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说明书上并没有讲解怎样用义肢砸碎武术木板，但是如果这只能力之手（Ability Hand）能够做到这一点，那又有何不可？更厉害的是，这只手还能轻松地拿起小如一粒红莓。仿生义肢曾经是科幻小说中的主要内容，此刻，未来已然到来。

Ability Hand的制造商PSYONIC是来自伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的一家初创公司，过去八年一直在完善他们的仿生手。现时他们的义肢设备是市场上最实惠、坚固和实用的产品之一。我们专访了PSYONIC的创办人Aadeel Akhtar博士， 谈谈他的制作历程以及生物工程的未来发展。

Akhtar将仿生手装入身旁的手臂义肢插座上，便开始热切地介 绍Ability Hand：「这里有一个弹簧钢条，通过由橡胶和尼龙制成的3D打印骨骼连接各关节，使其具有横向灵活性，可以向侧移动，但在需要抓握东西时，它仍然可以非常稳定。手掌是由碳纤维制成，既为起动机和其他组件提供结构性的支持，同时使手掌非常坚固耐用。仿生手本身是可拆卸的，有不同的尺寸，重量比普通人的手要轻。你甚至可以用它的USB-C可充电电池为手机充电。」

 它的外表看起来很酷，内部亦暗藏玄机。Akhtar继续说道：「每只手指里面有六个触觉传感器，一个在指尖，一个在指垫，两个在外侧，两个在内侧。在残肢的适当位置装上传感器，用家便可以透过传感器的振动起动机得到得触觉。」

Ability Hand的感应系统与大多数控制系统兼容，因此可为广泛用家提供这项技术。Akhtar表示：「控制手部的常见方法是使用位于前臂上的两个肌肉传感器。即使没有手，你仍然有这些肌肉。但也有另外三四种方法，通过不同的肌肉和肩膀等皮肤区域，让用家得到活动控制和感官知觉。」

Akhtar对这项技术充满热情，他指出拥有可以模仿真手大部分功能的人造手，能给予有不同肢体障碍的人士带来超乎想象的自主体验。此外，这看起来充满未来感和型格的义肢，为义肢 带来形象上的改变，它能够激起人们的兴趣，同时令人惊叹不已，而不是对失去肢体的人士感到遗憾。

技术和个人之旅

优先考虑人类元素，是Ability Hand的一个重要部分。事实上，这对Akhtar来说是一个非常个人的历程。他在童年时曾造访巴基斯坦，在那里遇见一个与他同龄的截肢女孩，只靠一根棍子的帮助蹒跚而行。 他感到很震惊，并发誓有一天要帮助像她一样的人。这并不是一个轻淡的承诺。其后他获得生物学和计算器科学学位，电子和计算器工程硕士学位，以及神经科学博士学位，一直在朝着这个目标前进。

「在研究生时期，我们到访厄瓜多尔，看一个失去左手的病人，也是产品测试者Juan。为Juan装上义肢后，他说自己的一部分彷佛在35年后回来了。这标志着PSYONIC的真正开始，也是一个令我非常鼓舞性的因素。我不能接受这种改变生活的技术变成一个被束之高阁的闲置项目，这种情况在学术专题项目中可谓非常普遍。」Akhtar希望每个截肢者都能像Juan一样，获得第一次试用义肢时那种感觉。

 Akhtar在2014年首次开始制作仿生手，随后八年先后开发了九个样品。「前四只仿生手是用塑料3D打印的，但到第四个样品之后，我们才开始了这个称为『客户发现』的过程，尽可能多与用家交流。我们和数百名病人以及临床医生讨论，他们抱怨的第一件事就是，就算是价值五万美元的注模客制钢铁仿生手，也是非常脆弱易坏的。用家并不是做了什么疯狂的操作，他们只是把手碰到桌子这样平常的东西，仿生手便会受破损，因为它们都是硬的，往往在关节处断裂。」

