失去双腿的登山家,在为人类研发更快、更稳、更省力的“科技腿”

“人的肉体会随着时间的流逝而老去、衰竭。科技却恰恰相反,始终在不断升级。”他相信,“健全”和“残疾”的定义会在未来相差无几。
休·赫尔(Hugh Herr)是麻省理工学院的仿生学教授,被《时代》周刊评为“仿生学时代领袖”。图为2016年10月21日,休·赫尔出席在西班牙举行的阿斯图里亚斯女亲王奖。
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“我的膝盖以下完全是人造的——钛、碳、硅、12个微型电脑、5个传感器。我可以随意调节我的身高,从5英尺(约152厘米)到8英尺(约244厘米)。当我情绪低落、需要提振信心的时候,就让自己高一点;志得意满的时候,就矮一点,毕竟也要给竞争者一点机会嘛。”这是麻省理工学院(MIT)现代仿生学者休·赫尔(Hugh Herr)的经典幽默。

在MIT,赫尔所在的媒体实验室(Media Lab)被认为是酷中之酷的地方。漂亮的六层内外玻璃墙装点的大楼里,科学家们致力于将各种前沿科技转化为成果,叹为观止地改变这个世界。因为17岁那年的一场事故,赫尔的双腿从膝盖以下被截肢。用通俗的社会称谓来说,他是一名“残疾人(disabled)”——这是他最为厌恶的称呼。这手术之后的35年里,他不断探索,使得“健全”(able bodied)和“残障”(disabled)这两个大相径庭的定义之间的差异日渐模糊。

赫尔因教学和科研极为忙碌,通常把自己的时间表精确到分秒,他见到我的时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(大约188厘米),比原有的身高嘛,高了那么一点。”谈及自己的身高和双腿,他的脸上才露出一丝笑意。

休·赫尔示范可以根据心情调整义肢的高度,“有时高,有时矮,当我情绪低落、需要提振信心的时候,就让自己高一点;志得意满的时候,就矮一点,毕竟也要给竞争者一点机会嘛。”
休·赫尔示范可以根据心情调整义肢的高度,“有时高,有时矮,当我情绪低落、需要提振信心的时候,就让自己高一点;志得意满的时候,就矮一点,毕竟也要给竞争者一点机会嘛。”

梦想挑战垂直世界的少年

赫尔1964年出生于宾州一个中产家庭,和两个哥哥从小就被父亲“放养”成了户外运动的好手。6岁开始,小小的赫尔就开始了对于垂直世界的探险,并且埋下了“成为全世界最顶尖的攀岩运动员”的志向。

十几岁时他已经开始不系绳子攀岩,第一次尝试登纽约州的雄格姆山(Shawangunk)就一举成功,在那之前还没有成年人做到过。少年赫尔很快就在攀岩圈子里小有名气了。他后来的好哥们杰夫·巴斯泽(Jeff Batzer)第一次见到他的时候,都有些不敢相信自己真的见到了偶像,两人由此一见如故。

1982年1月,17岁的赫尔和20岁的巴斯泽出发前往位于新罕布什尔州的华盛顿雪山(Mount Washington)——这座海拔6288英尺(约1917米)的险峻山峰是美国东北部的屋脊。正值隆冬,华盛顿雪山白雪皑皑,但征服冰面对于两个年少气盛的攀岩者来说是莫大的诱惑。

起初,雪在下,但不算大,风在刮,但并不凶,两个人乐在其中。

仅仅十几分钟之后,狂风突至,气温骤降,能见度越来越低。两人只有一臂之距,已经看不清彼此的轮廓了。他们停止了交谈,但依然没有放弃前行。此时他们已经身处5000英尺的高度,距离峰顶只剩下不到20%的距离了。

然而很快,暴风雪使得视野一片茫茫。两个人不辨方向,在距离大本营反方向的雪山深处越走越远。当看到已经冰冻的皮博尔河时,他们做出了事后被证明错误的决定——从河面爬到对岸的开阔地方。

