ABOUT THE SPEAKERS
Hugh Herr - Bionics designer
At MIT, Hugh Herr builds prosthetic knees, legs and ankles that fuse biomechanics with microprocessors to restore (and perhaps enhance) normal gait, balance and speed.

Why you should listen

Hugh Herr co-directs the Center for Extreme Bionics at the MIT Media Lab, where he is pioneering a new class of biohybrid smart prostheses and orthoses to improve the quality of life for thousands of people with physical challenges. A powered ankle-foot prosthesis called the Empower by Ottobock, for instance, emulates the action of a biological leg to create a natural gait, allowing persons with amputation to walk with normal levels of speed and metabolism as if their legs were biological.  

Herr also advances powerful body exoskeletons that augment human physicality beyond innate physiological levels, enabling humans to walk and run faster with less metabolic energy. He is the co-founder and Chief Scientific Officer of Dephy Inc., which creates products that augment physiological function through electromechanical enhancement.

 

More profile about the speaker
Hugh Herr | Speaker | TED.com
Adrianne Haslet-Davis - Ballroom dancer
When Adrianne Haslet-Davis lost her left foot in the Boston Marathon bombing, her left leg was amputated to the knee. Less than a year later, she's back on her feet and dancing again.

Why you should listen

To ballroom dancer Adrianne Haslet-Davis, dancing was everything. So when she lost her left foot in the April 2013 Boston Marathon bombing, she vowed — from her hospital bed — that she would dance again. Two hundred days later, standing on the TED2014 stage, she did just that. With the help of MIT prostheticist Hugh Herr, Haslet-Davis performed in Vancouver for the first time since the bombing. 

More profile about the speaker
Adrianne Haslet-Davis | Speaker | TED.com
TED2014

Hugh Herr: The new bionics that let us run, climb and dance

修·赫: 創新仿生學,讓我們重新奔跑、攀爬、起舞

Filmed:
13,277,876 views

受到大自然自身設計的啟發,修·赫正在建立新一代仿生肢與機器義肢。赫在三十年前的一次攀岩中,失去了雙腿;現在,他是 MIT 媒體實驗室生物機械組的領導者。他在這個涉及技術和個人生命歷程的演講中——借助標準舞者雅芝·哈斯戴維的幫助——展示了這一令人難以置信的科技。雅芝·哈斯戴維在 2013 年波士頓馬拉松炸彈襲擊中失去左腿,並在 TED 的舞台上,首次在事故後表演。
- Bionics designer
At MIT, Hugh Herr builds prosthetic knees, legs and ankles that fuse biomechanics with microprocessors to restore (and perhaps enhance) normal gait, balance and speed. Full bio - Ballroom dancer
When Adrianne Haslet-Davis lost her left foot in the Boston Marathon bombing, her left leg was amputated to the knee. Less than a year later, she's back on her feet and dancing again. Full bio