这促使了Ability Hand的各项参数变得更具体。Akhtar解释说：「我们的目标是能够使用低成本的3D打印技术，制造出比现有产品都要坚固的仿生手。顺着这一思路，我们阅读了有关 软件机器人的文献，其中研究人员试验低成本的硅胶，质感类似我们的韧带、皮肤和肌腱。就是这样，我们便开始以3D 打印了一个橡胶骨头，用尼龙加固并以硅胶包裹。这让它在该坚硬的地方坚硬，该灵活的地方灵活，最后就得出一只既灵活又坚韧的手。」

Ability Hand是生物工程的一个奇迹，但Akhtar表示它只是对自然和生物进化的粗略模仿。他解释道：「Ability Hand只有六个传感器，因此只有六种移动方式，相比起实际人类手部 近二十三个移动方式要少得多。因为这些限制，要最大程度运用到硬件，我们需要思考要给身体提供哪些信息，才能让大脑充分反映手上正在进行的动作。」

感官捕捉是一门艺术

Akhtar深入分析这复杂的感官活动：「短促的触觉提示可以让用家知道他们接触到一个物体，并通过振动信号的强度知道抓住物体力度的大小。这与接触反射相结合，传感器检测到超过最低阈值的压力，接着手部动作就会自动慢下来或停止。这是一个人工的反射动作，所以用家并不是直接控制，但它令这个过程渐渐慢下来，然后慢到足以让用家决定如何控制或挤压一件物体。」

他表示：「最复杂的操作是让触觉反馈与接触反射功能同时运作，容许触摸脆弱物体时所需的精细控制。」不过对他而言， 本体感觉才是义肢发展面临的最大挑战，也就是我们无需查看，就能知道关节所处的空间位置的能力。

「你的大脑中存在着四肢在哪的概念，它们的动作和大脑同步，这就实现了所谓的具身认知。它让我们感觉到一个物体不仅仅是一个物体，而实际上是我们自己身体的一部分。因此，如果你在移动手指时刺激本体感觉神经，你可以通过适当的方式刺激，使它就如虚幻的手或手指在移动一般。这就是你在思想和机器之间建立联系的重点，实际上你会感觉它是你肢体的延伸。」

Akhtar认为仿生学将会经历生物整合不断推进的过程，他说：「我们一直在与大学研究实验室合作，这些实验室通过外围 神经感应或在大脑中直接刺激这些神经网络。我们的目标是能够直接通过大脑指挥手部动作，现在正在探索将传感器结合到骨骼、残余肌肉和神经中，作为下一个整合的阶段。」 Akhtar说这对他们的下一个项目 ─ 能力之腿（Ability Leg）是至关重要的一环。「这条腿可以直接和骨头结合，也可以直接读取神经信号。这样，用家就可以有一种犹如截肢前弯曲脚踝那样真实的感觉。这就是我们想要的未来。」

机器人和人工智能业界也对Ability Hand产生了浓厚的兴趣。 Akhtar 解释道：「这些公司正在尝试制造执行人工任务的机器 人，而我们制造了一只专为人类执行任务而优化的手，因此 他们想要合作的想法自然很合理。例如Facebook购买了我们的一些仿生手，并安装在应用于远程医疗等方面的机械手臂， 或者是更多日常的事项，例如拿药瓶、打开瓶装水的瓶盖等。 这是一个完全附加的应用，我们过去曾考虑过，但我们没有意识到机器人和义肢之间的合作可以如此相辅相成。」

生物工程师需要优秀的设计师

由于Akhtar的工作依赖整合和无缝沟通，我们询问了他对设计师在生物工程中可以扮演什么角色的看法。「归根究柢，用家体验是最重要的。它的感觉和功能对于制作一款好的产品至 关重要，但传统上人们很少关注美学元素，即佩戴仿生义肢会让你感觉很酷那样。这就是设计师可以通过提出实用而美观的东西，来帮助工程师。它应该是他们身体的延伸，而不仅仅是 一个工具。」

许多Akhtar过往合作过的设计师都能够提出非常有趣的意念。然而，基于工程上的限制，有些构想并不适用于实际应用上。 他继续说道：「这就是为什么在最早阶段进行对话是如此重要， 因为工程师并没有具备精致的设计技巧去到技术能方便用家使用，但他们确实知道需要甚么可行的条件。对话有助双方同步。当你制作真实的东西时，将工程和设计结合便变得非常重要。」