21世纪影响人类的仿生技术

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21世纪影响人类的仿生技术

% O7 L- X4 J7 F# i: J有些科幻小说曾经预言，在21世纪，许多看起来不可思议的技术创新将渗透到人类的日常生活中，并对之产生重大影响。确实，目前日新月异的新技术，尤其是仿生学的技术发明，已经部分地应用到了医学领域和人们的日常生活中。澳大利亚广播公司列出了全球21世纪影响人类生活的五大仿生技术，它们的共同点是对于修复和提高人体机能将产生重要作用。

    修复手套
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    澳大利亚北海岸皇家医院机械手研究实验室内，28岁的米克正在接受治疗。2个月前，米克不幸遇到车祸，双手和胸部以下完全丧失知觉。他可以移动手臂，但无法握紧手中的物体。实验室内，米克戴上了阿伯尔法特希发明的“修复手套”。这也是米克第一次试用这种手套，实验室所有人全都屏住呼吸，紧张地盯着米克的手。
    “修复手套”是一种植入了特殊致动器和传感器的装置，它通过模仿人手生物力学来控制手部的行为和动作。
8 y5 [. a) D" ~    阿伯尔法特希小心翼翼地按下与米克身体连接在一起的电脑界面的控制杆，忽然间，奇迹发生了——米克的手自车祸以来第一次合拢了一下。米克看到了自己的身体可以重新运动起来的希望，因为他知道这仅仅是个开始。机械手研究实验室设计“修复手套”的最终目的是为了制造一种神奇的“人工肌肉”，用“人工肌肉” 来帮助全身瘫痪的人重新获得行为能力。
" e. b8 s* Y% |1 P    澳大利亚北海岸皇家医院机械手研究实验室并不是世界上唯一一家从事人体功能研究的机构，全世界还有很多科学家、程序设计员、发明者都在致力于开发复制、替代人体结构的创新技术。

; h' J8 ^; D8 g2 |1 P& h3 v3 ?    人造肌肉
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# o, n( {* W" M4 e    2005年3月7日，人们将会首次看到人与“人造肌肉”驱动的仿生胳膊进行的扳手腕比赛。研究人造肌肉的工作始于上个世纪 40年代，但只是在最近的10年里才取得了较大发展，因为世界范围内的研究中心研制出了特种聚合体和智能材料。
/ u: c! t4 i( x6 F$ C; F) n1 C( _    明年的比赛将有3家研究中心参加，它们是加利福尼亚州的“SRI International”、新墨西哥州“环境遥控设备公司”和瑞士的“瑞士材料试验与研究联合实验”公司，代表人类参赛的是帕纳·费尔森。
     随着人造肌肉研究的继续发展，未来我们很有可能看到世界上最强壮的人和最强大的仿生胳膊进行较量。

# V, k( m7 U6 B! x8 p# m/ u- ?& w+ E    耳朵看世界
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0 \, U4 f- n( ~5 `* U    大多数人都能想象看不见东西是什么样子，然而，只有少数人能想象出像蝙蝠一样通过声音感知方向的感觉。上世纪50年代，莱斯利·凯博士为英国海军开发探测潜水艇、鱼雷和地雷等水下物体的水下声纳技术时，就开始探索这个看似不可能的概念，这在当时许多人看来简直是天方夜谭。
9 Y& P: `  K- l9 N  n    993年，他设计出一种声纳装置，这种装置能释放出超声波，并能够探测到超声波遇到障碍物时的反射。返回的数据很快被转化为一连串能够听到的声音，这些声音在频率上与从相同距离传来的声音相对应。当然，这有可能导致令人难以理解的噪声。但是，令人难以置信的是，经过很短时间的培训，人类大脑似乎能够下意识地将这些声音转化为空间想象。
) G1 T! Y) j# @' L9 N    这项技术为莱斯利·凯赢得了1998年度世界通信创新奖，如今全世界的盲人都可以利用这项技术自信地在大街上行走，哪怕这个地方他们根本就没来过。在安装上这种设备后，一些盲人甚至还能骑自行车，击打棒球。这种值得关注的“本领” 正是大脑适应新感官信息的复杂能力的明证。
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神经转化

0 V* i1 \# W8 q" f. D    英国剑桥大学卢卡斯数学教授、《时间简史》的作者斯蒂芬·霍金21岁时被诊断患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症。从那以后，除了几根手指外，霍金全身大部分活动功能都丧失了。霍金写有大量著作，并发表了多篇科学论文。多年来，他一直通过操作手中与电脑联网的拟声器键盘来发出声音。而现在他连这种能力都丧失了。尽管如此，他并没有丧失对未来的希望。
& S5 k$ K  o% O8 K    在听说霍金遭受肌萎缩性脊髓侧索硬化疾病折磨的事情后，一位叫彼得·沙恩·福特的澳大利亚程序设计员花费多年时间开发出了一种新型的人机联结界面：利用一台电脑，一个人可以利用皮肤表面电极接收神经信号，然后在经过人工智能分析后，便能够达到交流的目的。根据这套系统，像霍金这样的人今后可以不再受到自身残疾的限制，只要通过神经信号的提示便能与别人沟通。
; N/ a* z' @2 L    从2002年开始，福特开始与霍金合作改善这套系统。经过改善后，这套系统被称为神经转化技术。
    2004年初，美国华盛顿特区一个四肢瘫痪、不能说话的男子利用神经信号旋转电视，这是历史上绝无仅有的创造。最近，福特还利用神经信号控制的声音合成电脑程序邀请客人参加他的 21世纪生日派对。

    仿生心脏

    狗在人工心脏的研制过程中发挥了重要作用。1957年，科学家首次用外部半退化心脏替换了狗的心脏。心脏被替换之后，这只狗存活了90分钟。这一事件也被看作是人工心脏研制过程中的第一个里程碑。而那时，现为乌拉圭蒙得维的亚著名心脏病专家的胡安·吉亚姆布卢诺博士还只是个小孩。
    大约在30年前，第一颗全人工心脏（TAH）被移植到病人身上，在看到这些粗糙的移植装置不断遭受失败后，吉亚姆布卢诺博士发誓，一定要设计出真正可靠的人工心脏，使移植者不仅能存活，还能维持相对正常的生活。
1 {7 G" {% a* e. o* M, U    经过多年不知疲倦的工作，吉亚姆布卢诺博士的发明差不多完成了。令人惊奇的是，他发明的“同位移植人工心脏”（CATO）与此前科学家的发明完全不同，它看上去就好像真正的心脏一样。对于如何能够做到这一点，吉亚姆布卢诺博士说：“这是个秘密！”
* v3 K% V' ]9 `4 W3 e. K3 M    “同位移植人工心脏”是一种能全面模仿人类心脏的装置，由血液室（对应心室）、阀（对应瓣膜）以及能把血液吸入肺动脉和主动脉的特殊致动装置组成。
( t6 o3 h  C7 ]2 `' F     心脏所处位置的空间是有限的，如何将包括电源在内的人工心脏装置移植到这有限的空间里是吉亚姆布卢诺博士面临的最大挑战。吉亚姆布卢诺曾经拿母牛做实验，并获得巨大成功，这也为他成功地申请“同位移植人工心脏” 专利创造了有利条件。
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