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00:13
Looking deeply inside nature性質
0
1014
2828
探察自然本質
00:15
through通過 the magnifying放大 glass玻璃 of science科學,
1
3842
3016
透過科學之放大鏡,
00:18
designers設計師 extract提取 principles原則,
2
6858
2215
設計者對自然的本質、過程及材料
00:21
processes流程 and materials物料
3
9073
1627
進行提取,
00:22
that are forming成型 the very
basis基礎 of design設計 methodology方法,
4
10700
4277
這三者形成設計方法論之基石。
00:26
from synthetic合成的 constructs結構體 that resemble類似
5
14977
2913
從使用合成技術
00:29
biological生物 materials物料
6
17890
2171
來模仿生物材料,
00:32
to computational計算 methods方法 that
emulate仿真 neural神經 processes流程,
7
20061
3450
到利用計算機方式來模仿神經傳導,
00:35
nature性質 is driving主動 design設計.
8
23511
3828
自然都是在駕馭設計。
00:39
Design設計 is also driving主動 nature性質.
9
27339
3011
而設計本身亦在驅使自然。
00:42
In realms境界 of genetics遺傳學, regenerative再生 medicine醫學
10
30350
1658
在基因學、再生醫學、
00:44
and synthetic合成的 biology生物學,
11
32008
1879
及合成生物學領域中,
00:45
designers設計師 are growing生長 novel小說 technologies技術
12
33887
2537
設計者不斷發展
00:48
not foreseen預見 or anticipated預期 by nature性質.
13
36424
4537
自然從未預測到或預料到的創新技術。
00:52
Bionics仿生學 explores探討 the interplay相互作用
14
40961
4218
仿生學研究的,
00:57
between之間 biology生物學 and design設計.
15
45179
1928
是生物學與設計之間的互動。
00:59
As you can see, my legs are bionic仿生.
16
47107
3812
大家可見,我的雙腿為仿生所造。
01:02
Today今天 I will tell human人的 stories故事
17
50919
2730
今日我要講的是,
01:05
of bionic仿生 integration積分,
18
53649
2917
仿生學與人類相融合的故事,
01:08
how electromechanics機電學 attached to the body身體
19
56566
2929
電機機械系與人體相結合的方式、
01:11
and implanted植入 inside the body身體
20
59495
2303
植入人體內的方式,
01:13
are beginning開始 to bridge the gap間隙
21
61798
2488
正正開始
01:16
between之間 disability失能 and ability能力,
22
64286
2713
縮小殘疾人與健全人之間的距離、
01:18
between之間 human人的 limitation局限性
23
66999
2811
縮小人類局限性
01:21
and human人的 potential潛在.
24
69810
2654
與人類潛能之間的距離。
01:24
Bionics仿生學 has defined定義 my physicality肉體.
25
72464
3514
仿生學給我的身體帶來新的定義。
01:27
In 1982, both of my legs were amputated截肢
26
75978
2726
一九八二年,我雙腿截肢,
01:30
due應有 to tissue組織 damage損傷 from frostbite凍瘡
27
78704
2128
因為在一次登山事故中
01:32
incurred發生 during a mountain climbing攀登 accident事故.
28
80832
2912
我的雙腿組織被凍傷。
01:35
At that time, I didn't view視圖 my body身體
29
83744
2399
那時候,我並無將自己的身體
01:38
as broken破碎.
30
86143
1891
視為殘疾。
01:40
I reasoned理由 that a human人的 being存在
31
88034
2685
我的邏輯是,一個人
01:42
can never be broken破碎.
32
90719
2684
永遠不會殘疾。
01:45
Technology技術 is broken破碎.
33
93403
2907
科技才是殘疾的。
01:48
Technology技術 is inadequate不足.
34
96310
3005
科技是有缺陷的。
01:51
This simple簡單 but powerful強大 idea理念
35
99315
2862
這個簡單但強大的念頭
01:54
was a call to arms武器
36
102177
1792
是對行動的召喚,
01:55
to advance提前 technology技術
37
103969
2109
召喚改善科技,
01:58
for the elimination消除 of my own擁有 disability失能
38
106078
2573
消除我自身的缺陷,
02:00
and ultimately最終 the disability失能 of others其他.
39
108651
3615
最終亦都解決他人之缺陷。
02:04
I began開始 by developing發展 specialized專門 limbs四肢
40
112266
3113
我開始設計特殊肢臂,
02:07
that allowed允許 me to return返回
41
115379
1631
這樣的設計允許我
02:09
to the vertical垂直 world世界 of rock and ice climbing攀登.
42
117010
2333
重返岩石冰川的攀登世界。
02:11
I quickly很快 realized實現 that the artificial人造 part部分 of my body身體
43
119343
3086
我很快意識到,我身體中的人造部分
02:14
is malleable可鍛鑄,
44
122429
1884
具有可塑性,
02:16
able能夠 to take on any form形成, any function功能,
45
124313
3809
可以以各種形狀功能出現,
02:20
a blank空白 slate石板 through通過 which哪一個 to create創建
46
128122
3018
如同一塊白板,
02:23
perhaps也許 structures結構 that could extend延伸 beyond
47
131140
3455
可被延伸塑造成
02:26
biological生物 capability能力.
48
134595
2304
超越生物性能的結構。
02:28
I made製作 my height高度 adjustable可調整的.
49
136899
1679
我可以調節我的身高。
02:30
I could be as short as five feet or as tall as I'd like.
50
138578
2891
我可以變成五寸釘,亦可以變成六尺高。
02:33
(Laughter笑聲)
51
141469
2183
(笑聲)
02:35
So when I was feeling感覺 badly about myself,
52
143652
3316
所以當我為自己難過時、
02:38
insecure不安全, I would jack插口 my height高度 up,
53
146968
3873
缺乏安全感時,我就會增加身高;
02:42
but when I was feeling感覺 confident信心 and suave倜儻,
54
150841
2105
到我覺得自信嫻雅的時候,
02:44
I would knock my height高度 down a notch缺口
55
152946
1720
我就會調低一節高度,
02:46
just to give the competition競爭 a chance機會.
56
154666
2599
就當系一個競賽。
02:49
(Laughter笑聲) (Applause掌聲)
57
157265
3693
(笑聲)(掌聲)
02:52
Narrow狹窄, wedged楔形 feet allowed允許 me to climb
58
160958
2369
狹窄楔形的雙腳
02:55
steep rock fissures裂縫
59
163327
1364
令我攀登陡峭岩石裂紋時游刃有餘,
02:56
where the human人的 foot腳丫子 cannot不能 penetrate穿透,
60
164691
2348
但是一般的人腳則不能做到,
02:59
and spiked feet enabled啟用 me to climb
61
167039
2350
帶尖刺的脚
03:01
vertical垂直 ice walls牆壁
62
169389
1795
允許我攀登垂直冰牆時,
03:03
without ever experiencing經歷 muscle肌肉 leg fatigue疲勞.
63
171184
4020
不會出現雙腿肌肉疲勞。
03:07
Through通過 technological技術性 innovation革新,
64
175204
2304
通過技術創新,
03:09
I returned to my sport運動 stronger and better.
65
177508
2819
我以更強勁的姿態重返運動。
03:12
Technology技術 had eliminated淘汰 my disability失能
66
180327
2383
技術抹去我身體的缺陷,
03:14
and allowed允許 me a new climbing攀登 prowess實力.
67
182710
2618
賦予我嶄新的攀登潛能。
03:17
As a young年輕 man, I imagined想像 a future未來 world世界
68
185328
1792
作為年少之人,我想像在未來的世界裡,
03:19
where technology技術 so advanced高級
69
187120
1855
科技會相當先進,
03:20
could rid擺脫 the world世界 of disability失能,
70
188975
1869
足以擺脫殘疾的世界,
03:22
a world世界 in which哪一個 neural神經 implants植入物 would allow允許
71
190844
1851
在那個世界,神經植入
03:24
the visually視覺 impaired受損 to see,
72
192695
2105
可以幫助視障人士重見光明,
03:26
a world世界 in which哪一個 the paralyzed could walk步行
73
194800
2670
身體癱瘓的人
03:29
via通過 body身體 exoskeletons外骨骼.
74
197470
2799
可以借助身體外骨骼重新步行。
03:32
Sadly可悲的是, because of deficiencies不足之處 in technology技術,
75
200269
2893
可惜,因為科技是有缺陷的,
03:35
disability失能 is rampant猖獗 in the world世界.
76
203162
1801
殘疾還是遍布全球。
03:36
This gentleman紳士 is missing失踪 three limbs四肢.
77
204963
2709
這位先生缺少三條肢臂。
03:39
As a testimony見證 to current當前 technology技術,
78
207672
2712
這是給現代科技的證明,
03:42
he is out of the wheelchair輪椅,
79
210384
1176
這位先生已經擺脫了輪椅,
03:43
but we need to do a better job工作 in bionics仿生學
80
211560
3482
但我們需要進一步完善仿生學,
03:47
to allow允許 one day full充分 rehabilitation復原
81
215042
2543
允許將來有一天
03:49
for a person with this level水平 of injury.
82
217585
3879
受到如此創傷的人亦可以完全恢復。
03:53
At the MITMIT Media媒體 Lab實驗室, we've我們已經 established既定
83
221464
