Placeholder Image

字幕表 動画を再生する

  • Looking deeply inside nature,

    科学という虫眼鏡を通して

  • through the magnifying glass of science,

    自然を深く観察し

  • designers extract principles, processes and materials

    デザイナーは その原理や

  • that are forming the very basis of design methodology.

    デザイン体系の 基盤を築いている

  • From synthetic constructs that resemble biological materials,

    プロセスや素材を学び取り

  • to computational methods that emulate neural processes,

    自然は 生物由来の素材を模倣した

  • nature is driving design.

    人工の構成物から

  • Design is also driving nature.

    神経プロセスを模倣した 計算方法に至るまで

  • In realms of genetics, regenerative medicine and synthetic biology,

    デザインを進化させています

  • designers are growing novel technologies,

    同時にデザインもまた 自然を進化させています

  • not foreseen or anticipated by nature.

    遺伝学や再生医学の分野で

  • Bionics explores the interplay between biology and design.

    そして合成生物学で

  • As you can see, my legs are bionic.

    デザイナーは自然界では予期されなかった

  • Today, I will tell human stories of bionic integration;

    全く新しい技術を生み出しています

  • how electromechanics attached to the body, and implanted inside the body

    バイオニクス(生体工学)は 生物学とデザインの

  • are beginning to bridge the gap between disability and ability,

    相互作用を探ります

  • between human limitation and human potential.

    ご覧の通り 私の足はバイオニック義肢です

  • Bionics has defined my physicality.

    今日は人とバイオニック技術との

  • In 1982, both of my legs were amputated

    融合についてお話します

  • due to tissue damage from frostbite,

    体に装着したり 体内に埋め込んだ

  • incurred during a mountain-climbing accident.

    電子制御装置が

  • At that time, I didn't view my body as broken.

    いかに 障がいと健常の間を埋め

  • I reasoned that a human being can never be "broken."

    いかに 障がいと健常の間を埋め

  • Technology is broken.

    人間の限界と可能性の

  • Technology is inadequate.

    溝を埋め始めているかという話です

  • This simple but powerful idea was a call to arms,

    バイオニクスは私の身体を定義しています

  • to advance technology for the elimination of my own disability,

    1982年に私は両脚を失いました

  • and ultimately, the disability of others.

    登山事故により凍傷で組織が

  • I began by developing specialized limbs

    損傷してしまった為です

  • that allowed me to return to the vertical world

    その当時 私は自分の体を

  • of rock and ice climbing.

    壊れたものとして見ませんでした

  • I quickly realized that the artificial part of my body is malleable;

    人間の身体は

  • able to take on any form, any function --

    決して壊れるはずがないと考えたのです

  • a blank slate for which to create,

    壊れているのは技術の方で

  • perhaps, structures that could extend beyond biological capability.

    技術が不十分だったのです

  • I made my height adjustable.

    このシンプルで強力なアイデアが

  • I could be as short as five feet or as tall as I'd like.

    動機となって 私は

  • (Laughter)

    技術を前進させ

  • So when I was feeling bad about myself,

    自分の障がいや さらには

  • insecure, I would jack my height up.

    他者の障がいをも なくそうと 心に決めたのです

  • (Laughter)

    私は まず自分が ロックやアイスクライミングの

  • But when I was feeling confident and suave,

    垂直の世界に戻る為の

  • I would knock my height down a notch, just to give the competition a chance.

    特殊な義足の開発から始めました

  • (Laughter)

    すぐに気付いたのは 人工的な私の身体の部分は

  • (Applause)

    自由自在に

  • Narrow-edged feet allowed me to climb steep rock fissures,

    好きな形態や機能を 持つことができ

  • where the human foot cannot penetrate,

    白紙の状態で 固定概念に捕らわれず

  • and spiked feet enabled me to climb vertical ice walls,

    生物学的限界を超える機能を持つ構造をも

  • without ever experiencing muscle leg fatigue.

    創り出せるということでした

  • Through technological innovation,

    私は背丈を 調整可能にしてみました

  • I returned to my sport, stronger and better.

    150センチ程に低くも 好きなだけ高くもできるんです

  • Technology had eliminated my disability,

    (笑)

  • and allowed me a new climbing prowess.