接下来的过程中,赫尔掉进了冰窟窿,齐腰身没入刺骨的冰水之中。在终于奋力爬上冰面之后,最宝贵的体力也消耗殆尽。

当黑夜降临时,两个年轻人已经没有力气移动了。彼此拥抱着取暖,体温支撑着他们度过了三个夜晚。当又一个白昼到来,他们已精疲力竭、几近绝望。“我们当时想,也许早一点死去会比较好。”

那个中午,巴斯泽已连爬行的力气都没有了,而赫尔全身麻木,连发出声音都很困难。就在死神即将降临的时候,巴斯泽看到了一个女性的身影——有人发现了他们的痕迹,赶了上来。很快,他们被军用直升机救出,送到附近的医院抢救。

此时的赫尔双腿已被严重冻伤,手术也无法恢复血液循环,伤口的坏疽虎视眈眈,随时可能侵入肌体其他部分。医生们的努力都告以失败之后,赫尔的双腿从膝盖以下被截肢了。而巴斯泽也失去了一条腿、一只脚、一只手的大拇指和另一只手的全部手指。

赫尔时常展示他从手术中醒来之后的那张照片。年轻的他坐在床上,白色被单覆盖着已不存在的“腿”。 他记得自己感到无比沮丧和震惊,因为截肢位竟然那么高,自己的腿变得那么短。

他还记得自己情绪变得非常糟糕,濒临崩溃:“每天都哭,持续了好几个月。”

“我理解,”我回答。

“不是为了我自己,”他说。

就在赫尔和巴斯泽被困雪山的时候,一批救援志愿者出发上山搜寻他们。其中一个名叫阿尔伯特·道尔(Albert Dow)的28岁年轻人被雪崩击中,当场遇难。后来赫尔在媒体上看到了道尔的照片,得知他当时正在筹划婚礼。

巨大的负疚感成为了他对自己怒不可遏和鞭策激励的双重源泉。他很快意识到,不能自怨自艾,必须做一些有意义的事情。

“这些年你有和道尔的家人交谈过吗?”我问。

“有,他是个了不起的人。我生命的保全却使得他付出生命的代价,我必须做一些对得起这生命的事情,才是对他最好的纪念”。

2008年,休·赫尔(Hugh Herr)在他的麻省理工学院假肢实验室设计了下一代机动假肢,这也有助于推动神经科学研究和机器人技术的发展。
2008年,休·赫尔(Hugh Herr)在他的麻省理工学院假肢实验室设计了下一代机动假肢,这也有助于推动神经科学研究和机器人技术的发展。

成长为仿生学顶尖科学家

少年时代的赫尔是个地地道道的“学渣”。他曾将全部精力和热情投身于攀岩,甚至没有进入大学的打算,一心只想成为一流运动员。

在所有人眼里,失去双腿之后,他的攀岩生涯已经被判了死刑。

然而截肢手术仅仅五个月之后,他就回归了。

在当时的初生代义肢的帮助下,赫尔又开始了攀岩,难度水准5.11——并不比事故之前他的个人记录低多少。又过了几个月后,他竟然又提升到了5.12。更神奇的是,义肢非但没有成为他的负担,反而给他的挑战提供了空间,他开始了“发明创新”,时而给义肢添上木脚以更好地支撑,时而根据不同的山的地貌地形调整义肢的长度。

其他攀岩者给他起了个外号——“机械小子”。他很喜欢。

“你憎恶那时的义肢吗?”我问。在我的想像中,手术之后初初戴上义肢的赫尔情绪应该相当复杂——那时的义肢并不舒服,而且会时时提醒他发生过的悲剧。

“更多是一种沮丧,它们那么简陋、糟糕、低科技含量”,于是,对于义肢的不满成为了他的动力——创造出更好的义肢,帮助自己和其他遭遇类似的人实现成为优秀攀岩运动员的梦想。

