外骨骼熱門.助肢障者站走 各國搶研發第6指

外骨骼(exoskeleton)在近年人工智慧科技進步加持下,有飛速進步。不僅在義肢功能上發展,讓癱瘓或腦麻患者,必要時可以靠自己走路,擴大傷病者的生活範圍,新的研究目標更擴展到假手指;人類重點肢體大拇指,在生物學上佔重要優勢,讓人類得以在靈長類中脫穎而出,使用工具與武器稱霸地球。但科學家們並不滿足,積極研發人工「第六指」,這類機器小拇指需要腳腦並用操控,但確實已能做到比較精細的小動作。

圖/達志影像路透社
圖/達志影像路透社

因罹患腦性麻痺,17年來瓦倫丁(Valentin)難以控制肢體,沒親友幫忙時只能癱在電動輪椅上移動。但10月13日,他經歷了夢幻般的真實:站起來,衣服上別著號碼牌,第一次「走路」還需後方有人幫忙,穩定方向。但他與兩萬多名跑者,一起參加了巴黎佛里德斯坦20公里路跑(Vredestein 20km de Paris)。確實是還不會走路就想跑,但法國一家研發「外骨骼」(exoskeleton)的新創公司,提醒世人:能站立行走就是值得感恩的事。他們希望新產品幫助更多不良於行的肢障患者,自由走出家門。

在西班牙,年輕的外科醫生阿方索(Faustino Afonso),則是靠日本製的外骨骼,完整了自己的職業生涯。

西班牙整形醫生 阿方索(2023.08):「手術進行很順利成功,我們做了成功的腹部整形,完全成功。」

一句話裏說了三遍成功,因為很重要的是:原本撐不過手術的,非病人而是醫生。阿方索的肢體障礙讓他不能久站,而外科醫生動手術一站幾個小時是常事。阿方索靠著日本製外骨骼,成功站立四小時做完手術,克服了行醫路上的障礙。

西班牙整形醫生 阿方索(2023.08):「我從沒想過可以操刀手術,事實上我以前有說過,我根本不允許自己去夢想這事。對我來說不可能,我無法連續站幾小時,但現在我們正聊的是,我怎樣站立不動了4小時。我甚至沒覺得自己站著,因為我覺得好像是坐著,但不是啊,我站著,沒有任何疼痛、不穩定、疲憊。」

日本電氣通訊大學教授 宮脇陽一:「我們知道,我們能移動自己的肢體,是靠我們的腦,但如果身體出現一個新的部分,腦也可以適應嗎?」

這個日本與法國科研團隊2022年開發問世的實驗性產品,叫做第六指(Sixth Finger),主要是透過手上的感測器偵測肌肉神經訊號,經過運算傳到人造手指內。這鍛鍊的可是腦部的新能力,初步實驗發現受試者在一小時左右就能學會使用,打字還不太行,但多拿一件東西是可能的。

巴西里約熱內盧靈長類中心,保護區中許多瀕絕可愛猿猴。同樣都是靈長目(Primates),為何牠們只能可愛但瀕絕?因為人類手部肌肉與大拇指功能特強,拇指食指對抓的能力、肌肉精細度都凌駕其他靈長目之上,操縱武器與工具能力最優,因而稱霸地球。看到擅長爬樹的靈長類飛速移動,人類也想增加肢體。近年來幫助身障人士的外骨骼研究相當熱門,「第六指」也有多國爭相研發。

第六指彈鋼琴的程度有點像初學者,靠著腳步移動整合傳送電子訊號,操縱綁在手腕和手背上的機器小指,彈出單音,但2021年英國版第六指問世時,速度上要跟其他手指搭配,還有難度。

倫敦帝國學院人工智慧中心主任 費薩爾(2021.8):「也許更像一種工具,附加在你身上,好像你知道自己正握著鼓棒之類的東西。」

要用腳操縱,讓第六指在琴鍵上準確移動,確實不容易。三年過去,英國另一個實驗室把他們的第六指,動作拆解為兩個方向,看看這樣人類大腦是否比較容易學會新本事?

劍橋大學可塑性實驗室設計師 克洛德:「我的左腳(趾)正在做這個動作,所以它(第六指也)向上向後拉,與腳動作成比例,所以我可以控制快慢。而我的右腳趾正在(操縱第六指)抓握。我們日常生活中用任何工具,都需要一點訓練與經驗。」

2024年夏天劍橋大學實驗室公布研究結果,3歲到96歲不等的596名受試者,學習這種左右腳趾聯合操縱一根假手指的方式。98%的人第一分鐘就初步學會了,但進一步與真手指合作的抓握,太年幼或太年長的受試者,就無法很快學會。不過擅於使用者已經能用這根額外的小指握顏料罐、穿針甚至彈吉他!

劍橋大學認知神經科學博士 瑪金:「身障人士將能享受這額外手指的幫助,我們嘗試打造這個人工指,成為傳統輔具技術的替代品。」

各種外骨骼產品結合AI技術,挑戰人類大腦學習與擴展操控的能力,也可望彌補肢體障礙人士的遺憾。

更多 TVBS 報導
人工智能大會較勁 雙足機器人踹不倒、外骨骼機器人助力抬重物
克服不可能 AI助癱者行走.截肢老兵登頂聖母峰
2.5億研發「國軍鋼鐵人」 裝外骨骼力量大4倍
揹冰箱上5樓!女快遞員穿「外骨骼機甲」舉重若輕