深度

失去雙腿的登山家,在為人類研發更快、更穩、更省力的「科技腿」

「人的肉體會隨着時間的流逝而老去、衰竭。科技卻恰恰相反,始終在不斷升級。」他相信,「健全」和「殘疾」的定義會在未來相差無幾。


休·赫爾(Hugh Herr)是麻省理工學院的仿生學教授,被《時代》週刊評為「仿生學時代領袖」。圖為2016年10月21日,休·赫爾出席在西班牙舉行的阿斯圖里亞斯女親王獎。 攝: Carlos R. Alvarez/WireImage
休·赫爾(Hugh Herr)是麻省理工學院的仿生學教授,被《時代》週刊評為「仿生學時代領袖」。圖為2016年10月21日,休·赫爾出席在西班牙舉行的阿斯圖里亞斯女親王獎。 攝: Carlos R. Alvarez/WireImage

「我的膝蓋以下完全是人造的——鈦、碳、硅、12個微型電腦、5個傳感器。我可以隨意調節我的身高,從5英尺(約152釐米)到8英尺(約244釐米)。當我情緒低落、需要提振信心的時候,就讓自己高一點;志得意滿的時候,就矮一點,畢竟也要給競爭者一點機會嘛。」這是麻省理工學院(MIT)現代仿生學者休·赫爾(Hugh Herr)的經典幽默。

在MIT,赫爾所在的媒體實驗室(Media Lab)被認為是酷中之酷的地方。漂亮的六層內外玻璃牆裝點的大樓裏,科學家們致力於將各種前沿科技轉化為成果,歎為觀止地改變這個世界。因為17歲那年的一場事故,赫爾的雙腿從膝蓋以下被截肢。用通俗的社會稱謂來說,他是一名「殘疾人(disabled)」——這是他最為厭惡的稱呼。這手術之後的35年裏,他不斷探索,使得「健全」(able bodied)和「殘障」(disabled)這兩個大相徑庭的定義之間的差異日漸模糊。

赫爾因教學和科研極為忙碌,通常把自己的時間表精確到分秒,他見到我的時候只是微微抬了一下眼皮,惜字如金:「不用寒暄,坐。」

「今天的我6英尺2英寸高(大約188釐米),比原有的身高嘛,高了那麼一點。」談及自己的身高和雙腿,他的臉上才露出一絲笑意。

休·赫爾示範可以根據心情調整義肢的高度,「有時高,有時矮,當我情緒低落、需要提振信心的時候,就讓自己高一點;志得意滿的時候,就矮一點,畢竟也要給競爭者一點機會嘛。」

休·赫爾示範可以根據心情調整義肢的高度,「有時高,有時矮,當我情緒低落、需要提振信心的時候,就讓自己高一點;志得意滿的時候,就矮一點,畢竟也要給競爭者一點機會嘛。」圖:受訪者提供

夢想挑戰垂直世界的少年

赫爾1964年出生於賓州一個中產家庭,和兩個哥哥從小就被父親「放養」成了戶外運動的好手。6歲開始,小小的赫爾就開始了對於垂直世界的探險,並且埋下了「成為全世界最頂尖的攀岩運動員」的志向。

十幾歲時他已經開始不繫繩子攀岩,第一次嘗試登紐約州的雄格姆山(Shawangunk)就一舉成功,在那之前還沒有成年人做到過。少年赫爾很快就在攀岩圈子裏小有名氣了。他後來的好哥們傑夫·巴斯澤(Jeff Batzer)第一次見到他的時候,都有些不敢相信自己真的見到了偶像,兩人由此一見如故。

1982年1月,17歲的赫爾和20歲的巴斯澤出發前往位於新罕布什爾州的華盛頓雪山(Mount Washington)——這座海拔6288英尺(約1917米)的險峻山峰是美國東北部的屋脊。正值隆冬,華盛頓雪山白雪皚皚,但征服冰面對於兩個年少氣盛的攀岩者來說是莫大的誘惑。