2247
我們在 MIT 媒體實驗室建立了
03:55
the Center中央 for Extreme極端 Bionics仿生學.
84
223711
1601
高端仿生學中心。
03:57
The mission任務 of the center中央
85
225312
1858
該中心的使命,
03:59
is to put forth向前 fundamental基本的 science科學
86
227170
2651
是發展基礎科學
04:01
and technological技術性 capability能力 that will allow允許
87
229821
2698
以及科技能力,
04:04
the biomechatronicbiomechatronic and regenerative再生 repair修理 of humans人類
88
232519
2865
使得人類可以利用
生物機械仿生學和再生學
04:07
across橫過 a broad廣闊 range範圍
89
235384
1880
在大範圍內修復
04:09
of brain and body身體 disabilities殘疾人.
90
237264
3936
大腦和身體的殘疾問題。
04:13
Today今天, I'm going to tell you how my legs function功能,
91
241200
2648
今日我要跟大家講解
我雙腿的功能、
04:15
how they work,
92
243848
1587
我雙腿的運作方式,
04:17
as a case案件 in point for this center中央.
93
245435
3172
以此作為該中心的說明案例。
04:20
Now, I made製作 sure to shave刮鬍子 my legs last night,
94
248607
1997
現在我確定我昨晚剃了腳毛,
04:22
because I knew知道 I'd be showing展示 them off.
95
250604
3582
因為我知道今日我要
把雙腿展示給大家。
04:26
Bionics仿生學 entails限嗣繼承 the engineering工程
of extreme極端 interfaces接口.
96
254186
3184
仿生學需要高端層面工程。
04:29
There's three extreme極端 interfaces接口 in my bionic仿生 limbs四肢:
97
257370
2910
我的仿生肢上有三個高端層面;
04:32
mechanical機械, how my limbs四肢 are attached
98
260280
2240
機械層面上,
04:34
to my biological生物 body身體;
99
262520
2099
我的雙腿是如何與我的肉體結合;
04:36
dynamic動態, how they move移動 like flesh and bone;
100
264619
3323
動態層面,兩者如何像
同肉與骨那樣靈活運動;
04:39
and electrical電動, how they communicate通信
101
267942
1274
電子層面上,兩者又是如何
04:41
with my nervous緊張 system系統.
102
269216
1596
與我的神經系統溝通。
04:42
I'll begin開始 with mechanical機械 interface接口.
103
270812
2840
我會先從機械層面開始講。
04:45
In the area of design設計, we still do not understand理解
104
273652
3124
在設計領域,我們尚不清楚
04:48
how to attach連接 devices設備 to the body身體 mechanically機械.
105
276776
4132
如何將設備機械安裝在人體上。
04:52
It's extraordinary非凡 to me that in this day and age年齡,
106
280908
3346
對於我來說,不可置信的是,今時今日,
04:56
one of the most mature成熟, oldest最老的 technologies技術
107
284254
2148
人類歷史中最為長久成熟的技術
04:58
in the human人的 timeline時間線, the shoe,
108
286402
2259
——鞋子——
05:00
still gives us blisters水泡.
109
288661
2363
依然會令我們雙腳生水泡。
05:03
How can this be?
110
291024
1466
為什麼會這樣?
05:04
We have no idea理念 how to attach連接 things to our bodies身體.
111
292490
3573
我們不知道怎樣
在我們的身體上安裝東西。
05:08
This is the beautifully精美 lyrical抒情 design設計 work
112
296063
2923
這裡是一件漂亮得意的設計作品,
05:10
of Professor教授 Neri內裡 Oxman奧克斯曼 at the MITMIT Media媒體 Lab實驗室,
113
298986
2752
是 MIT 媒體實驗室的
內日·奧斯曼的作品。
05:13
showing展示 spatially空間地 varying不同 exoskeletal外骨骼 impedances阻抗,
114
301738
3257
展示的是人体外骨骼抗阻空间,
05:16
shown顯示 here by color顏色 variation變異
115
304995
1907
是利用立體打印模型
05:18
in this 3D-printedd-印刷 model模型.
116
306902
2522
通過色差顯示出來的。
05:21
Imagine想像 a future未來 where clothing服裝
117
309424
1888
想像一下,在未來
05:23
is stiff僵硬 and soft柔軟的 where you need it,
118
311312
2844
衣服的柔軟硬挺由你而定,
05:26
when you need it, for optimal最佳 support支持 and flexibility靈活性,
119
314156
3474
任何時候都可以
提供最佳的支持和靈活性,
05:29
without ever causing造成 discomfort不舒服.
120
317630
2314
絲毫不會引起不適。
05:31
My bionic仿生 limbs四肢 are attached to my biological生物 body身體
121
319944
3208
我的仿生肢安裝在我的體內,
05:35
via通過 synthetic合成的 skins
122
323152
2081
用的是人造皮膚,
05:37
with stiffness剛性 variations變化
123
325233
2030
這種人造皮膚有不同柔軟度,
05:39
that mirror鏡子 my underlying底層 tissue組織 biomechanics生物力學.
124
327263
4698
來適用我體內的組織生物機械。
要取得這樣的適用能力,
05:43
To achieve實現 that mirroring鏡像,
125
331961
1350
05:45
we first developed發達 a mathematical數學的 model模型
126
333311
2127
我們首先為我的生物肢臂
05:47
of my biological生物 limb.
127
335438
1576
建立了一個數學模型。
05:49
To that end結束, we used imaging成像 tools工具 such這樣 as MRIMRI
128
337014
3134
到了最後,我們使用成像工具,譬如 MRI,
05:52
to look inside my body身體
129
340148
1668
觀察我的體內,
05:53
to figure數字 out the geometries幾何 and locations地點
130
341816
2130
找出不同組織的
05:55
of various各個 tissues組織.
131
343946
1557
幾何形狀和位置。
05:57
We also took robotic機器人 tools工具.
132
345503
1646
我們亦使用了機器人工具。
05:59
Here's這裡的 a 14-actuator-actuator circle
133
347149
2473
這是14—執行器循環裝置,
06:01
that goes around the biological生物 limb.
134
349622
2943
用來測量我的生物肢體。
06:04
The actuators執行器 come in, find the surface表面 of the limb,
135
352565
2655
這些執行器進去找出肢體的表面,
06:07
measure測量 its unloaded卸載 shape形狀,
136
355220
2399
測量缺失部分的形狀,
06:09
and then they push on the tissues組織
137
357619
1599
然後按壓組織,
06:11
to measure測量 tissue組織 compliances
138
359218
2054
從解剖學的角度,
06:13
at each anatomical解剖 point.
139
361272
2077
測量組織的順從性。
06:15
We combine結合 these imaging成像 and robotic機器人 data數據
140
363349
2524
我們結合這些成像和機器人數據,
06:17
to build建立 a mathematical數學的 description描述
141
365873
1464
給我的生物肢體
建立一個數學描述,
06:19
of my biological生物 limb, shown顯示 on the left.
142
367337
1852
也就是左邊的這些。
06:21
You see a bunch of points, or nodes節點.
143
369189
1949
大家可以看見一些點或節點。
06:23
At each node節點, there's a color顏色 that
represents代表 tissue組織 compliance合規.
144
371138
2979
每一個節點都有
不同顏色標識組織的順從性。
06:26
We then do a mathematical數學的 transformation轉型
145
374117
2003
然後我們做一個數學轉換,
06:28
to the design設計 of the synthetic合成的 skin皮膚
146
376120
2120
轉換為人造皮膚的設計,
06:30
shown顯示 on the right,
147
378240
1591
如右圖
06:31
and we've我們已經 discovered發現 optimality最優 is
148
379831
2059
我們討論發現,最佳狀態是,
06:33
where the body身體 is stiff僵硬, the
synthetic合成的 skin皮膚 should be soft柔軟的,
149
381890
3242
人體剛硬的時候,人造皮膚應該要柔軟,
06:37
where the body身體 is soft柔軟的,
the synthetic合成的 skin皮膚 is stiff僵硬,
150
385132
3716
人體柔軟的時候,人體皮膚應該要剛硬。
06:40
and this mirroring鏡像 occurs發生
151
388848
1146
這種適應能力
06:41
across橫過 all tissue組織 compliances.
152
389994
2431
應該體現在所有組織的服從性。
06:44
With this framework骨架,
153
392425
1728
有了這個框架,
06:46
we produced生成 bionic仿生 limbs四肢
154
394153
1219
我們製造出仿生肢體,
06:47
that are the most comfortable自在 limbs四肢 I've ever worn磨損的.
155
395372
3591
這是我有生以來
穿過的最舒服的義肢。
06:50
Clearly明確地 in the future未來,
156
398963
1803
很明顯,在將來,
06:52
our clothing服裝, our shoes, our braces背帶,
157
400766
3185
我們的衣服、鞋子、背帶、
06:55
our prostheses假肢, will no longer be designed設計
158
403951
2229
還有我們的義肢要設計製造時,
06:58
and manufactured製成的 using運用 artisan工匠 strategies策略,
159
406180
2389
用的不再是手工藝方式,
07:00
but rather data-driven數據驅動 quantitative frameworks構架.
160
408569
3166
而是資料提取的數據框架。
07:03
In that future未來, our shoes