这种驱动,使得赫尔决定进入大学学习物理学。他入读了家乡宾州的米勒斯维尔大学(Millersville University of Pennsylvania),在大学期间,他深深爱上了高等几何、微积分,尤其是物理。在那之前曾自嘲“从未接受过数学教育”的他开始了从无到有的学习。“头两年相当艰难,我的智力重生就是在大学时代。”

赫尔常常喜欢跟人分享自己的一个笑话:刚上大学时,他想搞恶作剧,每天给自己的义肢增加一英寸,看看多久才能被人发现。结果直到他几乎顶到天花板,一个同学才终于说:“你好像长高了”。

他开心地回答:“当然!大学就是让人成长!”

这种成长甚至出乎他自己的意料。爱上科学之后,他逐渐减少了攀岩,把更多精力放在了学习和科研上,大学期间已经开始和宾州的义肢专家合作,26岁便已专利在手。大学毕业后,他在MIT拿到机械工程学硕士,又进入哈佛攻读了生物物理学博士,之后再回到MIT做了生物医学的博士后。2004年,他成为了MIT的仿生学教授,如今是媒体实验室的领军科学家,被《时代》周刊评为“仿生学时代领袖”。

曾经的“机械小子”如今成长为了机械天才。

他和近40人的科学家团队从脚踝、膝盖、关节开始研发,到仿生的肢体,这些人造人体部件的共同特点是:模仿人体的功能,但并不完全一致于人体的形态。“人们的审美标准一直都很单一,作为人总觉得人体的样子才最美,千篇一律的样子才算‘美’。我希望人们能学会欣赏‘机械之美’(machine beauty),而非只是‘人体之美’(human beauty)”。

像人体,但比人体更好,这是赫尔的目标。他说希望有朝一日使用他研发的义肢的人们不必再穿着黑袜子、长裙或长裤参加party,而是大大方方露出义肢,“到时人们会说,太酷了!真美。”

因为17岁那年的一场事故,赫尔的双腿从膝盖以下被截肢。这手术之后的35年里,他不断探索,使得“健全”(able bodied)和“残障”(disabled)这两个大相径庭的定义之间的差异日渐模糊。图为摄于2014年的赫尔。
因为17岁那年的一场事故,赫尔的双腿从膝盖以下被截肢。这手术之后的35年里,他不断探索,使得“健全”(able bodied)和“残障”(disabled)这两个大相径庭的定义之间的差异日渐模糊。图为摄于2014年的赫尔。

科技使人体永生

2013年波士顿马拉松爆炸案发生的时候,赫尔正在西班牙远足。当学生们告诉他事情经过,第一个进入脑海的念头是,他比任何人都更清楚这些受害者将会经历些什么、需要怎样的帮助。

在返回马萨诸塞剑桥后,他见到了舞蹈演员亚德丽安娜·海斯利特(Adrianne Haslet)。爆炸之后,这个年轻姑娘从大腿中段失去了左腿。到病房探望过她之后,赫尔觉得自己必须要为她做些事情。

他和团队成员将舞蹈演员舞蹈过程中用力的所有情况模拟和计算一年有余,亚德丽安娜得到了专属于她的义肢。2014年3月,在TED演讲台上,这个失去了一条腿却始终面带美丽微笑的姑娘在爆炸案一年之后第一次翩翩起舞。现场观众全部起立鼓掌,不少人感动得泪流满面。这段视频在YouTube上的总点击量超过1000万,成千上万条留言震撼于令人惊叹的科技和它改变世界的力量。

赫尔和亚德丽安娜所使用的产品名叫BiOM人造关节系统,由赫尔和他所领军的生物机械学科学家团队研发,2010年开始商业投产。这是市场上第一款完全模拟正常步速、正常新陈代谢、正常行走压力的人造义肢系统。也就是说,一个使用BiOM产品的残疾人与一个和他身高体重相仿的健全人一同行走的话,不但从外观难以分辨,连统计学意义上的数据也不会有差异。

“你的发明与其他传统的义肢,比如当初你很不喜欢的那些,区别在哪里?”我问。

赫尔笑了笑,挽起裤管,露出两条银黑相间的金属感科技感十足的机械腿。他一下子从上面掰掉一块黑色的东西,递到我面前:“这是电池”。

“所以你每晚要为它们充电?”