起初,雪在下,但不算大,風在刮,但並不兇,兩個人樂在其中。

僅僅十幾分鍾之後,狂風突至,氣温驟降,能見度越來越低。兩人只有一臂之距,已經看不清彼此的輪廓了。他們停止了交談,但依然沒有放棄前行。此時他們已經身處5000英尺的高度,距離峰頂只剩下不到20%的距離了。

然而很快,暴風雪使得視野一片茫茫。兩個人不辨方向,在距離大本營反方向的雪山深處越走越遠。當看到已經冰凍的皮博爾河時,他們做出了事後被證明錯誤的決定——從河面爬到對岸的開闊地方。

接下來的過程中,赫爾掉進了冰窟窿,齊腰身沒入刺骨的冰水之中。在終於奮力爬上冰面之後,最寶貴的體力也消耗殆盡。

當黑夜降臨時,兩個年輕人已經沒有力氣移動了。彼此擁抱着取暖,體温支撐着他們度過了三個夜晚。當又一個白晝到來,他們已精疲力竭、幾近絕望。「我們當時想,也許早一點死去會比較好。」

那個中午,巴斯澤已連爬行的力氣都沒有了,而赫爾全身麻木,連發出聲音都很困難。就在死神即將降臨的時候,巴斯澤看到了一個女性的身影——有人發現了他們的痕跡,趕了上來。很快,他們被軍用直升機救出,送到附近的醫院搶救。

此時的赫爾雙腿已被嚴重凍傷,手術也無法恢復血液循環,傷口的壞疽虎視眈眈,隨時可能侵入肌體其他部分。醫生們的努力都告以失敗之後,赫爾的雙腿從膝蓋以下被截肢了。而巴斯澤也失去了一條腿、一隻腳、一隻手的大拇指和另一隻手的全部手指。

赫爾時常展示他從手術中醒來之後的那張照片。年輕的他坐在床上,白色被單覆蓋着已不存在的「腿」。 他記得自己感到無比沮喪和震驚,因為截肢位竟然那麼高,自己的腿變得那麼短。

他還記得自己情緒變得非常糟糕,瀕臨崩潰:「每天都哭,持續了好幾個月。」

「我理解,」我回答。

「不是為了我自己,」他說。

就在赫爾和巴斯澤被困雪山的時候,一批救援志願者出發上山搜尋他們。其中一個名叫阿爾伯特·道爾(Albert Dow)的28歲年輕人被雪崩擊中,當場遇難。後來赫爾在媒體上看到了道爾的照片,得知他當時正在籌劃婚禮。

巨大的負疚感成為了他對自己怒不可遏和鞭策激勵的雙重源泉。他很快意識到,不能自怨自艾,必須做一些有意義的事情。

「這些年你有和道爾的家人交談過嗎?」我問。

「有,他是個了不起的人。我生命的保全卻使得他付出生命的代價,我必須做一些對得起這生命的事情,才是對他最好的紀念」。

2008年,休·赫爾(Hugh Herr)在他的麻省理工學院假肢實驗室設計了下一代機動假肢,這也有助於推動神經科學研究和機器人技術的發展。

2008年,休·赫爾(Hugh Herr)在他的麻省理工學院假肢實驗室設計了下一代機動假肢,這也有助於推動神經科學研究和機器人技術的發展。攝:Tom A. Peter/Christian Science Monitor/Getty Images

成長為仿生學頂尖科學家

少年時代的赫爾是個地地道道的「學渣」。他曾將全部精力和熱情投身於攀岩,甚至沒有進入大學的打算,一心只想成為一流運動員。

在所有人眼裏,失去雙腿之後,他的攀岩生涯已經被判了死刑。

然而截肢手術僅僅五個月之後,他就回歸了。

在當時的初生代義肢的幫助下,赫爾又開始了攀岩,難度水準5.11——並不比事故之前他的個人記錄低多少。又過了幾個月後,他竟然又提升到了5.12。更神奇的是,義肢非但沒有成為他的負擔,反而給他的挑戰提供了空間,他開始了「發明創新」,時而給義肢添上木腳以更好地支撐,時而根據不同的山的地貌地形調整義肢的長度。