161
411735
2171
在未來,我們的鞋子
07:05
will no longer give us blisters水泡.
162
413906
3078
不會再要我們長水泡。
07:08
We're also embedding嵌入 sensing傳感 and smart聰明 materials物料
163
416984
2856
現在我們也在人造皮膚裡
07:11
into the synthetic合成的 skins.
164
419840
1450
植入感應和智能材料。
07:13
This is a material材料
165
421290
1283
這種材料
07:14
developed發達 by SRISRI International國際, California加州.
166
422573
3258
是由 SRI 國際(加州)研發。
07:17
Under electrostatic靜電的 effect影響, it changes變化 stiffness剛性.
167
425831
3229
這種材料利用靜電作用,改變柔軟度。
07:21
So under zero voltage電壓, the material材料 is compliant兼容.
168
429060
3638
所以材料無需電壓也具有服從性。
07:24
It's floppy軟盤 like paper.
169
432698
1328
這種材料像紙張那樣輕軟。
07:26
Then the button's鈕扣 pushed, a voltage電壓 is applied應用的,
170
434026
2225
按鈕按下去,啟動一伏特,
07:28
and it becomes stiff僵硬 as a board.
171
436251
3690
這種材料就會變得像板那樣硬。
07:33
We embed this material材料 into the synthetic合成的 skin皮膚
172
441533
2805
我們把這種材料植入到人造皮膚,
07:36
that attaches武官 my bionic仿生 limb to my biological生物 body身體.
173
444338
3133
用來連接我的仿生肢和肉體。
07:39
When I walk步行 here,
174
447471
1411
在我走路的時候,
07:40
it's no voltage電壓.
175
448882
1365
沒有電壓。
07:42
My interface接口 is soft柔軟的 and compliant兼容.
176
450247
2067
我的觸面是柔軟服從的。
07:44
The button's鈕扣 pushed, voltage電壓 is applied應用的,
177
452314
1528
按鈕按下去,用到一伏特,
07:45
and it stiffens變硬,
178
453842
1392
就會變硬,
07:47
offering me a greater更大 maneuverability機動性
179
455234
1457
令我更自如地
07:48
of the bionic仿生 limb.
180
456691
2138
操作我的仿生肢。
07:50
We're also building建造 exoskeletons外骨骼.
181
458829
1946
我們亦都研發外骨骼。
07:52
This exoskeleton外骨骼 becomes stiff僵硬 and soft柔軟的
182
460775
2832
外骨骼可以變硬變軟,
07:55
in just the right areas of the running賽跑 cycle週期
183
463607
2371
隨著運動的節奏
07:57
to protect保護 the biological生物 joints關節
184
465978
1852
在正確的地方保護生物關節,
07:59
from high impacts影響 and degradation降解.
185
467830
2906
使其不受高衝擊和退化的影響。
08:02
In the future未來, we'll all be wearing穿著 exoskeletons外骨骼
186
470736
2711
在未來,我們在平常的活動中,
08:05
in common共同 activities活動 such這樣 as running賽跑.
187
473447
3288
譬如跑步時,都會使用外骨骼。
08:08
Next下一個, dynamic動態 interface接口.
188
476735
1641
下一個,動態層面。
08:10
How do my bionic仿生 limbs四肢 move移動 like flesh and bone?
189
478376
3122
我的仿生肢是如何
像肉與骨那樣靈活活動?
08:13
At my MITMIT lab實驗室, we study研究 how humans人類
190
481498
2521
我們在我的 MIT 實驗室研究
08:16
with normal正常 physiologies生理機能 stand, walk步行 and run.
191
484019
2876
人類是如何使用一般的
生理機能站立、走動和奔跑。
08:18
What are the muscles肌肉 doing,
192
486895
1686
肌肉如何作用,
08:20
and how are they controlled受控 by the spinal cord?
193
488581
2729
肌肉又是如何受脊髓控制。
08:23
This basic基本 science科學 motivates能夠激勵 what we build建立.
194
491310
2588
這類基礎科學促進我們的發展。
08:25
We're building建造 bionic仿生 ankles腳踝, knees膝蓋 and hips臀部.
195
493898
2582
我們在發展仿生腳踝、膝蓋、臀。
08:28
We're building建造 body身體 parts部分 from the ground地面 up.
196
496480
2919
我們在從頭開始
建立身體的各個部分。
08:31
The bionic仿生 limbs四肢 that I'm wearing穿著 are called BiOMsBiOMs.
197
499399
3642
我現在所穿的義肢,叫 BiOMs。
08:35
They've他們已經 been fitted to nearly幾乎 1,000 patients耐心,
198
503041
3582
這種義肢已經使用在
將近一千個病人身上。
08:38
400 of which哪一個 have been U.S. wounded負傷 soldiers士兵.
199
506623
3282
其中四百人是美國傷兵。
08:41
How does it work? At heel腳跟
strike罷工, under computer電腦 control控制,
200
509905
2892
這是怎樣使用?當腳跟著地時,
08:44
the system系統 controls控制 stiffness剛性
201
512797
2146
系統會通過電腦的控制控制柔軟度,
08:46
to attenuate衰減 the shock休克 of the limb hitting the ground地面.
202
514943
3169
以降低肢體著地的衝擊。
08:50
Then at mid-stance中間立, the bionic仿生 limb outputs輸出
203
518112
2260
然後在走姿之間時,仿生肢會發出
08:52
high torques力矩 and powers權力 to lift電梯 the person
204
520372
2859
高扭矩和高能量來把人提高,
08:55
into the walking步行 stride,
205
523231
1408
完成步伐,
08:56
comparable可比 to how muscles肌肉 work in the calf小牛 region地區.
206
524639
4019
這與肌肉在小腿位置的移動相似。
09:00
This bionic仿生 propulsion動力 is very important重要
207
528658
2594
這個仿生推進力
對臨床病人來說相當重要。
09:03
clinically臨床 to patients耐心.
208
531252
1425
09:04
So, on the left you see the bionic仿生 device設備
209
532677
1685
在左邊,大家看見仿生設備,
09:06
worn磨損的 by a lady淑女 --
210
534362
1566
穿的人是一位女士——
09:07
on the right a passive被動 device設備 worn磨損的 by the same相同 lady淑女
211
535928
2959
在右邊,同一位女士在使用不同的設備,
09:10
that fails失敗 to emulate仿真 normal正常 muscle肌肉 function功能 --
212
538887
2508
這個設備不能模仿正常的肌肉功能——
09:13
enabling啟用 her to do something
213
541395
2405
她穿上之後,
09:15
everyone大家 should be able能夠 to do,
214
543800
1640
可以做常人能夠做到的事,
09:17
go up and down their steps腳步 at home.
215
545440
1799
在家裡面走上走落。
09:19
Bionics仿生學 also allows允許 for extraordinary非凡 athletic競技 feats功勳.
216
547239
3521
仿生肢同樣可以進行
出眾的體育運動競賽。
09:22
Here's這裡的 a gentleman紳士 running賽跑 up a rocky岩石 pathway.
217
550760
4784
這是一位先生在石路上往上跑。
09:27
This is Steve史蒂夫 Martin馬丁, not the comedian喜劇演員,
218
555544
2587
這是斯提夫•馬丁,他不是喜劇演員,
09:30
who lost丟失 his legs in a bomb炸彈 blast爆破 in Afghanistan阿富汗.
219
558131
3943
而是一位在阿富汗的
炸彈爆炸中失去雙腿的先生。
09:34
We're also building建造 exoskeletal外骨骼 structures結構
220
562074
3009
我們也在利用同樣的原理,
09:37
using運用 these same相同 principles原則
221
565083
1835
發展可以包圍生物肢體的
09:38
that wrap around a biological生物 limb.
222
566918
2972
外骨骼結構,
09:41
This gentleman紳士 does not have
223
569890
2698
這位先生
09:44
any leg condition條件, any disability失能.
224
572588
2958
並沒有腿傷或殘疾。
09:47
He has a normal正常 physiology生理,
225
575546
1903
他的身體很正常,
09:49
so these exoskeletons外骨骼 are applying應用
226
577449
2055
因此,這些外骨骼
09:51
muscle-like肌樣 torques力矩 and powers權力
227
579504
2767
正在利用與肌肉相仿的扭矩和力量,
09:54
so that his own擁有 muscles肌肉 need not apply應用
228
582271
2171
這樣他自己的肌肉
09:56
those torques力矩 and powers權力.
229
584442
2451
就不需要用到那些扭矩和力量。
09:58
This is the first exoskeleton外骨骼 in history歷史
230
586893
2612
這是外骨骼首次在歷史上
10:01
that actually其實 augments增強部 human人的 walking步行.
231
589505
2632
協助人類步行。
10:04
It significantly顯著 reduces減少 metabolic新陳代謝 cost成本.
232
592137
3193
這樣能夠大量地降低代謝值。
10:07
It's so profound深刻 in its augmentation增強
233
595330
2655
外骨骼的使用效果相當顯著,
10:09
that when a normal正常, healthy健康 person
234
597985
1602
一個正常健康的人
10:11
wears穿 the device設備 for 40 minutes分鐘
235
599587
1765
穿著這個設備四十分鐘,
10:13
and then takes it off,
236
601352
1659
然後脫下,
10:15
their own擁有 biological生物 legs
237
603011
1636
他們自己的生物腿
10:16
feel ridiculously可笑 heavy and awkward尷尬.
238
604647
3035
就會覺得無比沉重和彆扭。
