巴西世界杯將於當地時間6月12日開賽。球迷們最近驚喜地獲知,在開幕式上開球的,將是一名裝著仿生假肢的殘疾少年。
  讓一名失去雙腿的殘疾人踢球,這聽起來像是天方夜譚。讓天方夜譚變成現實的,是巴西一項“重新行走”研究項目組的科學家們。他們研製的仿生假肢可以通過意念控制“機械骨骼套裝”,進而準確地完成一系列動作。
  仿生學的應用歷史悠久,飛機的問世即可謂經典案例。不過,直到1960年,美國科學家斯蒂爾才正式提出完整的仿生學科概念,即通過研究和理解某種生物的結構、功能和工作原理,將其運用到工程技術製造中。
  10年前,科學家成功研製出仿生手臂,幫助一位意外斷臂的女士回歸正常生活。2010年,美國有關部門斥資3000多萬美元,打造出一款通過植入大腦的神經傳感器進行控制的假肢,這個金屬手臂做出的動作被精細地劃分為22級,被媒體稱為“阿凡達臂”。
  即將在世界杯開幕式上亮相的這件高技術骨骼套裝,融合了生物學、信息學和工程技術等多門學科。因為要讓假肢動起來,首先需要將假肢上的“神經”與人體下肢殘缺處的神經連接,併在使用者的頭部安裝作用於大腦皮層的電極或植入芯片,當其檢測到腦電波後,再通過無線方式將信號傳輸至電腦,後者則將假肢佩戴者的意念再轉換為指令,進而操縱假肢完成相應動作。
  事實上,科學家們在研究過程中發現,人腦內的神經元可以通過不斷“學習”,與電腦進行更有效的溝通,從而發出動作指令。他們還發現,與大腦裝置相連的神經元越多,機械骨骼套裝接收的信息就更為精確,完成的動作也就更加準確。
  在世界杯開幕式上,出於安全考慮,這位用假肢開球的殘疾少年還將佩戴一頂裝有傳感器的帽子,假肢上還會裝有紅外傳感器,用來感覺接觸足球和“腳”落地時的力量,並將這種感覺利用振動電機回傳給開球者,讓踢球的感覺更為自然。
  由於生物系統的複雜性,要真正弄清某種生物系統的運行機制,需要相當長的研究周期和各學科長期的密切合作。也正是因為其複雜性,仿生學的發展速度相對較慢,成本也難以控制。據巴西媒體報道,這套能夠踢球的假肢造價高達8萬美元左右,目前難以廣泛應用於臨床治療。但主持“重新行走”研究項目的巴西神經科學家米格爾·尼科萊利斯認為,在世界杯開幕式上展示這套機械骨骼的意義在於,向那些嚴重癱瘓的患者展示功能恢復研究方面取得的新進展。
  儘管要使仿生假肢做到以假亂真,真正達到與人體器官的同等功能,還需要更長期的探索,但我們還是期待尼科萊利斯的預言能夠實現。或許未來某一天,這種仿生假肢可以大量生產,那些不得不依靠輪椅的殘疾人可以因此重新站立、邁開雙腿。
 
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