这可不是科幻：未来我们将被科技全副武装

腾讯数码讯（文心）据Wareable网站报道，数千年来，人体器官假体一直有各种形状和形式。但直到数十年前，它们常常让用户感到不舒服，而且很难被用户所控制，看起来也不那么美观。

目前，由于医学、机器人技术和神经科学的进步，人类已经开发出许多仿生人体器官，这些仿生人体器官——从仿生眼到人工肾脏，再到通过大脑控制的机械腿——能够真正改变那些最需要它们的人的生活。

最先进的仿生器官往往是手臂和腿，因为它们是最容易开发的，而且对它们的需求也最大。但在过去数年中，科学家们开发出了具有完全作用的仿生人体器官，它们能够提供感觉反馈（如仿生耳）以及胰腺和肾等仿生器官。

将仿生领域的事实与科幻分开

许多这些仿生人体器官尚处于开发的早期阶段，距离用于需要它们的人群还很遥远。这是因为还有各种挑战需要解决，其中不仅仅是这些仿生人体器官使用的材料，还包括如何使它们与人体其他器官、组织融为一体，而不会发生排异反应。另外，如何使仿生人体器官与人体的神经系统相连，使它们能像其他器官和组织那样接受大脑指挥也是一大难题。

另外，利用科技强化我们的身体，还存在财务、伦理、精神和政治方面的影响。但是，当技术听起来如此令人兴奋，充满希望，像机械手、机械臂，甚至我们的整个身体都将得到技术强化时，很容易忽略所有这些担忧。

纽卡斯尔大学生物与环境工程专业主任启亚·纳扎鲍尔（Kia Nazarpour）告诉Wareable，“公众对仿生学的认知与仿生器官的现实有很大不同。 “这要归咎于科普作家和研究人员以科幻导向的方式展示他们的作品，以增加宣传效果。”

考虑到这一点，Wareable收集了一些最有趣的仿生学科技发展，其中既有能改变我们生活的技术，也有成本低廉但有效的技术。

仿生眼

自上世纪80年代初以来，科学家和研究人员一直在开发仿生眼原型产品。目前，没有足够精巧的人造眼球，能简单地替换人类的眼球。相反，目前存在的是所谓的视网膜植入物或视网膜假体。一些公司，包括美国的Second Sight和德国的Retinal Implant，一直在不懈地测试智能镜头和大脑植入物组合，期望能不同程度地恢复盲人患者的视力。

Second Sight在仿生视觉领域的最新一款产品，是被称作Orion的系统，它包含有安装在用户眼镜上的微型视频摄像头。Orion可以通过一系列电脉冲发送图像，图像以无线方式被发送到位于患者视觉皮层表面的一个电极阵列。

Orion尚未向公众推广，但早期的试验表明，该系统可以使患者恢复对光线的感知。通过绕过视网膜和视神经，该系统可以帮助由于癌症、外伤、青光眼或糖尿病性视网膜病等原因而完全失明的患者，在一定程度上恢复视力。

还有许多其他的仿生增强功能可以使我们的眼睛受益，但它们更多地着重于在眼球前方而非后面“做手脚”。

一家名为Acumetics Technology Corporation的公司，一直在测试一款仿生镜头。这个仿生镜头的设计目标是取代我们眼睛中的“镜头”。那些装有新的仿生镜头的人，视力将会大幅提高，包括完美的视力——即使距离较远也是如此。该公司还希望随着时间的推移增添更多未来范儿的功能，例如直接在患者的眼睛上显示智能手机屏幕。

尽管这些好处中的一部分，是为了增强目前视力没有任何问题的人的视力，但也有望大大改善那些患有与晶状体直接相关的眼睛疾病——例如白内障或青光眼——患者的视力，。

Hero Arm仿生手臂

过去数年里，大量的仿生手臂都成为头条新闻，其中最引人注目的就是Touch Bionics的i-Limb Ultra。但是，由于不同原因引起Wareable注意的一款产品，是来自Open Bionics的Hero Arm，因为这款产品专注于为真正需要它的人群提供先进、轻便和低成本的假肢。

据Open Bionics称，Hero Arm的目标是比其他多手指仿生手臂便宜三倍。对于许多人来说，特别是发展中国家的人来说，这仍然太昂贵了，不过这是向正确方向迈出的坚实一步。

Hero Arm本身是定制的，尺寸可以适合年龄低至8岁的截肢患者。虽然它比其他仿生手臂要便宜得多，但许多最重要的功能都位于仿生手臂内部，包括用于检测肌肉运动的感测器，让用户能控制手臂，以及提供反馈信息所需要的灯光、声音和振动，全部重量不足1公斤。

更重要的是，Hero Arm是在未来几个月内将被广泛销售的数款先进的仿生手臂产品之一，它已经在美国和加拿大接受测试。

仿生指尖

尽管现在有比以往任何时候都更先进的仿生手和手臂，但难以复制的是我们的触觉。

像Hero Arm这样的假体，可以通过使用灯光和振动提供一些触觉反馈，但实际上，在人的大脑中复制这种触觉是一项更大的挑战。

早在2016年，瑞士联邦理工学院（EPFL）和意大利SSSA（Sant"Anna高级研究学院）的科学家，就成功地为截肢患者安装了仿生指尖，使他能够感受到物体表面的粗糙和光滑。

仿生指尖连接到通过手术植入其上臂神经的一系列电极。因此，当他的指尖移动过一个粗糙的表面时，内部的感测器能够产生一个电信号，然后被转换成一系列电信号，以“模仿”神经系统的语言。