    落ち込んでいたり

  • As a young man, I imagined a future world where technology so advanced

    自信を無くしている時は背を高くしてみたり

  • could rid the world of disability,

    自信に溢れ 余裕を感じている時は

  • a world in which neural implants would allow

    相手にハンデを与えるために

  • the visually impaired to see.

    ちょっと身長を低くしてみたりしました

  • A world in which the paralyzed could walk, via body exoskeletons.

    (笑)(拍手)

  • Sadly, because of deficiencies in technology,

    幅の狭いくさび形の足を使えば 普通では―

  • disability is rampant in the world.

    足場が確保出来ないような

  • This gentleman is missing three limbs.

    急な岩の亀裂を登る事が出来たし

  • As a testimony to current technology, he is out of the wheelchair,

    スパイクのついた足で

  • but we need to do a better job in bionics, to allow, one day, full rehabilitation

    垂直の氷の壁を 筋肉疲労無しに

  • for a person with this level of injury.

    登る事が出来ました

  • At the MIT Media Lab, we've established the Center for Extreme Bionics.

    技術革新により 私は自分のスポーツに

  • The mission of the center is to put forth fundamental science

    さらに強くなって復帰しました

  • and technological capability

    テクノロジーは私の障がいを取り除き

  • that will allow the biomechatronic and regenerative repair of humans,

    新しいクライミング能力を与えました

  • across a broad range of brain and body disabilities.

    若かった私は 未来は

  • Today, I'm going to tell you how my legs function, how they work,

    技術の進化により

  • as a case in point for this center.

    障がいのない世界が実現し

  • Now, I made sure to shave my legs last night,

    神経移植により

  • because I knew I'd be showing them off.

    視覚障害者が視力を取り戻したり

  • (Laughter)

    身体が麻痺した人が外骨格を装着して

  • Bionics entails the engineering of extreme interfaces.

    再び歩く事が出来る世界を想像しました

  • There's three extreme interfaces in my bionic limbs:

    残念な事に 技術が未熟な為に

  • mechanical, how my limbs are attached to my biological body;

    障がいは世界で蔓延しています

  • dynamic, how they move like flesh and bone;

    この男性は手足3本を失っています

  • and electrical, how they communicate with my nervous system.

    現在の技術のおかげで 車いすからは

  • I'll begin with mechanical interface.

    解放されていますが

  • In the area of design, we still do not understand

    いつか彼のような 重度の障がいを持つ人が

  • how to attach devices to the body mechanically.

    完全に不自由さを克服できるように

  • It's extraordinary to me that in this day and age,

    バイオニクスを さらに 進歩させなければなりません

  • one of the most mature, oldest technologies

    MITメディアラボでは エクストリーム・

  • in the human timeline, the shoe, still gives us blisters.

    バイオニクス・センターを設立しました

  • How can this be?

    私たちのミッションは

  • We have no idea how to attach things to our bodies.

    生体機械工学や 再生機能を通じて

  • This is the beautifully lyrical design work

    様々な脳や身体の機能障害を修復すべく

  • of Professor Neri Oxman at the MIT Media Lab,

    様々な脳や身体の機能障害を修復すべく

  • showing spatially varying exoskeletal impedances,

    基礎科学の研究や技術力を

  • shown here by color variation in this 3D-printed model.

    推進して行くことです

  • Imagine a future where clothing is stiff and soft where you need it,

    今日は このセンターの取り組みの

  • when you need it, for optimal support and flexibility,

    良い例として 皆さんに私の脚が

  • without ever causing discomfort.

    どう動き機能するのかをお見せしましょう

  • My bionic limbs are attached to my biological body

    昨夜 ちゃんと足を剃って来ました

  • via synthetic skins with stiffness variations,

    皆さんに披露するのですからね

  • that mirror my underlying tissue biomechanics.

    バイオニクスは高度なインターフェース工学を伴います

  • To achieve that mirroring, we first developed a mathematical model

    私のバイオニック義肢には 3つのインターフェースが使われています

  • of my biological limb.

    「機械的」なものは 義肢を私自身の身体に

  • To that end, we used imaging tools such as MRI,

    どう取り付けるかというもので

  • to look inside my body,

    「動的」 なものは 生身の脚のようにどう動かすか

  • to figure out the geometries and locations of various tissues.

