這可不是科幻：未來我們將被科技「全副武裝」

騰訊數碼訊（文心）據Wareable網站報道，數千年來，人體器官假體一直有各種形狀和形式。但直到數十年前，它們常常讓用戶感到不舒服，而且很難被用戶所控制，看起來也不那麼美觀。

目前，由於醫學、機器人技術和神經科學的進步，人類已經開發出許多仿生人體器官，這些仿生人體器官——從仿生眼到人工腎臟，再到通過大腦控制的機械腿——能夠真正改變那些最需要它們的人的生活。

最先進的仿生器官往往是手臂和腿，因為它們是最容易開發的，而且對它們的需求也最大。但在過去數年中，科學家們開發出了具有完全作用的仿生人體器官，它們能夠提供感覺反饋（如仿生耳）以及胰腺和腎等仿生器官。

將仿生領域的事實與科幻分開

許多這些仿生人體器官尚處於開發的早期階段，距離用於需要它們的人群還很遙遠。這是因為還有各種挑戰需要解決，其中不僅僅是這些仿生人體器官使用的材料，還包括如何使它們與人體其他器官、組織融為一體，而不會發生排異反應。另外，如何使仿生人體器官與人體的神經系統相連，使它們能像其他器官和組織那樣接受大腦指揮也是一大難題。

另外，利用科技強化我們的身體，還存在財務、倫理、精神和政治方面的影響。但是，當技術聽起來如此令人興奮，充滿希望，像機械手、機械臂，甚至我們的整個身體都將得到技術強化時，很容易忽略所有這些擔憂。

紐卡斯爾大學生物與環境工程專業主任啟亞·納扎鮑爾（Kia Nazarpour）告訴Wareable，「公眾對仿生學的認知與仿生器官的現實有很大不同。 「這要歸咎於科普作家和研究人員以科幻導向的方式展示他們的作品，以增加宣傳效果。」

考慮到這一點，Wareable收集了一些最有趣的仿生學科技發展，其中既有能改變我們生活的技術，也有成本低廉但有效的技術。

仿生眼

自上世紀80年代初以來，科學家和研究人員一直在開發仿生眼原型產品。目前，沒有足夠精巧的人造眼球，能簡單地替換人類的眼球。相反，目前存在的是所謂的視網膜植入物或視網膜假體。一些公司，包括美國的Second Sight和德國的Retinal Implant，一直在不懈地測試智能鏡頭和大腦植入物組合，期望能不同程度地恢復盲人患者的視力。

Second Sight在仿生視覺領域的最新一款產品，是被稱作Orion的系統，它包含有安裝在用戶眼鏡上的微型視頻攝像頭。Orion可以通過一系列電脈衝發送圖像，圖像以無線方式被發送到位於患者視覺皮層表面的一個電極陣列。

Orion尚未向公眾推廣，但早期的試驗表明，該系統可以使患者恢復對光線的感知。通過繞過視網膜和視神經，該系統可以幫助由於癌症、外傷、青光眼或糖尿病性視網膜病等原因而完全失明的患者，在一定程度上恢復視力。

還有許多其他的仿生增強功能可以使我們的眼睛受益，但它們更多地著重於在眼球前方而非後面「做手腳」。

一家名為Acumetics Technology Corporation的公司，一直在測試一款仿生鏡頭。這個仿生鏡頭的設計目標是取代我們眼睛中的「鏡頭」。那些裝有新的仿生鏡頭的人，視力將會大幅提高，包括完美的視力——即使距離較遠也是如此。該公司還希望隨著時間的推移增添更多未來范兒的功能，例如直接在患者的眼睛上顯示智能手機屏幕。

儘管這些好處中的一部分，是為了增強目前視力沒有任何問題的人的視力，但也有望大大改善那些患有與晶狀體直接相關的眼睛疾病——例如白內障或青光眼——患者的視力，。

Hero Arm仿生手臂

過去數年裡，大量的仿生手臂都成為頭條新聞，其中最引人注目的就是Touch Bionics的i-Limb Ultra。但是，由於不同原因引起Wareable注意的一款產品，是來自Open Bionics的Hero Arm，因為這款產品專註於為真正需要它的人群提供先進、輕便和低成本的假肢。