其他攀岩者給他起了個外號——「機械小子」。他很喜歡。

「你憎惡那時的義肢嗎?」我問。在我的想像中,手術之後初初戴上義肢的赫爾情緒應該相當複雜——那時的義肢並不舒服,而且會時時提醒他發生過的悲劇。

「更多是一種沮喪,它們那麼簡陋、糟糕、低科技含量」,於是,對於義肢的不滿成為了他的動力——創造出更好的義肢,幫助自己和其他遭遇類似的人實現成為優秀攀岩運動員的夢想。

這種驅動,使得赫爾決定進入大學學習物理學。他入讀了家鄉賓州的米勒斯維爾大學(Millersville University of Pennsylvania),在大學期間,他深深愛上了高等幾何、微積分,尤其是物理。在那之前曾自嘲「從未接受過數學教育」的他開始了從無到有的學習。「頭兩年相當艱難,我的智力重生就是在大學時代。」

赫爾常常喜歡跟人分享自己的一個笑話:剛上大學時,他想搞惡作劇,每天給自己的義肢增加一英寸,看看多久才能被人發現。結果直到他幾乎頂到天花板,一個同學才終於說:「你好像長高了」。

他開心地回答:「當然!大學就是讓人成長!」

這種成長甚至出乎他自己的意料。愛上科學之後,他逐漸減少了攀岩,把更多精力放在了學習和科研上,大學期間已經開始和賓州的義肢專家合作,26歲便已專利在手。大學畢業後,他在MIT拿到機械工程學碩士,又進入哈佛攻讀了生物物理學博士,之後再回到MIT做了生物醫學的博士後。2004年,他成為了MIT的仿生學教授,如今是媒體實驗室的領軍科學家,被《時代》週刊評為「仿生學時代領袖」。

曾經的「機械小子」如今成長為了機械天才。

他和近40人的科學家團隊從腳踝、膝蓋、關節開始研發,到仿生的肢體,這些人造人體部件的共同特點是:模仿人體的功能,但並不完全一致於人體的形態。「人們的審美標準一直都很單一,作為人總覺得人體的樣子才最美,千篇一律的樣子才算『美』。我希望人們能學會欣賞『機械之美』(machine beauty),而非只是『人體之美』(human beauty)」。

像人體,但比人體更好,這是赫爾的目標。他說希望有朝一日使用他研發的義肢的人們不必再穿着黑襪子、長裙或長褲參加party,而是大大方方露出義肢,「到時人們會說,太酷了!真美。」

因為17歲那年的一場事故,赫爾的雙腿從膝蓋以下被截肢。這手術之後的35年裏,他不斷探索,使得「健全」(able bodied)和「殘障」(disabled)這兩個大相徑庭的定義之間的差異日漸模糊。圖為攝於2014年的赫爾。

因為17歲那年的一場事故,赫爾的雙腿從膝蓋以下被截肢。這手術之後的35年裏,他不斷探索,使得「健全」(able bodied)和「殘障」(disabled)這兩個大相徑庭的定義之間的差異日漸模糊。圖為攝於2014年的赫爾。攝:Wendy Maeda/The Boston Globe via Getty Images

科技使人體永生

2013年波士頓馬拉松爆炸案發生的時候,赫爾正在西班牙遠足。當學生們告訴他事情經過,第一個進入腦海的念頭是,他比任何人都更清楚這些受害者將會經歷些什麼、需要怎樣的幫助。

在返回馬薩諸塞劍橋後,他見到了舞蹈演員亞德麗安娜·海斯利特(Adrianne Haslet)。爆炸之後,這個年輕姑娘從大腿中段失去了左腿。到病房探望過她之後,赫爾覺得自己必須要為她做些事情。

他和團隊成員將舞蹈演員舞蹈過程中用力的所有情況模擬和計算一年有餘,亞德麗安娜得到了專屬於她的義肢。2014年3月,在TED演講台上,這個失去了一條腿卻始終面帶美麗微笑的姑娘在爆炸案一年之後第一次翩翩起舞。現場觀眾全部起立鼓掌,不少人感動得淚流滿面。這段視頻在YouTube上的總點擊量超過1000萬,成千上萬條留言震撼於令人驚歎的科技和它改變世界的力量。

