很多個早晨，丹尼·克勞德醒來后會將一只機械拇指綁在她的一只手上，然后開始工作：她會仔細研究大量神經(jīng)科學數(shù)據(jù)，為新的假肢裝置勾畫想法，并思考如何賦能人體?？藙诘率莿虼髮W可塑性實驗室的專家，該實驗室研究的是輔助設備神經(jīng)科學。

圖源：《麻省理工科技評論》

同時她也創(chuàng)造假肢，這些假肢往往超出了傳統(tǒng)的功能和美學界限。她的設計包括一個透明的丙烯酸前臂假體，內(nèi)置節(jié)拍器，與佩戴者的心臟同步跳動，手臂由樹脂、拋光木材、苔蘚、青銅、黃金、銠和軟木等制成，這些部分都可重新排列。

克勞德目前這個能幫助她完成工作的項目，是一個“第三拇指”，任何人都可以使用它來增強自己的抓力。該柔性裝置由電機驅(qū)動，并使用穿著者鞋子中的壓力傳感器進行控制。志愿者們學會了用它擰開瓶子、喝茶，甚至彈吉他。她希望有一天，拇指（以及類似的設備）可以幫助從工廠工人到外科醫(yī)生的每個人更高效地完成任務，減輕自己身體的壓力。

傳統(tǒng)上，假肢設計師一直在尋找人體的靈感。假肢被視為對缺失身體部位的替代品，超現(xiàn)實的仿生腿和手臂是圣杯。多虧了《星球大戰(zhàn)》這樣的科幻系列，這樣的設備仍然牢牢地控制著我們的集體想象。不管是好是壞，他們塑造了大多數(shù)人對假肢未來的設想。

但克勞德是“替代性假肢運動”的一名成員，這是一種不同于傳統(tǒng)的輔助技術。她和她的同事們沒有制造能模仿“正常”手臂或腿外觀的裝置，而是創(chuàng)造了可以像觸手一樣蠕動、發(fā)亮甚至發(fā)光的夢幻假肢。其他非常規(guī)假肢，如跑步者喜歡的刀片腿，都是為特定任務而設計的。設計師們相信，這些設備可以幫助假肢使用者重新控制自己的形象，讓自己感覺更有力量，同時消除殘疾和肢體差異帶來的一些恥辱感。

但是，即使替代性假肢越來越受關注，他們也被一個令人不安的事實所籠罩：只有一小部分人能用得起假肢。在一個許多人想要假肢卻買不起的世界里，擁護者們正在尋找一個可獲得性、風格和實質(zhì)性重疊的中間地帶。

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01

傳統(tǒng)假肢的局限

假肢是一種古老的、非常人性化的器械。已知最早的假肢來自古埃及：兩個雕刻的腳趾，其中一個綁在木乃伊的右腳上，并帶有明顯的帶繩涼鞋痕跡，它可以追溯到2500年至3000年前。

古代人制作和佩戴假肢的原因有很多，有些是實用的，有些是精神的，有些帶有能人的邏輯。大多數(shù)設計都是為了融入其中，但也有一些有意脫穎而出。當羅馬將軍馬庫斯·塞爾吉烏斯·西盧斯在第二次布匿戰(zhàn)爭中失手時，據(jù)報道他下令更換鐵制。至少一名中世紀意大利男子似乎用刀代替了他的手。

衛(wèi)斯理大學性別研究教授維多利亞•皮茨•泰勒曾在文化、醫(yī)學和科學領域研究過身體修飾，她認為定制假肢的沖動是有道理的。“無論我們對我們的身體做什么，我們都不是在社會真空中對他們做的。”她說。退伍軍人可能希望通過對其服役的實物致敬來表達自己的身份，而藝術家可能希望嘗試顏色和圖案。

在皮茨•泰勒看來，社會上的每個人都應該通過理發(fā)、穿特定的衣服等方式來改變自己的身材。她說：“當我們能夠找到方法來改變我們的身體，以反映我們的情感和自我意識時，感覺真的很好。”

殘疾人權(quán)利運動與1960年代的民權(quán)和酷兒解放運動一起在美國興起，幾十年來一直在推動更廣泛的假肢接受。早期的活動人士走上街頭時只戴著一些小裝置，比如分開的鉤子（或者根本沒有裝置），而后來的活動人士則把閃閃發(fā)光的迪斯科球鏡粘在假肢上。“我的想法是：我不會改變我的身體以適應傳統(tǒng)標準。”加州大學圣地亞哥分校的殘疾和設計歷史學家大衛(wèi)·瑟林說。

但現(xiàn)代醫(yī)療體系的建立并沒有考慮到自我表達或身份認同等因素。今天，當大型醫(yī)療器械公司設計輔助技術時，他們?nèi)匀唤?jīng)常從“治療”的角度來研究，這種方法被稱為生物醫(yī)療。

