“新物种”仿生人:有大脑的机器人 五脏俱全
栏目:尼龙PC材料 发布时间:2019-03-09 20:27
仿生人瑞克斯,是一个现实世界的生化人,它的原型是苏黎世大学36岁的社会心理学家博托儿特梅尔。这个仿生人的人造器官来自全球17家厂商,包括人造肾脏、心脏、血液、循环系统等...

  仿生人瑞克斯,是一个现实世界的“生化人”,它的原型是苏黎世大学36岁的社会心理学家博托儿特梅尔。这个仿生人的人造器官来自全球17家厂商,包括人造肾脏、心脏、血液、循环系统等,这些人造器官和义肢价格高达100万美元,由英国的机器人专家理查德沃克和马修戈登组装而成

  仿生人瑞克斯和它的原型苏黎世大学36岁的社会心理学家博托儿特梅尔

  从仿生手臂、腿,到人造器官、皮肤,科学正与科幻小说竞赛,尝试用人造部件替换人体组织。从两个世纪前玛丽雪莉的“弗兰肯斯坦”创造的怪物开始,虚拟世界里,人们对人造人的迷恋和恐惧此消彼长。《星球大战》里的达斯维达,《机械战警》、《神秘博士》里的赛伯人,《银翼杀手》里的复制人人造人或是人和机器的混合体,通常比人更优越,大多数故事都在写人试图“扮演上帝”造人的可怕后果

  仿生人瑞克斯,是一个现实世界的“生化人”,它的原型是苏黎世大学36 岁的社会心理学家博托儿特梅尔(Bertolt Meyer)。梅尔没有左下臂,从2009 年开始起装配了4 万英镑的生化电子义肢。“小时候,我很讨厌我的义肢。那种塑料手一看就知道是假的,金属关节有时候挺有用的,但看起来会吓到别人。现在这个义肢就像我身体的一部分,如果我不戴着它,就像少了点什么。”梅尔在对英国《每日电讯报》谈到自己的义肢时说。他认为,科技已到达一个临界点,具有人造肢体的人或许更有优势。如果人们认识到这一点,并对此表示强烈兴趣的话,一个巨大的市场即将开启

  瑞克斯的人造器官来自全球17 家厂商,包括人造肾脏、心脏、血液、循环系统等,它由英国的机器人专家理查德沃克和马修戈登组装而成。这些人造器官和义肢高达100 万美元,都是从世界顶级实验室和生产商那里拿过来的。沃克表示,瑞克斯展示了医疗科学目前所能达到的卓越程度,那些因意外失去手脚,或是因疾病切除器官的人,在科学的帮助下,可能获得新生

  总有一天,在人造人的能力大幅超越普通人后,人们会不满足于一条普通的胳膊。人人都会想要一件钢铁侠的外套。到那时,“如何定义一个人”将成为挑战

  波士顿大学生命伦理学教授乔治亚那认为,生化人是一个新物种。“创造一个可能转身伤害我们的新物种,就像科学怪人那样,是有风险的,当放松警惕任由发展,让这种新生物在世界上失控和具有破坏力时,一切就为时已晚。”

  克斯展示了医疗科学目前所能达到的卓越程度,那些因意外失去手脚、五官,或是因疾病切除器官的人,在科学的帮助下,可能获得新生。上图展示了义肢如何和身体融为一体

  瑞克斯拥有人造的眼睛、耳朵、手臂、手、臀部、骨骼、膝盖和脚。在身体内部,它拥有人造的头骨、气管、心、肺、肾、胰腺、尿道、动脉和血管

  它的胳膊能进行26 度的运动,和人胳膊比,幅度小很多,但它允许使用者在看到物体的同时抓住它。它用两个微处理器将手肘和手的功能同步。这些功能是由EMG 信号(肌电信号)激活的,那是当肌肉收缩时电极能测试到肌肉所产生的电子活动信号

  它的人工眼睛实际上是一个植入了芯片的视网膜和一个置于眼镜上的相机。相机采集图像变成信号发送到大脑里,再转化成形状和图案

  它能发声,采用的是NeoSpeech 提供的语音技术,史蒂芬霍金就用了NeoSpeech 提供的语音合成引擎VoiceText。霍金无法说话,是这个引擎帮助他与外界沟通

  为了让它能像人那样走路,人造膝盖、臀部、骨骼和脚踝都功不可没。微处理器控制下的膝盖能模仿自然步态,并能在陀螺仪、加速计以及一系列函数的帮助下,模拟多种环境状态下的步态。它还有个仿生脚踝,采用一个电动机和弹簧系统模仿人类小腿肌肉和跟腱的行为