仿生护膝

当然，膝盖听起来可能不像是最令人兴奋的仿生人体器官，但是有大量的人患有膝盖疾病，因此，它可能是需求量最大的仿生器官。

由Spring Loaded开发的仿生护膝，不是一个会唱歌、会跳舞的机器人的膝盖。相反，它的有效性在于其简单性，它利用人体自身的体重和动作来提供动力。当用户弯曲膝盖时，它会储存能量，在将腿伸直时，它把能量作用于用户腿部。

Wareable表示，这个过程听起来很简单，但试验显示，这一仿生护膝可以减少64％的膝关节负荷。它有多种用途，从减轻疲劳和防止轻微疾病的伤害，到减轻疼痛，显著提高那些患有更严重、长期膝关节疾病的患者走动的能力。

Spring Loaded市场总监基思·戈登（Keith Gordon）向Wareable表示，“我们的团队从飞机起落架中获得灵感，开发出一种独特的铰链机构，由微型液体弹簧驱动，减少了膝盖上所有三个腔室的受力，同时提高了它们的强度。”

戈登解释说，“我们的技术，通过重新引导佩戴者自身身体产生的能量，在关键时刻提供帮助，从而克服了诸如外骨骼等需要外部供电的替代品，所面临的许多与价格和便利性有关的挑战。”

虽然仿生护膝不是最科幻的科技，但它的设计比其他解决方案更实惠和方便，这对改善大多数人的生活至关重要。

脑机界面

有新的四肢和眼睛当然很好，但如果它们不能与大脑以恰当的方式连接起来，它们给人的感觉会不自然，不能向截肢患者或有某种疾病的人提供他们所需要的行走能力和感觉。

这就是脑机界面的用武之地了。简而言之，脑机界面（BCI）是增强型大脑或连网的大脑与外部设备之间的通信通路。

建立脑机界面（也称为神经假体），是创建与大脑相适应的假肢的核心，它使用户能够用假肢感受（或看到、触摸、闻或品尝）周围的世界——就像他们会用自己的肢体或器官感知世界一样。

Wareable与卡内基梅隆大学神经基础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们是我们身体的一部分一样活动进行了交流。

他解释说，“我们使用脑机界面来研究学习问题。我们发现，如果有足够的时间，我们可以教会它们产生全新的神经活动模式。”

新的神经活动，是使新增添的仿生人体器官接受大脑控制的核心元素。这些电神经信号可以说服大脑相信，新增添的仿生人体器官是身体的一部分，使人能指挥仿生器官动作，有时甚至能感受周围的世界。

沙斯向Wareable表示，“我们也在研究一种我们称之为"神经信号稳定剂"的技术，它可以降低并可能消除重新校准人机界面的需求。”

虽然许多其他研究人员已经在人的大脑和假肢之间建立了脑机界面，但这种联系往往是短暂的，或者无法按照人们日常需要的方式运行。

沙斯说，“每一个脑机界面都需要进行校准，这是一个确切地指定神经信号如何转化为设备动作的过程，记录的神经信号的不稳定性会导致界面停止工作——有时只能正常运行短至数个小时——直到设备重新校准。这会耗费大量时间，我们正在研究一种可以从不稳定记录中提取稳定信号的方法，从而消除重新校准脑机界面的需要。”

3D打印心脏

生物打印是一种让科学家和医学专业人员使用3D打印技术“打印”细胞和生物组织的过程。在过去数年中，研究人员已经使用生物打印技术“制造”了许多人体器官——其中包括甲状腺和胫骨替代物。

其中最令人印象深刻、能改变人生的例子之一，是“制造”3D打印的心脏，或者更准确地说一块心脏细胞。来自澳大利亚心脏研究所（HRI）的一个研究小组，已经开发出一种从患者皮肤获取细胞，然后利用它们产生干细胞的方法。干细胞可以继续发育成心脏细胞。

心脏病发作后，这块细胞贴在患者的心脏上。这些细胞会真正跳动，表现得像一颗真正的心脏，这使它们能够修复心脏病发作或心脏骤停所造成的一些损伤。

生物打印，特别是这类复杂器官的生物打印仍处于起步阶段，需要很长时间才能大面积推广。正如读者所预料的那样，获取皮肤细胞，培养干细胞，并“打印”一些新的心脏细胞的过程是昂贵的。

展望科技给我们带来的美好未来

我们很容易被部分仿生技术的发展所冲昏头脑。我们不要幻想着拥有像卢克·天行者（Luke Skywalker，《星球大战》系列电影中的重要角色之一）那样的手，或者仿生眼能给我们带来完美视力。纳扎鲍尔警告说，仿生技术的发展仍然处于早期阶段，“关于仿生器官能具备哪些功能，或不会具备哪些功能，目前还没有充足的证据。在开发药物时，我们在多个临床试验中测试其各种版本，在仿生学中，试验仅局限于数名参与者。”

Wareable称，虽然有许多障碍需要克服，但认为仿生器官不会改变全球各地人们生活的看法，是短视的。 沙斯表示，“我对这个领域的未来感到兴奋。我们看到了更多的临床试验，人们开始着手解决制造带有感知功能的仿生人体器官所面临的真正难题。”

像Wareable与之交谈过的许多其他专家一样，沙斯重申，现在的主要障碍之一是财务支持。他说：“使这些设备用于临床治疗所需要的，就是继续向科研机构提供资金。”

重要的是，财政支持和发展不应该只投入令我们兴奋的项目中，也应当投入那些会带来最大改变的项目中，这是伦敦皇家自由医院整形外科医生诺伯特·康（Norbert Kang）的观点。

诺伯特·康解释说，“截肢患者，尤其是多发损伤患者，并没有得到太多的时间，而且并非总是最受重视。这意味着，在政府或社会最高层，没有人代表他们的利益。 因此，如果说有什么需要改进的话，那就是相对而言不起眼但是必不可少的的态度和财务支持。。”

来源：Wareable