10:19
We're beginning開始 the age年齡 in which哪一個
239
607682
1941
現在我們正在開啟的時代,
10:21
machines attached to our bodies身體
240
609623
1851
是一個把機器安裝在我們身上、
10:23
will make us stronger and faster更快
241
611474
1824
使我們更強、更快、
10:25
and more efficient高效.
242
613298
2130
更有效的時代。
10:27
Moving移動 on to electrical電動 interface接口,
243
615428
1686
繼續說電子層面,
10:29
how do my bionic仿生 limbs四肢 communicate通信
244
617114
1423
我的仿生肢
10:30
with my nervous緊張 system系統?
245
618537
1917
如何與我的神經系統溝通?
10:32
Across橫過 my residual剩餘的 limb are electrodes電極
246
620454
2063
我的殘肢上佈滿了電極,
10:34
that measure測量 the electrical電動 pulse脈衝 of my muscles肌肉.
247
622517
2608
這些電極是用來測量肌肉電脈衝。
10:37
That's communicated傳達 to the bionic仿生 limb,
248
625125
2104
這是用來與仿生肢溝通的,
10:39
so when I think about moving移動 my phantom幻影 limb,
249
627229
2745
當我想到移動我的義肢時,
10:41
the robot機器人 tracks軌道 those movement運動 desires慾望.
250
629974
3766
機器人會追踪這些動作慾望。
10:45
This diagram shows節目 fundamentally從根本上
251
633740
1717
圖表基本顯示
10:47
how the bionic仿生 limb is controlled受控,
252
635457
2829
仿生肢是如何受到控制,
10:50
so we model模型 the missing失踪 biological生物 limb,
253
638286
2678
我們因此做缺失的
生物肢的模型,
10:52
and we've我們已經 discovered發現 what reflexes反射 occurred發生,
254
640964
2764
而我們也發現在發生反射時,
10:55
how the reflexes反射 of the spinal cord
255
643728
1500
骨髓的反射
10:57
are controlling控制 the muscles肌肉,
256
645228
1808
又是如何控制肌肉,
10:59
and that capability能力 is embedded嵌入式
257
647036
2699
這個功能
11:01
in the chips芯片 of the bionic仿生 limb.
258
649735
3006
植入在仿生肢的芯片中。
11:04
What we've我們已經 doneDONE, then, is we modulate調製
259
652741
1969
然後我們要做的,
11:06
the sensitivity靈敏度 of the reflex反射,
260
654710
2086
是調節反射的敏感度、
11:08
the modeled仿照 spinal reflex反射,
261
656796
1712
模擬的骨髓反應
11:10
with the neural神經 signal信號,
262
658508
1511
以及神經信號,
11:12
so when I relax放鬆 my muscles肌肉 in my residual剩餘的 limb,
263
660019
3546
這樣當我在殘肢中
作出肌肉反射時,
11:15
I get very little torque扭矩 and power功率,
264
663565
2668
我不會怎樣感到扭矩和力量,
11:18
but the more I fire my muscles肌肉,
265
666233
1552
但是我越刺激我的肌肉,
11:19
the more torque扭矩 I get,
266
667785
1396
我受到的扭矩就越多,
11:21
and I can even run.
267
669181
2543
我甚至可以跑步。
11:23
And that was the first demonstration示範
268
671724
1638
這是首次展示
11:25
of a running賽跑 gait步態 under neural神經 command命令.
269
673362
3545
神經系統指控下的跑步步伐。
11:28
Feels感覺 great.
270
676907
1513
感覺相當不錯
11:30
(Applause掌聲)
271
678420
3976
(掌聲)
11:35
We want to go a step further進一步.
272
683555
2003
我們想要更進一步,
11:37
We want to actually其實 close the loop循環
273
685558
2860
我們想要消除
人類和仿生外肢之間的距離。
11:40
between之間 the human人的 and the bionic仿生 external外部 limb.
274
688418
3723
11:44
We're doing experiments實驗 where we're growing生長
275
692141
1723
我們正在做一些實驗,
11:45
nerves神經, transected橫斷 nerves神經,
276
693864
2045
通過使用信道射線
或微型信道射線,
11:47
through通過 channels渠道, or micro-channel微通道 rays陽光.
277
695909
2122
培養神經,橫切神經。
11:50
On the other side of the channel渠道,
278
698031
1816
在信道的另一邊
11:51
the nerve神經 then attaches武官 to cells細胞,
279
699847
2353
神經與細胞連接,
11:54
skin皮膚 cells細胞 and muscle肌肉 cells細胞.
280
702200
2506
與皮膚細胞和肌肉細胞連接。
11:56
In the motor發動機 channels渠道 we can sense
281
704706
2597
在肌肉信道上我們可以感覺到
11:59
how the person wishes祝福 to move移動.
282
707303
1767
人想要如何移動。
12:01
That can be sent發送 out wirelessly無線 to the bionic仿生 limb,
283
709070
2975
而這可以無線傳輸到仿生肢上,
12:04
then sensors傳感器 on the bionic仿生 limb
284
712045
2449
然後仿生肢的傳感器
12:06
can be converted轉換 to stimulations刺激
285
714494
2646
可以被轉化,
12:09
in adjacent channels渠道, sensory感覺的 channels渠道.
286
717140
2550
刺激相鄰的信道、感應信道。
12:11
So, when this is fully充分 developed發達
287
719690
1881
當這個技術發展完善、
12:13
and for human人的 use,
288
721571
2399
可供人類使用的時候,
12:15
persons like myself will not only have
289
723970
2660
像我這樣的人
就不僅可以擁有靈活的人造肢體,
12:18
synthetic合成的 limbs四肢 that move移動 like flesh and bone,
290
726630
3184
12:21
but actually其實 feel like flesh and bone.
291
729814
4116
而且可以真正
感覺到肉骨間的活動。
12:25
This video視頻 shows節目 Lisa麗莎 MalletteMallette
292
733930
2264
這個影片中,麗薩•馬利
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shortly不久 after being存在 fitted with two bionic仿生 limbs四肢.
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2872
剛剛安裝了兩個仿生肢。
12:31
Indeed確實, bionics仿生學 is making製造
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的確,仿生肢給人們的生活
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a profound深刻 difference區別 in people's人們 lives生活.
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帶來了深遠的影響。
12:35
(Video視頻) Lisa麗莎 MalletteMallette: Oh my God.
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(影片)麗薩•馬利:我的老天爺
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Oh my God, I can't believe it.
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我的老天爺,真不可置信。
12:44
It's just like I've got a real真實 leg.
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這真像是得了一雙真的腿。
12:48
Now, don't start開始 running賽跑.
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現在先不要跑。
12:50
Man: Now turn around,
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1512
男人:現在轉身,
12:51
and do the same相同 thing walking步行 up.
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1668
然後正常地走幾步。
12:53
Walk步行 up, get on your heel腳跟 to toe腳趾,
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1936
走,站起來,
12:55
like you would normally一般 just walk步行 on level水平 ground地面.
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好像正常情況那樣走路。
12:56
Try to walk步行 right up the hill爬坡道.
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試試走上那個小坡。
13:01
LMLM: Oh my God.
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馬利:我的老天爺。
13:03
Man: Is it pushing推動 you up?
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1389
男人:這是不是在推著你走?
13:05
LMLM: Yes! I'm not even -- I can't even describe描述 it.
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5197
馬利:是啊!我甚至都沒有…我無法形容。
13:10
Man: It's pushing推動 you right up.
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2324
男人:這在推著你走。
13:12
Hugh Herr赫爾: Next下一個 week, I'm visiting訪問 the center's中心的
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780609
2571
修•赫:下週我要去中心的——
13:15
(Applause掌聲) Thank you, thank you.
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783180
