论文部分内容阅读
在007影片《大破天幕杀机》中，由戛纳影帝哈韦尔·巴登饰演的大反派从嘴里摘掉假牙支架，一下子露出了严重损毁扭曲的脸。这个画面虽然重口味，却也引人思考：在科技高度发达的今天，我们有可能将自己身体的某个器官替换，或者对原装的器官加以改进吗？日前，一个名叫瑞克斯的仿生人在纽约国际动漫展上亮相，吸引了众人的眼球。瑞克斯是由最先进的“人体零部件”拼凑而成的，它会呼吸、说话、走路、看东西、抓握物品，代表了仿生学领域最领先的实用成果。
从头到脚都是名牌
领衔瑞克斯项目的是英国著名机器人专家理查德·沃尔克（下文称沃尔克）和马修·戈登，他俩都供职于影子机器人公司——这家公司以生产机械手臂见长，沃尔克还是公司的执行董事。两年前，影子公司研究团队中有人提议用先进的假肢造个仿生人，看他能不能站起来行走。经过一番讨论，大家决定索性将目前最先进的仿生技术整合到一起，造一个最接近人类的仿生人。后来，沃尔克接洽了17家大学、研究机构，他们同意将各自的尖端技术“借”给仿生人项目。沃尔克率领团队经过两个半月夜以继日的努力，终于造出了瑞克斯（Rex）——这个名字是“机器外骨骼”（robotic exoskeletons）的英文缩写。
毫不夸张地说，瑞克斯从头到脚都是名牌。它的头颅是利用3D打印技术打印出来的；耳朵是由澳大利亚麦克奎尔大学研制的，它包括一个植入式耳蜗，可以刺激内耳的神经纤维，产生能被大脑解读的信号；眼睛由美国加利福尼亚大学提供，先由装备在其中的摄像机拍摄周围景物，然后将图像转化为电子脉冲，传输到安装在视网膜上的微芯片上。此前，虽然视网膜植入芯片技术不断在发展，但成像的分辨率总是差强人意，而如今，瑞克斯的这双眼睛得到了美国食品和药品管理局的批准，已经用在了一些盲人身上，帮助他们恢复部分视力。
瑞克斯的心脏是美国亚利桑那州一家公司的产品。它以电池为动力，已经用在了1000多名患者身上。它的血液循环系统则由伦敦大学学院提供，该院的科学家们开发出了一种高分子聚合物，他们用它造出了世界上第一个具有完全功能的动脉和静脉循环系统。而流淌在其中的血液则是以铁为基础的纳米粒子。
瑞克斯的肺是一家英国公司研发的，它就像一个大规模交换器，不断把二氧化碳从血液中分离出来，并补充新的氧气。脾脏则来自美国哈佛大学生物工程学院。人类的脾是通过白血球来清除血液中的微生物，而这个人工脾脏则使用了一种特殊的磁珠，它上面有可以吸附微生物的蛋白，借以实现清洁血液的功能。英国德蒙福特大学为瑞克斯提供了胰腺，它可以根据机体的血糖水平来释放或控制胰岛素。瑞克斯的肾也来自加利福尼亚大学，据说，这个人造肾脏将于2017年开始临床试验。
瑞克斯的腿是新西兰一家公司的产品，它能让瑞克斯走路时保持平衡。它的脚和踝骨则是美国麻省理工学院开发的，能够逼真地模仿人类小腿肌肉和跟腱的功能。
“东拼西凑”出来的瑞克斯身高近2米，共安装了28个最先进的假肢和器官，使用了超过100万个传感器、200个处理器、70个电路板和26个独立的小发动机。沃尔克骄傲地表示：“他已经具备了人体60%—70%的功能！”
组装胜过“原配”
其实早在今年1月，瑞克斯就在英国与公众见面了。此后，它在伦敦科学博物馆展出，展览的名字也挺耐人寻味——“我是谁”。英国电视台还播出了《如何制造一个仿生人》的纪录片，向观众介绍了瑞克斯的诞生过程。
纪录片的主持人是瑞士苏黎士大学社会心理学家贝托尔特·梅耶。今年36岁的他出生在德国，一生下来没有左小臂，很小就开始戴假肢了。30多年来，他换了许多假肢，因此对仿生技术的发展有着切身体会。瑞克斯的脸就是用硅胶复制的梅耶的脸。
据沃尔克介绍，瑞克斯所有零部件加在一起成本约为100万美元（1美元约合6.09元人民币）。如果以40多年前一部热播的美剧作参照，这个价格真不贵。上世纪70年代，美国曾上映过一部名为《600万美元造的人》的电视剧。在剧中，宇航员史蒂夫·奥斯汀在航天器坠毁后严重受伤，美国航天局为他安装了仿生的手臂、双腿以及人工眼睛，“再造成本”高达600万美元。剧中有句台词非常著名：“先生们，我们可以新造一个他——我们有了这个技术！”当然，100万美元只是瑞克斯零部件的成本价，在它背后是数十亿美元的开发经费和研究人员的大量心血。