赫爾和亞德麗安娜所使用的產品名叫BiOM人造關節系統,由赫爾和他所領軍的生物機械學科學家團隊研發,2010年開始商業投產。這是市場上第一款完全模擬正常步速、正常新陳代謝、正常行走壓力的人造義肢系統。也就是說,一個使用BiOM產品的殘疾人與一個和他身高體重相仿的健全人一同行走的話,不但從外觀難以分辨,連統計學意義上的數據也不會有差異。

「你的發明與其他傳統的義肢,比如當初你很不喜歡的那些,區別在哪裏?」我問。

赫爾笑了笑,挽起褲管,露出兩條銀黑相間的金屬感科技感十足的機械腿。他一下子從上面掰掉一塊黑色的東西,遞到我面前:「這是電池」。

「所以你每晚要為它們充電?」

「對,就像你的手機,你的電動汽車。」

「戴上義肢,你不需要消耗自己的能量。如果傳統的義肢是自行車的話,你的就是汽車?」我恍然大悟。

「是的,我們會給使用者做一個小手術,將傳感器植入人體足內。之後,傳感器能夠監測到你邁出步伐時所需的力,它們隨之將相關信息傳送到微型電腦,電腦再『告訴』義肢的小發動機,它需要釋放多少能量」。

「所以穿上義肢之後行走是很省力的,你不用花自己的體能了?」我問。

「沒錯,從膝蓋以下完全不用。大腦可以直接指令義肢、感覺義肢,它們也能反過來反饋信號給大腦——能感覺關節在動、動得多快。比方說,你是健全人,你的肘關節會向你的大腦傳輸信息,而假如你的肘關節以下被截肢,植入的傳感器同樣可以做到這一點——即使肘關節以下已經不在了。」

如今,赫爾和他的團隊所研發生產的BiOM人造關節系統仍然相當昂貴,市場價格在1萬美元左右。「殘疾人很多由於就業歧視,本來就經濟拮据,怎麼實現讓最需要的人用得起呢?」

「在美國,有政府的老兵扶助計劃,也有很多企業支持。我相信,未來這會成為尋常的科技,大眾都可以接近,」赫爾說,然後指了指我的iPhone,「別忘了,起初智能手機也是奢侈科技產品,現在你看,大家都在用」。

如今,儘管極其忙碌,赫爾依然會去攀岩。他的妻子和兩個女兒也對攀岩十分熱愛。大女兒愛麗克斯今年14歲,很小就開始攀岩——9歲就創下了最年輕新罕布什爾州全部48座4000英尺(約1200米)以上高度山峰征服者的記錄。

在大女兒創下記錄之後,赫爾第一次決定和女兒談談他的故事。原因是,他開始擔憂她們的安全了。在那之前,兩個小女孩只覺得有金屬腿的爸爸和其他小朋友的爸爸不太一樣。知道了這個故事,她們嚇了一跳。「爸爸你疼嗎?爸爸你冷嗎?」但這沒有削減兩個小姑娘的勇氣,她們依然故我——又開始籌劃通向下一座山的旅程了。

看着嚴肅高冷的赫爾談及女兒時臉上露出的憐愛和自豪,我禁不住感慨他骨子裏熱愛挑戰、不服輸、不放棄的勇敢基因的強大。

採訪終了,我站起身告辭。赫爾收起剛剛談論女兒時的自豪神色,低下頭,恢復高冷本色:「再會」。

走到門口,我回身追問了一句,「如果現在能換回你自己的腿,你會願意嗎?」

「不。」

他頭也不抬,「人的肉體會隨着時間的流逝而老去、衰竭。科技卻恰恰相反,始終在不斷升級。我可以預測,80歲的我會比那些有健全雙腿的人奔跑得更穩、更快、更省力。」

「你看,科技使人體永生。」

李佳佳,麻省理工學院國際研究中心(MIT Centre for International Studies)2017-2018伊麗莎白·諾伊弗學者 (2017-2018 Elizabeth Neuffer fellow with the International Women‘s Media Foundation)。

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