    「電気的」なものは

  • We also took robotic tools --

    神経系と情報交換する技術です

  • here's a 14-actuator circle that goes around the biological limb.

    まず機械的なインターフェースから お話しします

  • The actuators come in, find the surface of the limb,

    デザインの領域では 私達は未だに

  • measure its unloaded shape,

    デバイスを上手く身体に 取付けることができません

  • and then they push on the tissues

    この時代にもなって 人類史上

  • to measure tissue compliances at each anatomical point.

    最も成熟し 最も古い技術の一つである

  • We combine these imaging and robotic data

    「靴」が いまだに靴擦れを引き起こすなんて

  • to build a mathematical description of my biological limb, shown on the left.

    信じられません

  • You see a bunch of points, or nodes?

    一体なぜなのでしょう?

  • At each node, there's a color that represents tissue compliance.

    私達は物を人体にうまく取付ける 方法を全くわかっていないのです

  • We then do a mathematical transformation to the design of the synthetic skin,

    これはMITメディアラボ ネリ・オックスマン教授の

  • shown on the right.

    美しく叙情的なデザイン作品です

  • And we've discovered optimality is:

    外骨格の場所により異なる抵抗力を

  • where the body is stiff, the synthetic skin should be soft,

    カラーバリエーションによって

  • where the body is soft, the synthetic skin is stiff,

    3D プリントされたモデルで表したものです

  • and this mirroring occurs across all tissue compliances.

    場所や状況に応じて各部の硬さが変わり

  • With this framework, we've produced bionic limbs

    場所や状況に応じて各部の硬さが変わり

  • that are the most comfortable limbs I've ever worn.

    最適なサポートと柔軟性をもたらすと同時に

  • Clearly, in the future, our clothing, our shoes, our braces, our prostheses,

    常に快適な未来の衣服を想像してみて下さい

  • will no longer be designed and manufactured using artisan strategies,

    私のバイオニック義肢は私の身体に

  • but rather, data-driven quantitative frameworks.

    人工の皮膚素材で装着されていますが

  • In that future, our shoes will no longer give us blisters.

    その硬さは

  • We're also embedding sensing and smart materials

    装着部の組織の生体力学に対応して 変化します

  • into the synthetic skins.

    この対応を可能にするために

  • This is a material developed by SRI International, California.

    まず 私の脚の数学的モデルを作りました

  • Under electrostatic effect, it changes stiffness.

    まず 私の脚の数学的モデルを作りました

  • So under zero voltage, the material is compliant,

    その為にMRIなどのイメージングツールを使用して

  • it's floppy like paper.

    体の内部の画像を得て

  • Then the button's pushed, a voltage is applied,

    さまざまな組織の形状構造や

  • and it becomes stiff as a board.

    位置を把握しました

  • (Tapping sounds)

    また ロボティック・ツールも使いました

  • We embed this material into the synthetic skin

    14のアクチュエータ付きのサークルは

  • that attaches my bionic limb to my biological body.

    足の周りを囲み

  • When I walk here, it's no voltage.

    アクチュエータが伸びて脚の表面を見つけ

  • My interface is soft and compliant.

    圧迫しない状態での形を測定します

  • The button's pushed, voltage is applied, and it stiffens,

    次に組織を押し

  • offering me a greater maneuverability over the bionic limb.

    脚の各部位のポイントで

  • We're also building exoskeletons.

    組織の弾性(コンプライアンス)を測ります

  • This exoskeleton becomes stiff and soft

    これらの画像やロボットから 得たデータを統合し

  • in just the right areas of the running cycle,

    左のように 私の下肢を

  • to protect the biological joints from high impacts and degradation.

    数学的に表します

  • In the future, we'll all be wearing exoskeletons

    画面上の多数の点はノードと呼ばれ

  • in common activities, such as running.

    各ノードの色は組織の柔軟性を表しています

  • Next, dynamic interface.

    これを数学的に変換して

  • How do my bionic limbs move like flesh and bone?

    右のような人工皮膚の デザインに使います

  • At my MIT lab, we study how humans with normal physiologies

    右のような人工皮膚の デザインに使います

  • stand, walk and run.