據Open Bionics稱，Hero Arm的目標是比其他多手指仿生手臂便宜三倍。對於許多人來說，特別是發展中國家的人來說，這仍然太昂貴了，不過這是向正確方向邁出的堅實一步。

Hero Arm本身是定製的，尺寸可以適合年齡低至8歲的截肢患者。雖然它比其他仿生手臂要便宜得多，但許多最重要的功能都位於仿生手臂內部，包括用於檢測肌肉運動的感測器，讓用戶能控制手臂，以及提供反饋信息所需要的燈光、聲音和振動，全部重量不足1公斤。

更重要的是，Hero Arm是在未來幾個月內將被廣泛銷售的數款先進的仿生手臂產品之一，它已經在美國和加拿大接受測試。

仿生指尖

儘管現在有比以往任何時候都更先進的仿生手和手臂，但難以複製的是我們的觸覺。

像Hero Arm這樣的假體，可以通過使用燈光和振動提供一些觸覺反饋，但實際上，在人的大腦中複製這種觸覺是一項更大的挑戰。

早在2016年，瑞士聯邦理工學院（EPFL）和義大利SSSA（Sant"Anna高級研究學院）的科學家，就成功地為截肢患者安裝了仿生指尖，使他能夠感受到物體表面的粗糙和光滑。

仿生指尖連接到通過手術植入其上臂神經的一系列電極。因此，當他的指尖移動過一個粗糙的表面時，內部的感測器能夠產生一個電信號，然後被轉換成一系列電信號，以「模仿」神經系統的語言。

仿生護膝

當然，膝蓋聽起來可能不像是最令人興奮的仿生人體器官，但是有大量的人患有膝蓋疾病，因此，它可能是需求量最大的仿生器官。

由Spring Loaded開發的仿生護膝，不是一個會唱歌、會跳舞的機器人的膝蓋。相反，它的有效性在於其簡單性，它利用人體自身的體重和動作來提供動力。當用戶彎曲膝蓋時，它會儲存能量，在將腿伸直時，它把能量作用於用戶腿部。

Wareable表示，這個過程聽起來很簡單，但試驗顯示，這一仿生護膝可以減少64％的膝關節負荷。它有多種用途，從減輕疲勞和防止輕微疾病的傷害，到減輕疼痛，顯著提高那些患有更嚴重、長期膝關節疾病的患者走動的能力。

Spring Loaded市場總監基思·戈登（Keith Gordon）向Wareable表示，「我們的團隊從飛機起落架中獲得靈感，開發出一種獨特的鉸鏈機構，由微型液體彈簧驅動，減少了膝蓋上所有三個腔室的受力，同時提高了它們的強度。」

戈登解釋說，「我們的技術，通過重新引導佩戴者自身身體產生的能量，在關鍵時刻提供幫助，從而克服了諸如外骨骼等需要外部供電的替代品，所面臨的許多與價格和便利性有關的挑戰。」

雖然仿生護膝不是最科幻的科技，但它的設計比其他解決方案更實惠和方便，這對改善大多數人的生活至關重要。

腦機介面

有新的四肢和眼睛當然很好，但如果它們不能與大腦以恰當的方式連接起來，它們給人的感覺會不自然，不能向截肢患者或有某種疾病的人提供他們所需要的行走能力和感覺。

這就是腦機介面的用武之地了。簡而言之，腦機介面（BCI）是增強型大腦或連網的大腦與外部設備之間的通信通路。

建立腦機介面（也稱為神經假體），是創建與大腦相適應的假肢的核心，它使用戶能夠用假肢感受（或看到、觸摸、聞或品嘗）周圍的世界——就像他們會用自己的肢體或器官感知世界一樣。

Wareable與卡內基梅隆大學神經基礎研究中心的副教授史蒂文·沙斯（Steven M. Chase）博士，就他目前如何使假肢像它們是我們身體的一部分一樣活動進行了交流。