4305
(掌聲)謝謝,謝謝。
13:19
Thank you. Next下一個 week I'm visiting訪問
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787485
2357
謝謝。下週我會去
13:21
the Center中央 for Medicare醫保 and Medicaid醫療補助 Services服務,
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789842
2812
醫療服務中心,
13:24
and I'm going to try to convince說服 CMSCMS
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2657
我要說服他們,
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to grant發放 appropriate適當 code language語言 and pricing價錢
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2589
讓他們授權合適的
代碼語言和價格,
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so this technology技術 can be made製作 available可得到
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1952
讓這種技術
13:31
to the patients耐心 that need it.
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對有需要的病人開放。
13:34
Thank you. (Applause掌聲)
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802485
5222
謝謝。(掌聲)
13:39
It's not well appreciated讚賞, but over half
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1897
可能有些人還不知道,
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of the world's世界 population人口
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1979
但是世界上有一半人口
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suffers患有 from some form形成 of cognitive認知,
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811583
2091
都在忍受著某種程度的
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emotional情緒化, sensory感覺的 or motor發動機 condition條件,
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認知、情感、感知或肌肉運動疾病
13:48
and because of poor較差的 technology技術,
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1662
同時正因為技術的落後,
13:49
too often經常, conditions條件 result結果 in disability失能
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2592
在多數情況下,這些疾病使人殘疾,
13:52
and a poorer quality質量 of life.
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使人生更加受罪。
13:54
Basic基本 levels水平 of physiological生理 function功能
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基本的生理機能
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should be a part部分 of our human人的 rights權利.
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應該是我們人權的一部分。
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Every一切 person should have the right
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每個人,都應該有權利
14:01
to live生活 life without disability失能
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1888
由自己選擇
14:03
if they so choose選擇 --
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2015
沒有殘疾地生活——
14:05
the right to live生活 life without severe嚴重 depression蕭條;
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2803
選擇不在極度沮喪中
度過餘生的權利;
14:08
the right to see a loved喜愛 one
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1373
在遭受視障的時候,
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in the case案件 of seeing眼看 impaired受損;
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有看見愛人的權利;
14:12
or the right to walk步行 or to dance舞蹈,
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1913
在肢體癱瘓
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in the case案件 of limb paralysis麻痺
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或截肢的時候,
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or limb amputation切斷術.
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843530
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有步行跳舞的權利。
14:17
As a society社會, we can achieve實現 these human人的 rights權利
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3807
我們是一個社會,
我們可以獲得這些人權,
14:21
if we accept接受 the proposition主張
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2328
只要我們能夠相信
14:23
that humans人類 are not disabled.
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人類不是殘疾的。
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A person can never be broken破碎.
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人,永遠不會殘疾。
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Our built內置 environment環境, our technologies技術,
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3007
我們已有的環境、科技
14:33
are broken破碎 and disabled.
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1899
才是殘疾的。
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We the people need not accept接受 our limitations限制,
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3024
我們人類無需接受自身的局限性,
14:38
but can transcend超越 disability失能
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我們可以通過科技創新,
14:40
through通過 technological技術性 innovation革新.
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1868
超越殘疾。
14:42
Indeed確實, through通過 fundamental基本的 advances進步
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的確,通過在本世紀
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in bionics仿生學 in this century世紀,
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1870
在仿生技術上的基本進步,
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we will set the technological技術性 foundation基礎
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2523
我們會設立技術的基礎,
14:48
for an enhanced增強 human人的 experience經驗,
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876481
1972
改善人類的生活,
14:50
and we will end結束 disability失能.
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878453
2702
我們會結束殘疾。
14:53
I'd like to finish up with one more story故事,
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881155
2300
我希望用一則故事結束我的演講,
14:55
a beautiful美麗 story故事,
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883455
1764
一則美麗的故事,
14:57
the story故事 of Adrianne阿德里安娜 Haslet-Davis內臟 - 戴維斯.
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2686
雅芝•哈斯戴維的故事。
14:59
Adrianne阿德里安娜 lost丟失 her left leg
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887905
1991
雅芝在波士頓恐怖襲擊中,
15:01
in the Boston波士頓 terrorist恐怖分子 attack攻擊.
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2666
失去了她的雙腿。
15:04
I met會見 Adrianne阿德里安娜 when this photo照片 was taken採取
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1679
我跟雅芝的見面,
15:06
at Spaulding斯波爾丁 Rehabilitation復原 Hospital醫院.
356
894241
2350
是在斯伯丁療養醫院
拍這張照片的時候。
15:08
Adrianne阿德里安娜 is a dancer舞蹈家, a ballroom舞廳 dancer舞蹈家.
