当世最智慧的科学大师身体有恙,全世界都为他揪心。英国物理学巨匠霍金6天前病重入院的消息,几乎各大媒体都作为要闻刊播发布。万幸的是,67岁的理论物理学家闯过了鬼门关,身体正慢慢恢复。
举世公认对宇宙认知最深刻的睿智头脑,被拘禁在患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ASL)、近乎百分百瘫痪的躯体里,这是《时间简史》作者霍金的不幸处境。如您所知,科学家只能用语言合成器费力地发声,可以想象,当重疾缠身的霍金被送往剑桥大学附近的阿登布鲁克医院,主治医生想从病人口中了解病情是何等困难。
但好消息是,如果美国威斯康星大学麦迪逊分校生物工程学博士生威尔逊的后续研究顺利,霍金将会用他卓绝的大脑讲述病情。10天前,威尔逊刚在一家社交网站革命性地发布了两条信息。注意,这两条信息都是他用大脑思维而不是健盘录入抑或拇指输入的。这意味着,被病魔夺去的语言能力可以凭技术手段恢复,霍金先生未来将能用大脑实现人机对话,告知病情。
威尔逊正研究的领域,是当代最前沿学科——人体仿生学的一个分支。顾名思义,人体仿生学就是利用一切可能的技术手段或设备,替代或恢复人体某个器官的生理功理,并使其与人体其他部位完美契合。简言之,就是对人体器官的仿生再造。
这可能是当世最令人振奋也是最普惠众生的学科:伴随一日千里的科技进步,仿生眼、手、腿、耳等一应再造人体器官,越造越精巧,越做越完美,俨然人体天然器官般柔软灵活、功能齐备。以至美国有线电视新闻网(CNN)比照“网络2.0”概念,再造了一个新词:“再生人2.0”。CNN欢呼:半人半机器的超人不再只是科幻作品的想像,一个全新的“再生人2.0”时代正扑面而来。
关于再生人体的完美想像是,霍金先生将来不仅可用意念与人交流,他甚至能凭再生四肢重获行动自由。当然,前提是霍金先生能等到那一天,在此预祝科学巨匠战胜病魔,健康长寿。
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再生人2.0:大开眼界
可以摄像的眼睛、用意念控制的假肢、比人类味蕾精确百倍的舌头、一披挂就能从瘫痪变为自由行走的“装甲”、跑得比腿还快的假肢……当“终结者”、“超人战士”不再是科幻名词,当高科技仿生装备走入临床医学,我们不得不面对一个仿生人2.0的时代。现在的问题是,怎样才算半人、机器人、仿生人或超人?或者我们可以反过来问——怎样才算纯粹的人?
“人眼摄像机”惹争议
罗布·斯宾塞的一只眼睛在童年时的一次事故中失明。2008年,他宣布将在假眼内安装一个微型摄像机。如今,他离实现这一计划只有一步之遥。斯宾塞说:“制造这个(摄像机)是个既耗钱又费事的过程,幸运的是我们找到了合适的人选,现在样机已经面世。”
斯宾塞是加拿大多伦多一名纪录片导演,他希望将来用假眼中的摄像机拍摄电影,并亲自体验“记录影像和视频的摄像机是如何和活生生的人互动”。斯宾塞将这一设想称为“EyeBorg计划”,这是人体和机器相互融合的最新例子。此前,半人半机器的结合体通常出现在科幻小说或电影当中。
即将安装的摄像机从某种程度上来说仍属于传统意义上的仿生学范畴。不过手术后,他的视力不会改善,相反,视网膜将遭到严重损害,眼球也被假眼替代。正因如此,斯宾塞的计划引起外界一片争议。因为他在周围人意识不到的情况下拍摄对方的生活,可能侵犯隐私。
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仿生设备越植越微型
对于其他视网膜未遭完全破坏的盲人来说,加州公司“重见光明”提供了一条解决之道。
该公司研制的仿生眼能帮助部分盲人恢复一定视力。该设备仍处于临床试验阶段,包括一个安装在一对镜片上的摄像机,捕捉到的图像信号经植入视网膜内的电极传送到大脑。该公司称,迄今已为世界各地21位视网膜退化的盲人安装了该设备。
近年来,技术进步催生了大量更小巧、性能更强大的仿生电子设备。人们对仿生学设备的理解出现了巨大的观念转变,逐渐由以往的体外辅助设备过渡到体内植入部件。詹姆士·盖里在《身体电子学:新仿生感官的解剖学》一书中指出,自洞穴人时代起,人类就尝试用科技改善各项感官能力。盖里将仿生学宽泛地定义为任何能扩展、修复、增强人类自然感官能力的设备,包括为聋哑人提供听力帮助的人工耳蜗,以及供人们用手机通话的无线免提装置。