他解釋說，「我們使用腦機介面來研究學習問題。我們發現，如果有足夠的時間，我們可以教會它們產生全新的神經活動模式。」

新的神經活動，是使新增添的仿生人體器官接受大腦控制的核心元素。這些電神經信號可以說服大腦相信，新增添的仿生人體器官是身體的一部分，使人能指揮仿生器官動作，有時甚至能感受周圍的世界。

沙斯向Wareable表示，「我們也在研究一種我們稱之為"神經信號穩定劑"的技術，它可以降低並可能消除重新校準人機界面的需求。」

雖然許多其他研究人員已經在人的大腦和假肢之間建立了腦機介面，但這種聯繫往往是短暫的，或者無法按照人們日常需要的方式運行。

沙斯說，「每一個腦機介面都需要進行校準，這是一個確切地指定神經信號如何轉化為設備動作的過程，記錄的神經信號的不穩定性會導致界面停止工作——有時只能正常運行短至數個小時——直到設備重新校準。這會耗費大量時間，我們正在研究一種可以從不穩定記錄中提取穩定信號的方法，從而消除重新校準腦機介面的需要。」

3D列印心臟

生物列印是一種讓科學家和醫學專業人員使用3D列印技術「列印」細胞和生物組織的過程。在過去數年中，研究人員已經使用生物列印技術「製造」了許多人體器官——其中包括甲狀腺和脛骨替代物。

其中最令人印象深刻、能改變人生的例子之一，是「製造」3D列印的心臟，或者更準確地說一塊心臟細胞。來自澳大利亞心臟研究所（HRI）的一個研究小組，已經開發出一種從患者皮膚獲取細胞，然後利用它們產生幹細胞的方法。幹細胞可以繼續發育成心臟細胞。

心臟病發作後，這塊細胞貼在患者的心臟上。這些細胞會真正跳動，表現得像一顆真正的心臟，這使它們能夠修復心臟病發作或心臟驟停所造成的一些損傷。

生物列印，特別是這類複雜器官的生物列印仍處於起步階段，需要很長時間才能大面積推廣。正如讀者所預料的那樣，獲取皮膚細胞，培養幹細胞，並「列印」一些新的心臟細胞的過程是昂貴的。

展望科技給我們帶來的美好未來

我們很容易被部分仿生技術的發展所沖昏頭腦。我們不要幻想著擁有像盧克·天行者（Luke Skywalker，《星球大戰》系列電影中的重要角色之一）那樣的手，或者仿生眼能給我們帶來完美視力。納扎鮑爾警告說，仿生技術的發展仍然處於早期階段，「關於仿生器官能具備哪些功能，或不會具備哪些功能，目前還沒有充足的證據。在開發藥物時，我們在多個臨床試驗中測試其各種版本，在仿生學中，試驗僅局限於數名參與者。」

Wareable稱，雖然有許多障礙需要克服，但認為仿生器官不會改變全球各地人們生活的看法，是短視的。 沙斯表示，「我對這個領域的未來感到興奮。我們看到了更多的臨床試驗，人們開始著手解決製造帶有感知功能的仿生人體器官所面臨的真正難題。」

像Wareable與之交談過的許多其他專家一樣，沙斯重申，現在的主要障礙之一是財務支持。他說：「使這些設備用於臨床治療所需要的，就是繼續向科研機構提供資金。」

重要的是，財政支持和發展不應該只投入令我們興奮的項目中，也應當投入那些會帶來最大改變的項目中，這是倫敦皇家自由醫院整形外科醫生諾伯特·康（Norbert Kang）的觀點。

諾伯特·康解釋說，「截肢患者，尤其是多發損傷患者，並沒有得到太多的時間，而且並非總是最受重視。這意味著，在政府或社會最高層，沒有人代表他們的利益。 因此，如果說有什麼需要改進的話，那就是相對而言不起眼但是必不可少的的態度和財務支持。。」

來源：Wareable

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