    そして最適なのは

  • What are the muscles doing,

    身体の硬い部分に当たる 人工皮膚は柔らかく

  • and how are they controlled by the spinal cord?

    柔らかい部分では人工皮膚は硬い方が 良いとわかりました

  • This basic science motivates what we build.

    そしてこの組み合わせは

  • We're building bionic ankles, knees and hips.

    どの組織にも見られました

  • We're building body parts from the ground up.

    このフレームワークを基に

  • The bionic limbs that I'm wearing are called BiOMs.

    今まで私が試した中で

  • They've been fitted to nearly 1,000 patients,

    最も快適なバイオニック義肢を 生み出しました

  • 400 of which have been wounded U.S. soldiers.

    明らかに 将来

  • How does it work?

    私達の衣服や靴 矯正器具

  • At heel strike, under computer control,

    そして義肢などのデザインや製造は

  • the system controls stiffness,

    職人の技術に基づいた作業から

  • to attenuate the shock of the limb hitting the ground.

    データによる数学的アプローチへと 移行するでしょう

  • Then at mid-stance, the bionic limb outputs high torques and powers

    将来は 靴を履いて

  • to lift the person into the walking stride,

    靴擦れができる事は無いでしょう

  • comparable to how muscles work in the calf region.

    人工皮膚には センサーやスマートマテリアルを

  • This bionic propulsion is very important clinically to patients.

    埋め込みました

  • So on the left, you see the bionic device worn by a lady,

    これはカリフォルニア州の

  • on the right, a passive device worn by the same lady,

    SRIインターナショナルが 開発した素材です

  • that fails to emulate normal muscle function,

    静電効果により硬さが変化します

  • enabling her to do something everyone should be able to do:

    電圧がゼロなら素材は柔らかく

  • go up and down their steps at home.

    紙のようにしなります

  • Bionics also allows for extraordinary athletic feats.

    ところが ボタンを押し電圧を加えると

  • Here's a gentleman running up a rocky pathway.

    板のように硬くなります

  • This is Steve Martin -- not the comedian --

    我々はこの素材を 私の身体とバイオニック義肢とをつなぐ

  • who lost his legs in a bomb blast in Afghanistan.

    人工皮膚に埋め込みました

  • We're also building exoskeletal structures using these same principles,

    このように歩いている時は

  • that wrap around the biological limb.

    電圧は掛かっておらず

  • This gentleman does not have any leg condition, any disability.

    このインターフェイスは柔らかく柔軟です

  • He has a normal physiology,

    ボタンが押され電圧が加わると

  • so these exoskeletons are applying muscle-like torques and powers,

    それは硬くなり

  • so that his own muscles need not apply those torques and powers.

    バイオニック義肢の

  • This is the first exoskeleton in history that actually augments human walking.

    より自由な操作が可能になります

  • It significantly reduces metabolic cost.

    我々は 装着型の外骨格も作っています

  • It's so profound in its augmentation,

    このエクソスケルトン(外骨格)は走行中に

  • that when a normal, healthy person wears the device for 40 minutes

    必要な部分が硬くなったり 柔らかくなったりすることで

  • and then takes it off,

    人の関節を

  • their own biological legs feel ridiculously heavy and awkward.

    衝撃や磨耗から守ります

  • We're beginning the age in which machines attached to our bodies

    将来は皆 エクソスケルトンを装着して

  • will make us stronger and faster and more efficient.

    ランニングのような運動を するようになるでしょう

  • Moving on to electrical interface:

    次に動的インターフェースですが

  • How do my bionic limbs communicate with my nervous system?

    私のバイオニック義肢は何故 本物の脚のように動くのでしょう?

  • Across my residual limb are electrodes

    私のMITの研究室では 人が通常

  • that measure the electrical pulse of my muscles.

    どのように立ち、歩き、走るかを研究しています

  • That's communicated to the bionic limb,

    筋肉がどう動いているか

  • so when I think about moving my phantom limb,

    そして脊髄はそれらを どうコントロールしているか?

  • the robot tracks those movement desires.

    この基本的な科学が 私達が作ろうとする物の基盤です

  • This diagram shows fundamentally how the bionic limb is controlled.