  在身体内部,它使用了一颗SynCardia 人工心脏,由一个重达6 公斤的电池提供能量。这个人工心脏替代人类左右两个心室和四个心脏瓣膜,能保证每分钟9.5 升血液通过两个心室。它能消除心律失常,不需要除颤器和免疫抑制药物。全球对心脏移植的需求不断增长,但每年只有3500 颗心脏供体。目前这个人造心脏已经通过美国FDA(食品和药品管理局)认证,用于那些具有移植资格的病人,避免移植手术前因为双心室衰竭引发的死亡

  它拥有一颗植入式的人工肾脏,取代现代洗肾机。一个人工胰腺,模仿正常胰腺调节体内葡萄糖水平。它使用的人工肺能通过血/气交换调节体内二氧化碳和氧气的水平,它还没有被用作实际医疗,仍在实验室进行原型测试

  人造脾也很有意思。它能模仿生物脾功能快速清除血液感染。这种人造脾在战场上能帮助人们对抗脓血症,目前已经投入重症监护病房使用,美国军方在资助开发基于人工脾的便携装置,让战场上的伤员可以穿戴它去往医院

  人造血液是一种塑料血液,它很容易在室温下长期保存,而正常血液只能保存35 天。它是一种暗红色的水溶性膏状物,一旦与水混合就拥有真血液的特性。该人造血由塑料分子制成,也能像血红蛋白一样,在身体内传输氧气。目前英国谢菲尔德大学正在研发第二代人造血,塑料血液还在测试阶段,没有应用于临床。如果一切顺利,未来将造福人类

  瑞克斯还拥有人造动脉。目前,治疗冠状动脉疾病和终末期肾功能衰竭仍然充满挑战,主要是由于缺乏合适的血管移植物。Alexander Seifalian 和George Hamilton 两位科学家开发的新型纳米复合材料有作为人造血管生物替代品的良好性质,最近刚刚成功植入一位患者体内。这种材料在不久的将来就将进入动脉临床试验

  瑞克斯展现了人类在医学和工程学领域的最高成就,但在机器人领域,创造一个完全像人的机器人意义不大,借鉴人类特性,让机器人能够承担人类的工作,模仿人类的动作行为则是一种理想状况

  Roboy 是一款由Rolf Pfeifer 教授及其在苏黎世大学人工智能实验室的同事共同发明的机器人,在它的研发中,科学家们借鉴了不少人类特性。比如,Rolf 从人类的肌肉骨骼系统中得出灵感,Roboy 拥有4 英尺的人类形状和一组“肌肉”。塑料的肌肉通过电机和人工肌腱一起作用而进行工作。Roboy 的肌腱驱动系统灵活地模拟了生物学机制,因此制造出一种新型的机器人,能够用更轻、更安全并且更自然的方式移动

  苏黎世大学人工智能实验室的主持人Pfeifer 对《麻省理工科技创业》说:“如果你对于机器人各种类型的移动方法都很感兴趣,那就需要探索发明它们的肌腱驱动系统。”这种机器人同时可以帮助研究人员在智力或认知领域探索生物力学如何增加更多的智能行为。“大多数人都知道智能的实现需要身体,但他们并不知道原因是什么。”Pfeifer 说

  Roboy 和第一款肌腱驱动类的机器人大有不同。一个早期的例子是Kenshiro,东京大学去年推出的一款机器人。它是一个比Roboy 略大、有160 块肌肉和铝制骨头的机器人,这能够让它执行一些简单的弯曲姿势

  对于肌腱驱动系统的工程师来说,最大的困难是寻找到有效模拟人体复杂动作的模型。同样也很难确定机器人可以准确地模仿出这些动作,因为肌腱容易松弛或者拉伸变形。“校准肌腱对于研究人工智能系统是一个巨大的挑战。”麻省理工学院机器人移动研究小组的博士后Sisir Karumanchi 解释道。工程师通常需要额外的传感器来弥补这些不足

  除了在细节上像人外,科学家们还试图赋予机器人“学习能力”。生化人瑞克斯虽能在身体机能上模仿人类的身体,但没有大脑,需要外部指令才能让身体运转

  新型芯片的诞生将加速生化机器人拥有“大脑”和学习的进程。芯片制造商高通的首席技术官麦特格罗布(Matt Grob)近日表示,明年公司将帮助合作伙伴针对人工视觉感应器、机器人控制器甚至是人脑移植物等应用场景设计与生产该类芯片。高通在其圣地亚哥实验室开发了面向球形机器人的神经启发芯片原型。“我们能够打造的工具非常先进,它有望催生一种能够自己学习、无需用软件编程的机器以你教导孩子的方式对其编程。”格罗布说



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