虽然这些人造器官科技含量很高，但它们现在还比不上“原配”。不过科学家们相信，按照科技的发展速度，假以时日，这些“替补队员”终将胜过“首发队员”。麻省理工学院生物物理学家、媒介实验室负责生物力学项目的休·哈尔（下文称哈尔）教授对此深信不疑。1982年，17岁的哈尔在登山时遭遇暴风雪，3天后获救时，他的双腿因为冻伤而不得不从膝盖以下锯掉。但他没有放弃登山的爱好，开始为自己设计假肢，并不断优化。30多年来，哈尔已经拥有了十几项假肢的专利技术，其中包括一个由电脑控制的人工膝盖，它可以自动适应不同的行走速度。目前，哈尔为自己准备了8种适应不同需要的假肢，可以跑步、攀冰和游泳等。“我装着假肢爬山比以前原装的腿还要好使。科技就具有这种神奇魔力，能够治愈、康复甚至延伸上帝赐予你的能力。”他甚至表示：“如果有仙女来满足我一个愿望，我肯定不希望拥有我原来的腿！”
现代弗兰肯斯坦是福是祸？
瑞克斯的诞生，让很多人不禁想：在不远的将来，仿生人会成为人类的“小伙伴”吗？沃尔克表示，虽然瑞克斯已经很强大，但距离真正的人体还有很大差距，例如，它还欠缺消化系统、肝脏和皮肤等。目前看来，仿生人的最大挑战是大脑。人类大脑由1000亿个神经元组成，是已知世界中最复杂的结构。科学家们正在这个领域不懈努力，南加利福尼亚大学的科学家就正在研究老鼠大脑的电子信号，并计划在此基础上开发微芯片。
同时，仿生技术的发展也引发了人们对于科学伦理的担忧。在英国诗人雪莱的妻子玛丽1818年创作的科幻小说《弗兰肯斯坦》中，科学怪人弗兰肯斯坦用人体组织拼成了一个“人”，并用闪电将其激活。在波士顿大学生物伦理与人权教授乔治·安纳斯看来，技术的发展没有止境，但人类应该学会控制。“有一种危险始终存在，那就是我们也许能够借助技术的力量对人类进行改造——创造一个新的物种，可它会回头来咬我们，就像弗兰肯斯坦那样。如果你创造的成果失去控制，造成破坏，就说明你出格了！”
从头到脚都是名牌
领衔瑞克斯项目的是英国著名机器人专家理查德·沃尔克（下文称沃尔克）和马修·戈登，他俩都供职于影子机器人公司——这家公司以生产机械手臂见长，沃尔克还是公司的执行董事。两年前，影子公司研究团队中有人提议用先进的假肢造个仿生人，看他能不能站起来行走。经过一番讨论，大家决定索性将目前最先进的仿生技术整合到一起，造一个最接近人类的仿生人。后来，沃尔克接洽了17家大学、研究机构，他们同意将各自的尖端技术“借”给仿生人项目。沃尔克率领团队经过两个半月夜以继日的努力，终于造出了瑞克斯（Rex）——这个名字是“机器外骨骼”（robotic exoskeletons）的英文缩写。
毫不夸张地说，瑞克斯从头到脚都是名牌。它的头颅是利用3D打印技术打印出来的；耳朵是由澳大利亚麦克奎尔大学研制的，它包括一个植入式耳蜗，可以刺激内耳的神经纤维，产生能被大脑解读的信号；眼睛由美国加利福尼亚大学提供，先由装备在其中的摄像机拍摄周围景物，然后将图像转化为电子脉冲，传输到安装在视网膜上的微芯片上。此前，虽然视网膜植入芯片技术不断在发展，但成像的分辨率总是差强人意，而如今，瑞克斯的这双眼睛得到了美国食品和药品管理局的批准，已经用在了一些盲人身上，帮助他们恢复部分视力。
瑞克斯的心脏是美国亚利桑那州一家公司的产品。它以电池为动力，已经用在了1000多名患者身上。它的血液循环系统则由伦敦大学学院提供，该院的科学家们开发出了一种高分子聚合物，他们用它造出了世界上第一个具有完全功能的动脉和静脉循环系统。而流淌在其中的血液则是以铁为基础的纳米粒子。
