生的小说《碧血剑》五毒教主何铁手,为了练功把手割下去换了个铁钩子,还有很多科幻电影也都是,有半机械人,把人体的一些部分换成机器。包括有的人也是自己的牙好好的不用,非要换成金牙。
所以其实咱们说很多科学技术都有两面性,用好了,造福于人,搞不好,就容易出现科学伦理问题。将来如果真是假肢科学发展的特别迅速,造出来的假肢比真的还好用,还更多功能,那可能我们还真是需要去解决一些科学伦理问题。不过话说回来,我们现在相关的技术还没有发展到那个程度,目前也不用担心那么多,所以这个研究对人类来说,特别是一些特殊人群,有着非常重要意义。