皮茨•泰勒說：“生物醫(yī)療的目的是使身體正常化。”其目的是生產(chǎn)一個盡可能接近“理想”的身體，而在西方醫(yī)學中，理想通常是白人、性別化的和健全的身體。

這些優(yōu)先事項導致了長期的無效或不舒服的假肢，這些假肢不能真正滿足個人的需求（更不用說與他們的自我感覺保持一致）。例如，假手通常只有三種尺寸——“男性”、“女性”和“兒童”。然而很多人需要的尺寸都與這些測量范圍有出入。

這種有限的選擇可能會在他們的假肢和生物四肢之間造成尷尬的不匹配。對于有色人種來說，選擇一種假肢設備可能會更加不協(xié)調(diào)，因為一些假肢制造商通常只向診所和醫(yī)院分發(fā)少數(shù)幾種膚色選項。

克勞德說，假肢使用者也不是一個整體。個體具有獨特的觸摸敏感度，這取決于他們殘余肢體中神經(jīng)的集中程度，以及他們是否體驗到幻肢感覺。這些因素會極大地影響他們接受假體的意愿和能力，假體必須緊密貼合在這個敏感區(qū)域。

例如，一個天生有肢體差異的人可能會有與截肢者截然不同的經(jīng)歷。在出生以后的生活中失去一條腿的人可能會在佩戴輔助設備中找到安慰。但是，許多天生缺胳膊的人都非常擅長用殘肢完成日常任務，以至于笨重的假肢會礙手礙腳。

朱爾斯·阿馬爾是實用型假肢設計的先驅(qū)，他曾為第一次世界大戰(zhàn)中失去四肢的士兵制作了假肢。例如，阿馬爾病人提供了用鉗子作為終端的四肢，目的是讓那些陷于困境的年輕人重新融入“富有成效”的社會。據(jù)大多數(shù)報道，他的方法奏效了，許多獸醫(yī)能夠在農(nóng)場和工廠找到工作，盡管阿馬爾的一些同時代人對剝削殘疾工人表示擔憂。

如今，假肢使用者可以安裝更高科技的解決方案，比如將殘余肢體肌肉的電信號轉(zhuǎn)換為運動的肌電裝置——機動肢體。但許多人選擇放棄這些復雜的機器人般的四肢，轉(zhuǎn)而選擇像阿瑪這樣的更專業(yè)的設備，例如運動刀片腿或具有可更換末端的身體動力“活動臂”。

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02

作為“高級時裝”的非傳統(tǒng)假肢

很長一段時間以來，醫(yī)療器械發(fā)展的一個假設是，符合大腦預期的假肢天生更容易操作。劍橋大學認知神經(jīng)科學教授塔瑪·馬金表示：“當我們思考化身時，我們想到的是與我們的身體模板接近的東西。”他與克勞德密切合作，研究大腦如何適應與假肢的接觸。馬金的研究證實了假肢使用者長期以來的直覺：我們的大腦實際上非常靈活，能夠適應新的肢體。

假肢似乎占據(jù)了“物體”和“自我”之間的空間。在2020年發(fā)表在PLOS Biology上的一篇論文中，馬金的實驗室在fMRI機器中掃描了假肢使用者和非假肢使用者的大腦，以觀察大腦中的特定區(qū)域?qū)僦拇嬖谌绾畏磻?。研究人員最初預計，無論人們使用人工手臂、有血有肉的手還是日常工作的工具，都會看到類似的模式。但事實并非如此。

“假肢不像手，”馬金說，“但它們也不像工具。”相反，它們似乎觸發(fā)了一種獨特的神經(jīng)信號，既不是手，也不是工具，而是一種以前未知的東西。這些模式在不同的用戶中是一致的，這表明大多數(shù)人可以很容易地適應各種各樣的假肢配置，只要該設備在他們的日常生活中仍然有用。

看起來不像傳統(tǒng)四肢的下半身假肢正在慢慢獲得更廣泛的文化接受，尤其是在體育領域，像艾美·馬林斯和布雷克·利珀這樣的知名運動員幫助將跑步刀片拋到聚光燈下。但失去上肢的人仍然面臨著社會壓力，需要佩戴高科技的五指仿生裝置，無論它是否適合。

并非每一個非傳統(tǒng)的假體都是為功能而設計的，有些是“高級時裝”。出生于拉脫維亞的藝術家維多利亞·莫德斯塔長期以來對科幻小說和復古未來主義美學著迷。當她開始戴假肢時，她決定完全放棄傳統(tǒng)的模具。她說：“對我來說，這是一種奪回控制權(quán)并改變敘事的方式。”

莫德斯塔的左腿在出生時受傷，導致多年的手術和醫(yī)療并發(fā)癥。她在20歲時接受了選擇性截肢手術，并表示這種情況幾乎立即得到緩解。

在手術之前，她就開始想象自己的假肢。手術后，她與湯姆·威克森和索菲·德·奧利韋拉·巴拉塔合作，發(fā)起了一項名為“另類肢體項目”的設計計劃（克洛德也是該項目的成員），將她的一個愿景變成現(xiàn)實：一個鑲嵌著寶石的下肢，靈感來自安徒生的經(jīng)典童話《白雪女王》。“我的腿從無期徒刑變成了愛和欲望的對象。”她回憶道。