瑞克斯的肺是一家英国公司研发的，它就像一个大规模交换器，不断把二氧化碳从血液中分离出来，并补充新的氧气。脾脏则来自美国哈佛大学生物工程学院。人类的脾是通过白血球来清除血液中的微生物，而这个人工脾脏则使用了一种特殊的磁珠，它上面有可以吸附微生物的蛋白，借以实现清洁血液的功能。英国德蒙福特大学为瑞克斯提供了胰腺，它可以根据机体的血糖水平来释放或控制胰岛素。瑞克斯的肾也来自加利福尼亚大学，据说，这个人造肾脏将于2017年开始临床试验。
瑞克斯的腿是新西兰一家公司的产品，它能让瑞克斯走路时保持平衡。它的脚和踝骨则是美国麻省理工学院开发的，能够逼真地模仿人类小腿肌肉和跟腱的功能。
“东拼西凑”出来的瑞克斯身高近2米，共安装了28个最先进的假肢和器官，使用了超过100万个传感器、200个处理器、70个电路板和26个独立的小发动机。沃尔克骄傲地表示：“他已经具备了人体60%—70%的功能！”
组装胜过“原配”
其实早在今年1月，瑞克斯就在英国与公众见面了。此后，它在伦敦科学博物馆展出，展览的名字也挺耐人寻味——“我是谁”。英国电视台还播出了《如何制造一个仿生人》的纪录片，向观众介绍了瑞克斯的诞生过程。
纪录片的主持人是瑞士苏黎士大学社会心理学家贝托尔特·梅耶。今年36岁的他出生在德国，一生下来没有左小臂，很小就开始戴假肢了。30多年来，他换了许多假肢，因此对仿生技术的发展有着切身体会。瑞克斯的脸就是用硅胶复制的梅耶的脸。
据沃尔克介绍，瑞克斯所有零部件加在一起成本约为100万美元（1美元约合6.09元人民币）。如果以40多年前一部热播的美剧作参照，这个价格真不贵。上世纪70年代，美国曾上映过一部名为《600万美元造的人》的电视剧。在剧中，宇航员史蒂夫·奥斯汀在航天器坠毁后严重受伤，美国航天局为他安装了仿生的手臂、双腿以及人工眼睛，“再造成本”高达600万美元。剧中有句台词非常著名：“先生们，我们可以新造一个他——我们有了这个技术！”当然，100万美元只是瑞克斯零部件的成本价，在它背后是数十亿美元的开发经费和研究人员的大量心血。
虽然这些人造器官科技含量很高，但它们现在还比不上“原配”。不过科学家们相信，按照科技的发展速度，假以时日，这些“替补队员”终将胜过“首发队员”。麻省理工学院生物物理学家、媒介实验室负责生物力学项目的休·哈尔（下文称哈尔）教授对此深信不疑。1982年，17岁的哈尔在登山时遭遇暴风雪，3天后获救时，他的双腿因为冻伤而不得不从膝盖以下锯掉。但他没有放弃登山的爱好，开始为自己设计假肢，并不断优化。30多年来，哈尔已经拥有了十几项假肢的专利技术，其中包括一个由电脑控制的人工膝盖，它可以自动适应不同的行走速度。目前，哈尔为自己准备了8种适应不同需要的假肢，可以跑步、攀冰和游泳等。“我装着假肢爬山比以前原装的腿还要好使。科技就具有这种神奇魔力，能够治愈、康复甚至延伸上帝赐予你的能力。”他甚至表示：“如果有仙女来满足我一个愿望，我肯定不希望拥有我原来的腿！”
现代弗兰肯斯坦是福是祸？
瑞克斯的诞生，让很多人不禁想：在不远的将来，仿生人会成为人类的“小伙伴”吗？沃尔克表示，虽然瑞克斯已经很强大，但距离真正的人体还有很大差距，例如，它还欠缺消化系统、肝脏和皮肤等。目前看来，仿生人的最大挑战是大脑。人类大脑由1000亿个神经元组成，是已知世界中最复杂的结构。科学家们正在这个领域不懈努力，南加利福尼亚大学的科学家就正在研究老鼠大脑的电子信号，并计划在此基础上开发微芯片。
同时，仿生技术的发展也引发了人们对于科学伦理的担忧。在英国诗人雪莱的妻子玛丽1818年创作的科幻小说《弗兰肯斯坦》中，科学怪人弗兰肯斯坦用人体组织拼成了一个“人”，并用闪电将其激活。在波士顿大学生物伦理与人权教授乔治·安纳斯看来，技术的发展没有止境，但人类应该学会控制。“有一种危险始终存在，那就是我们也许能够借助技术的力量对人类进行改造——创造一个新的物种，可它会回头来咬我们，就像弗兰肯斯坦那样。如果你创造的成果失去控制，造成破坏，就说明你出格了！”