“对,就像你的手机,你的电动汽车。”

“戴上义肢,你不需要消耗自己的能量。如果传统的义肢是自行车的话,你的就是汽车?”我恍然大悟。

“是的,我们会给使用者做一个小手术,将传感器植入人体足内。之后,传感器能够监测到你迈出步伐时所需的力,它们随之将相关信息传送到微型电脑,电脑再‘告诉’义肢的小发动机,它需要释放多少能量”。

“所以穿上义肢之后行走是很省力的,你不用花自己的体能了?”我问。

“没错,从膝盖以下完全不用。大脑可以直接指令义肢、感觉义肢,它们也能反过来反馈信号给大脑——能感觉关节在动、动得多快。比方说,你是健全人,你的肘关节会向你的大脑传输信息,而假如你的肘关节以下被截肢,植入的传感器同样可以做到这一点——即使肘关节以下已经不在了。”

如今,赫尔和他的团队所研发生产的BiOM人造关节系统仍然相当昂贵,市场价格在1万美元左右。“残疾人很多由于就业歧视,本来就经济拮据,怎么实现让最需要的人用得起呢?”

“在美国,有政府的老兵扶助计划,也有很多企业支持。我相信,未来这会成为寻常的科技,大众都可以接近,”赫尔说,然后指了指我的iPhone,“别忘了,起初智能手机也是奢侈科技产品,现在你看,大家都在用”。

如今,尽管极其忙碌,赫尔依然会去攀岩。他的妻子和两个女儿也对攀岩十分热爱。大女儿爱丽克斯今年14岁,很小就开始攀岩——9岁就创下了最年轻新罕布什尔州全部48座4000英尺(约1200米)以上高度山峰征服者的记录。

在大女儿创下记录之后,赫尔第一次决定和女儿谈谈他的故事。原因是,他开始担忧她们的安全了。在那之前,两个小女孩只觉得有金属腿的爸爸和其他小朋友的爸爸不太一样。知道了这个故事,她们吓了一跳。“爸爸你疼吗?爸爸你冷吗?”但这没有削减两个小姑娘的勇气,她们依然故我——又开始筹划通向下一座山的旅程了。

看着严肃高冷的赫尔谈及女儿时脸上露出的怜爱和自豪,我禁不住感慨他骨子里热爱挑战、不服输、不放弃的勇敢基因的强大。

采访终了,我站起身告辞。赫尔收起刚刚谈论女儿时的自豪神色,低下头,恢复高冷本色:“再会”。

走到门口,我回身追问了一句,“如果现在能换回你自己的腿,你会愿意吗?”

“不。”

他头也不抬,“人的肉体会随着时间的流逝而老去、衰竭。科技却恰恰相反,始终在不断升级。我可以预测,80岁的我会比那些有健全双腿的人奔跑得更稳、更快、更省力。”

“你看,科技使人体永生。”

李佳佳,麻省理工学院国际研究中心(MIT Centre for International Studies)2017-2018伊丽莎白·诺伊弗学者 (2017-2018 Elizabeth Neuffer fellow with the International Women‘s Media Foundation)。

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读者评论 8

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  1. 今晚吃飯時給孩子們講了這個傳奇勵志故事,以及仿生學的發展。
    謝謝端,希望以後多一些這樣的既正能量又漲知識的報道。

  2. 攻壳机动队指日可待👌

  3. 好文!但有個錯字 分「鐘」

  4. 把缺憾活成了精彩

  5. 真厉害