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896591
2426
雅芝是一位舞者,標準舞舞者。
15:11
Adrianne阿德里安娜 breathes吐氣 and lives生活 dance舞蹈.
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2911
雅芝呼吸生活的都是舞蹈。
15:13
It is her expression表達. It is her art藝術 form形成.
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舞蹈是她的表達方式,她的藝術形式。
15:16
Naturally自然, when she lost丟失 her limb
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2256
她在波士頓恐怖襲擊中
15:18
in the Boston波士頓 terrorist恐怖分子 attack攻擊,
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1727
失去左腿之後,
15:20
she wanted to return返回 to the dance舞蹈 floor地板.
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908332
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很自然,她想重返舞台。
15:23
After meeting會議 her and driving主動 home in my car汽車,
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911313
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跟她見完面後,我開車回家,
15:25
I thought, I'm an MITMIT professor教授.
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913776
2945
在路上我想,我是一名 MIT 教授。
15:28
I have resources資源. Let's build建立 her a bionic仿生 limb
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916721
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我擁有的是資源。
我想給他做一個仿生肢,
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to enable啟用 her to go back to her life of dance舞蹈.
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919450
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讓她可以回到她的舞蹈人生。
15:34
I brought in MITMIT scientists科學家們 with expertise專門知識
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我引入了數名 MIT 科學家,
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in prosthetics假肢, robotics機器人, machine learning學習
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他們的知識領域
覆蓋修復學、機器人學、
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and biomechanics生物力學,
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1311
機器學習、生物力學,
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and over a 200-day-天 research研究 period,
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2402
在兩百天的研究過程中,
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we studied研究 dance舞蹈.
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931631
1474
我們研究舞蹈。
15:45
We brought in dancers舞者 with biological生物 limbs四肢,
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933105
3896
我們引入擁有無殘疾的舞蹈員,
15:49
and we studied研究 how do they move移動,
373
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研究他們的舞蹈動作、
15:51
what forces軍隊 do they apply應用 on the dance舞蹈 floor地板,
374
939666
3500
以及他們在舞台上使用的力量,
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and we took those data數據
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1551
然後我們拿著這些資料,
15:56
and we put forth向前 fundamental基本的 principles原則 of dance舞蹈,
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3799
發展出舞蹈的基礎原理,
16:00
reflexive反思 dance舞蹈 capability能力,
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反射性的舞蹈能力,
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and we embedded嵌入式 that intelligence情報
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我們將這種智能
16:03
into the bionic仿生 limb.
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951852
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植入仿生肢裡。
16:05
Bionics仿生學 is not only about making製造 people
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仿生學不止是用來
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stronger and faster更快.
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1461
使人類變得更強更快。
16:09
Our expression表達, our humanity人性
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我們的想法、我們的人道精神
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can be embedded嵌入式 into electromechanics機電學.
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3203
也可以植入到電機機械當中。
16:14
It was 3.5 seconds
384
962956
3055
只不過是區區 3.5 秒,
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between之間 the bomb炸彈 blasts爆炸
385
966011
1649
波士頓恐怖襲擊中
16:19
in the Boston波士頓 terrorist恐怖分子 attack攻擊.
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967660
1786
兩次炸彈爆炸不過時隔 3.5 秒。
16:21
In 3.5 seconds, the criminals罪犯 and cowards懦夫
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969446
3033
在這 3.5 秒裡,罪犯和懦夫們
16:24
took Adrianne阿德里安娜 off the dance舞蹈 floor地板.
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972479
2982
就把雅芝趕下了舞台。
16:27
In 200 days, we put her back.
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但在兩百天內,我們又把她召回來了。
16:30
We will not be intimidated嚇倒, brought down,
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2801
我們不會因為任何形式的暴力
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diminished減少, conquered征服 or stopped停止
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2300
而害怕、畏縮、
16:35
by acts行為 of violence暴力.
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983253
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減弱、投降,或者止步。
16:37
(Applause掌聲)
393
985061
3693
(掌聲)
16:44
Ladies女士們 and gentlemen紳士, please allow允許 me to introduce介紹
394
992782
2454
女士們先生們,請允許我向大家介紹
16:47
Adrianne阿德里安娜 Haslet-Davis內臟 - 戴維斯,
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995236
1918
雅芝•哈斯戴維,
16:49
her first performance性能 since以來 the attack攻擊.
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997154
2884
這是她在事故之後的首次表演。
16:52
She's dancing跳舞 with Christian基督教 Lightner萊特納.
397
1000038
2503
她的舞伴是基思德安•拉德樂。
16:54
(Applause掌聲)
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1002541
6692
(掌聲)
17:05
(Music音樂: "Ring My Bell" performed執行 by Enrique恩里克 Iglesias伊格萊西亞斯)
399
1013579
7391
(音樂:《我的鐘聲響起》,
歌手:恩里克•伊格萊西亞斯)
17:51
(Applause掌聲)
400
1059267
7223
(掌聲)
18:22
Ladies女士們 and gentlemen紳士,
401
1090244
1100
女士們先生們
18:23
members會員 of the research研究 team球隊,
402
1091344
1618
有請研究組成員
18:24
Elliott埃利奧特 Rouse喚醒 and Nathan彌敦道 Villagaray-CarskiVillagaray-Carski.
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1092962
4391
愛里特•羅斯和納特•維卡,
18:29
Elliott埃利奧特 and Nathan彌敦道.
404
1097776
2411
愛里特和納特。
18:32
(Applause掌聲)
405
1100187
6585
(掌聲)
Translated by Jina Chen
Reviewed by Xingyi Ouyang 歐陽杏儀