從那時起，莫德斯塔，一位音樂家、模特和自稱的仿生流行藝術家，幫助許多未來派的肢體活了起來。你可以看到她在勞斯萊斯的促銷活動中，她的腿上放著雅各布的梯子，小腿上有電??；穿著鍍鉻股骨在跑道上行走；用金屬觸手般的腿在微重力中漂浮。在她2014年的音樂視頻《原型》中，她展示了她最具標志性的造型之一：刺腿，一把黑曜石匕首。她說，她的設計是在夢中出現(xiàn)的。

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控制假肢的外觀有助于莫德斯塔完全擁抱自己的身體，她認為這種自我表達應該是每個人都能得到的。她說：“你應該不僅能嘗試你的衣柜，還能嘗試你的四肢，你的力量，你的一切。”盡管可及性在緩慢提高，但她認識到，對于全球許多人來說，定制假肢還不是一種選擇。

假肢價格昂貴。即使有很好的保險，假肢的成本也可能從5000美元到80000美元不等，這取決于它的復雜性。更重要的是，四肢的部件在磨損時必須更換，這需要額外花費數(shù)千美元——僅膝關節(jié)就要花費3萬美元。加州大學伯克利分校的科技作家兼博士候選人布里特·H·楊說：“有些保險會覆蓋其中的一部分。”但大多數(shù)供應商“不會覆蓋很大一部分”。

而且這是沒有任何美學定制的。例如，假肢制造商Ottobock的在線商店提供了比診所更廣泛的膚色。密歇根州的認證假肢技師尼古拉斯·哈里爾表示，這些選項對用戶來說很有吸引力，就像設計師的油漆樣本一樣，但只能在線使用的色調(diào)必須是定制的，通常不在保險范圍內(nèi)。

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，全世界只有約10%的肢體喪失患者能夠使用假肢。不同人群的需求并不相同。楊認為，人們應該能夠在不打劫銀行的情況下就能購買或維護任何一種他們需要的假體。她說：“我們對假肢的最大影響不是新的設計方法，而是醫(yī)療器械改革。”同時，她補充道，我們不應該回避嘗試改進假肢的設計可能性。“作為一項人權(quán)，人們需要在自己的身體里感到舒適。”她說。

假肢行業(yè)的改革是一項多方面的工作，涉及改善準入、開發(fā)適合任何人使用的設備，以及確認基本尊嚴。“這不僅僅是功能或美學，”瑟林說，“理想情況下，兩者都應該兼顧。”

事實上，仿生義肢和機械外骨骼在近幾年有了很大發(fā)展，在康復醫(yī)療等領域的應用越來越廣泛。與此同時，除了在外型和功能上加以豐富之外，人體假肢也被融進越來越多的智能要素，成為綜合多門學科知識的技術，其發(fā)展也備受市場關注。

比如，結(jié)合了生物學、機械工程、電子學和力學的“生物機電一體化”技術，早在2005年就入選《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術”。生物機電一體化設備，是一種借助生物信號，通過生物體和機器人之間建立的交互接口實現(xiàn)智能交互的一種仿生機器人類型?！堵槭±砉た萍荚u論》認為，生物機電一體化設備將給人類帶來無限的可能性，因為它能夠替代人體器官和四肢的功能。

人類歷史上，借助科學技術超越自身局限是貫穿始終的主題，在過去20余年里，《麻省理工科技評論》也收錄了多項關于人類實現(xiàn)自我突破的技術。自創(chuàng)辦以來，《麻省理工科技評論》始終關注對人類社會發(fā)展有著重大價值的前沿科技，如今“全球十大突破性技術”榜單也已伴隨我們走過22載光陰，超200項的突破性技術正如一部前沿科技發(fā)展史，記錄了時間長河中那些閃閃發(fā)光的技術靈感和科技突破。

2022年，《麻省理工科技評論》攜手DeepTech推出圖書《科技之巔：全球突破性技術創(chuàng)新與未來趨勢（20周年珍藏版）》，該書系統(tǒng)性地梳理、總結(jié)了過去20年來由《麻省理工科技評論》發(fā)布的200余項“全球十大突破性技術”，按照“生命科學、信息工程、資源與能源、工程制造、智慧生活”五大領域分別進行剖析，同時邀請學術、產(chǎn)業(yè)、資本界權(quán)威對一些領域技術的特點、產(chǎn)業(yè)應用現(xiàn)狀、未來發(fā)展趨勢以及投資潛力進行了深度解讀和專業(yè)點評，以期為各界人士提供了解各學科領域、洞察科技發(fā)展、發(fā)掘投資商機的最佳途徑。