“意念控制”成现实
科学家一直在努力研究“意念移物”的可能性,并取得重大进展。
1999年,德国蒂宾根市的医生宣称,他们通过在大脑内安装电极的方式,令两名有严重运动神经疾病的瘫痪者利用机械手臂在电脑上打出了一个句子,而患者只需在大脑中想象他们如何移动手指即可。
2008年,美国科研人员在两只恒河猴肩部分别装上机械臂,并在其脑部运动神经皮层植入电极探针。科研人员用精密的电脑软件接收猴脑的指令,传送给机械臂,指挥机械臂完成动作。两只恒河猴很快适应了机器臂。其中一只猴子在两天后开始用机器臂抓取食物,另一只猴子也在13天后做到了这一点。它们的动作十分流畅。科研人员认为,猴脑“指挥”机械臂实验为残疾人安装仿生肢铺平了道路。
无论是视网膜植入、由意念控制的仿生肢还是植入大脑的电极,都只不过是下一代仿生技术的简单例子,它们的推广应用将加速人体和机器的一体化进程。
人机一体重现“超人”
米盖尔·尼可利斯是美国杜克大学医学中心神经学专家,过去10年一直研究大脑活动和仿生设备之间的关系,这一研究领域被称为“脑机接口”。尼可利斯希望这一领域的突破能催生下一代由意念控制的仿生肢。他表示:“我们希望帮助那些无法向大脑和肌肉组织发送命令的残疾人恢复行动的灵活性。”
尼可利斯认为,“脑机接口”最终将帮助四肢瘫痪者和脊椎神经受损者重新获得行动能力。尼可利斯参与了一个被称为“重新行走”的全球项目,他和其他科学家一起开发了一种内置微型芯片的“体外盔甲”,四肢瘫痪者的大脑可以直接与芯片控制的盔甲进行交流,发出控制信息,从而重获行走能力。
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人体这样再生
大脑弥补术
美国南加州大学西奥多·伯杰教授研制出一种计算机芯片,可替换大脑海马状突起(主要由灰白质构成,负责暂时记忆能力和空间理解能力)。如果海马状突起经常受伤,会导致阿兹海默症和中风。
人造心
2008年,法国医生阿兰·卡朋提埃教授运用导弹科技,研制出世界上第一颗完全可移植式人造心脏。人造心利用通常用于导弹上的电子感应器控制心跳和血液流通,能几乎完美地仿照人类的心跳模式,且外表覆盖有经特殊组织以避免引起排异反应。人造心唯一的体外部分是一个有5小时燃料使用期限的电池,整体重约1公斤。
“仿生耳”
2007年,英国两岁男童约苏亚·亚历山大植入一对由前NASA工程师发明的“仿生耳”,用22根耳蜗电极代替了耳朵中失效的上万个耳蜗毛细胞,从而奇迹般地重获听觉。
新海绵体
2006年,美国威克森林大学的安东尼·阿塔拉带领的研究小组成功地培育出新的器官海绵体,并完成对雄兔的移植手术。一个月后,雄兔就可以恢复正常的性生活。
再生骨
2005年,美国加州大学洛杉矶分校研究人员用一种特殊设计的蛋白质激发一种叫做“UCB-1”的特殊类型细胞的生长。目前,这种蛋白质用于生长新的骨骼,能够融合和固定椎骨部分,减轻一些患者严重的背部疼痛。
人造细胞“药丸”
美国宾夕法尼亚州大学生物工程学教授丹尼尔·海默研制出了一种人造细胞“药丸”,它是由聚合体制造而成,可随白血细胞进入人体组织,直接送递药物至人体所需的部位,包括癌变部位。
“塑料血”
2008年,英国研究人员研制出一种血液替代品,命名为“塑料血”,因为它由可携带铁原子的塑料分子构成,可以像血红蛋白那样把氧气输送至全身。“塑料血”有效期长,便于保存,可以给任何一名患者注射而不用考虑血型,但不能永久替代静脉中自然流动的血液,因此被输血者必须尽快再次输入正常血液。
电子舌
美国得克萨斯州大学计算机和电子工程学教授迪安·尼柯克带领的研究小组研制出电子舌头。电子舌使用微球体、微型传感器分析液体和提取其中的化学成分。由于味觉太敏感,这种电子舌头主要由想研发微妙口味的食品公司使用。
可穿戴的人造肾
目前最新研究的可穿戴人造肾改变了肾病严重者每天数小时依赖透析分离装置的痛苦。美国加州大学洛杉矶分校的马汀·罗伯茨和大卫·李研制<