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ABOUT THE SPEAKERS
Hugh Herr - Bionics designer
At MIT, Hugh Herr builds prosthetic knees, legs and ankles that fuse biomechanics with microprocessors to restore (and perhaps enhance) normal gait, balance and speed.

Why you should listen

Hugh Herr co-directs the Center for Extreme Bionics at the MIT Media Lab, where he is pioneering a new class of biohybrid smart prostheses and orthoses to improve the quality of life for thousands of people with physical challenges. A powered ankle-foot prosthesis called the Empower by Ottobock, for instance, emulates the action of a biological leg to create a natural gait, allowing persons with amputation to walk with normal levels of speed and metabolism as if their legs were biological.  

Herr also advances powerful body exoskeletons that augment human physicality beyond innate physiological levels, enabling humans to walk and run faster with less metabolic energy. He is the co-founder and Chief Scientific Officer of Dephy Inc., which creates products that augment physiological function through electromechanical enhancement.

 

More profile about the speaker
Hugh Herr | Speaker | TED.com
Adrianne Haslet-Davis - Ballroom dancer
When Adrianne Haslet-Davis lost her left foot in the Boston Marathon bombing, her left leg was amputated to the knee. Less than a year later, she's back on her feet and dancing again.

Why you should listen

To ballroom dancer Adrianne Haslet-Davis, dancing was everything. So when she lost her left foot in the April 2013 Boston Marathon bombing, she vowed — from her hospital bed — that she would dance again. Two hundred days later, standing on the TED2014 stage, she did just that. With the help of MIT prostheticist Hugh Herr, Haslet-Davis performed in Vancouver for the first time since the bombing. 

More profile about the speaker
Adrianne Haslet-Davis | Speaker | TED.com