    バイオニックな足首、膝、股関節などの

  • So we model the missing biological limb,

    身体のパーツを 一から造り出そうとしているのです

  • and we've discovered what reflexes occurred,

    私の装着しているバイオニック義肢は BiOMと呼ばれ

  • how the reflexes of the spinal cord are controlling the muscles.

    これまで1,000人近い患者に 装着されて来ました

  • And that capability is embedded in the chips of the bionic limb.

    そのうち400名は負傷した米国軍兵士です

  • What we've done, then, is we modulate the sensitivity of the reflex,

    この仕組みは かかとが地に着くと コンピューター制御により

  • the modeled spinal reflex, with the neural signal,

    システムが硬度をコントロールし

  • so when I relax my muscles in my residual limb,

    義肢が地面にあたる衝撃を和らげます

  • I get very little torque and power,

    歩行動作の途中で義肢からの

  • but the more I fire my muscles, the more torque I get,

    トルク(回転力)とパワーが増加し 体を押し上げ

  • and I can even run.

    前に進ませるのです

  • And that was the first demonstration of a running gait under neural command.

    これはふくらはぎ周辺の筋肉と 同じ働きです

  • Feels great.

    この生体工学による推進力は 実際

  • (Applause)

    患者にとって 非常に重要です

  • We want to go a step further.

    左の女性が着用しているのが

  • We want to actually close the loop

    バイオニックデバイスです

  • between the human and the bionic external limb.

    右の同じ女性が着用する受動的デバイスは

  • We're doing experiments

    通常の筋肉機能を模倣出来ていません

  • where we're growing nerves, transected nerves,

    これが誰もが通常出来るはずの

  • through channels, or micro-channel arrays.

    自宅の階段の昇降などを

  • On the other side of the channel,

    可能にしています

  • the nerve then attaches to cells,

    バイオニック義肢は 驚くべき運動も可能にします

  • skin cells and muscle cells.

    こちらは岩場を走る男性です

  • In the motor channels, we can sense how the person wishes to move.

    彼の名はスティーブ・マーティン 同名のコメディアンとは別人です

  • That can be sent out wirelessly to the bionic limb,

    彼はアフガニスタンで被爆し 両足を失いました

  • then [sensory information] on the bionic limb

    私達は脚を囲むように装着する

  • can be converted to stimulations in adjacent channels,

    エクソスケルトンも

  • sensory channels.

    同じ原理に基づいて 作成しています

  • So when this is fully developed and for human use,

    この男性は脚に

  • persons like myself will not only have

    何の問題も 障がいもありません

  • synthetic limbs that move like flesh and bone,

    健常な体です

  • but actually feel like flesh and bone.

    このタイプのエクソスケルトンは

  • This video shows Lisa Mallette,

    筋肉のような トルクとパワーを 脚に与えるので

  • shortly after being fitted with two bionic limbs.

    自分の筋肉でそれらを

  • Indeed, bionics is making a profound difference in people's lives.

    生み出す必要はありません

  • (Video) Lisa Mallette: Oh my God.

    これは史上初の歩行を強化する

  • LM: Oh my God, I can't believe it!

    エクソスケルトンで

  • (Video) (Laughter)

    代謝コストを大幅に削減します

  • LM: It's just like I've got a real leg!

    その強力な増強力のために

  • Woman: Now, don't start running.

    ごく普通の健康な人が

  • Man: Now turn around, and do the same thing walking up,

    40分間デバイスを着用すると

  • but get on your heel to toe, like you would normally just walk on level ground.

    取り外した時に

  • Try to walk right up the hill.

    本物の脚は

  • LM: Oh my God.

    途方も無く重くぎこちなく感じます

  • Man: Is it pushing you up?

    私達はいま

  • LM: Yes! I'm not even -- I can't even describe it.

    身体に装着した機械が

  • Man: It's pushing you right up.

    人間をより強く、速く、効率的にする

  • Hugh Herr: Next week, I'm visiting the Center --

    時代の始まりに差し掛かっているのです

  • Thank you. Thank you.

    次は電気的インターフェースです

  • (Applause)

    私の義肢はどのように

  • Thank you.

    神経系と情報をやりとりするのでしょう?