出版時間:2012-4 出版社:美國卡洛斯出版集團、 小多北京文化傳媒有限公司 廣西教育出版社 (2012-04出版) 作者:美國卡洛斯出版集團 頁數(shù):75 譯者:小多北京文化傳媒有限公司
前言
寫在前面的話 科幻小說里充滿了各種半機械人(部分身體機能由電子或電機裝置代替的人),比如無敵金剛(The Six Million Dollar Man)和戶克·天行者(Luke skywalker)。對于你們這一代伴隨著微型芯片、個性化設(shè)備和微型化裝置成長起來的孩子來說,將科技產(chǎn)品植入體內(nèi),使身體里既有肌肉又有鋼鐵,或者成為靠機械裝置維持生命的人似乎很自然,甚至有點浪漫。 本書會為大家呈現(xiàn)仿生學的現(xiàn)狀。仿生學是門把生物系統(tǒng)與“機器”連接茬一起的科學。一種正在研究中的且可以用意念帶動的假肢,能給殘疾人帶來希望,幫助他們恢復已喪失的身體機能,擺脫殘疾帶來的種種束縛。想想就令人興奮!書中還會介紹仿生學的未來,包括能夠在我們的大腦里存儲信息的神經(jīng)移植,和能“加強”而不僅僅是‘恢復”身體機能的半機械化部件。這些變化令人既驚喜又害怕。如果人們不是出于自身的需要,而是單純地想成為半機械人,就會產(chǎn)生一些問題,小說《不朽人》中就有這方面的描述。 人類和科技之間正在建立—種新的強有力的關(guān)系,未來更是如此。我們應該認真思考一下人類和科技結(jié)合這一令人興奮的未來。 編者
內(nèi)容概要
《進入仿生時代》會為大家呈現(xiàn)仿生學的現(xiàn)狀。仿生學是門把生物系統(tǒng)與“機器”連接茬一起的科學。一種正在研究中的且可以用意念帶動的假肢,能給殘疾人帶來希望,幫助他們恢復已喪失的身體機能,擺脫殘疾帶來的種種束縛。想想就令人興奮!《進入仿生時代》還會介紹仿生學的未來,包括能夠在我們的大腦里存儲信息的神經(jīng)移植,和能“加強”而不僅僅是‘恢復”身體機能的半機械化部件。這些變化令人既驚喜又害怕。如果人們不是出于自身的需要,而是單純地想成為半機械人,就會產(chǎn)生一些問題,小說《不朽人》中就有這方面的描述。
書籍目錄
寫在前面的話從虎克船長到盧克·天行者人類是如何認識神經(jīng)系統(tǒng)的?像你我一樣思考的計算機“無所不能”的假肢超人視力進入仿生時代!皮膚當鍵盤“蜜糖”算術(shù)四個不可思議的半機械生物!“仿生腦”測試哎呀,瑪麗·凱瑟琳,那難道不是仿生的嗎?不朽人我思故我在人體增強技術(shù)革命像水螅一樣再生
章節(jié)摘錄
從虎克船長到盧克·天行者——美國芝加哥康復研究所(RIc)仿生假肢技術(shù)的重大突破 從芝加哥康復研究所(RIC)樓上的實驗室向外望去,藍色的密歇根湖波光閃閃,風景秀麗。但是,那些拜訪實驗室的截肢病人,常常顧不得欣賞美景,而是把目光投向了房間大屏幕里自己的“阿凡達”(Avatar,也就是人的化身)上。在屏幕上,浮動在一塊淡藍色背景上方的,就是他們的虛擬手臂的電腦圖像。只要將電極安插在病人殘肢肌肉表面的皮膚上,然后和一臺電腦相連,病人的意念就能使虛擬手臂活動起來。病人在頭腦中想著張開手掌,屏幕上的手掌就真的張開了,雖然現(xiàn)實中他并沒有手掌。 我們知道,盧克·天行者的仿生手臂只是科學幻想。但現(xiàn)在,那已不再是單純的幻想。世界各地的人們都在使用機器人裝備,代替他們在事故或者疾病中失去的四肢,一些人甚至能用思維來控制那些裝置?!鞍⒎策_”——芝加哥康復中心的病人們注視的虛擬手臂,能幫助病人學習如何用思想來控制機械假肢。 托德·奎肯博士(Dr.Todd Kuiken)是這個研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。他既是一位醫(yī)生,又是一位工程師,同時還是芝加哥康復研究所下屬的仿生醫(yī)學中心的負責人。2003年,他成功地給杰西·沙利文裝上了仿生手臂。沙利文是因為不小心觸摸到帶電的高壓電線而失去雙手的。2006年,在奎肯博士的幫助下,克勞迪婭·米切爾成為了第一位裝配仿生手臂的女性。新的機械手臂代替了她那只因為一場摩托車事故而被切除的左臂。現(xiàn)在,奎肯博士的其他病人中,有30多個都裝上了仿生裝置。 從虎克船長的鐵鉤手到現(xiàn)代的仿生手臂,自然科學和醫(yī)學經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展歷程呢(7在機械手臂出現(xiàn)以前,所有的“假體”(人造身體部位)都是依靠身體其他部位的力量來活動的。目前,這種假體仍然是最常見、最有效的一類裝備,尤其適合那些被切除了腿部的人?!坝辛艘桓焙玫募偻?,一些患者甚至能和普通人跑得一樣快?!泵绹鹆_里達州奧蘭多康復研究所的物理治療師瑪麗·賓克麗說道。 但是,對于那些失去手臂的人們來說,事情就沒有那么簡單了。人造手臂并不具有真手臂的所有功能,而且使用起來很麻煩。為了幫助這些病人,工程師們發(fā)明了機械假肢——帶著電動馬達、電腦處理器和內(nèi)置電池的假肢。這些裝置方便了假肢的使用,但是非常沉重,使用時也很讓人費腦筋。比如,一位裝著機械假臂的病人如果想要抬起一塊積木,他必須得考慮所有的步驟:伸展手肘、轉(zhuǎn)動手腕、打開手掌、收起手掌等。他不僅需要記住如何用手腕完成各個步驟,而且得按照正確的順序去做?!皺C械假肢的使用過程緩慢,不那么得心應手,”奎肯博士說,“被切除了肘部以上部位的患者中,大部分都放棄了這種機械假肢?!币粋€出色的突破 發(fā)現(xiàn)病人們的煩惱后,奎肯博士轉(zhuǎn)向了仿生學的研究。他想,如果想一想就能移動一只機械手臂,甚至不用想步驟就能更精確地做出動作,那就太好了。當你拿起這本書時,腦海中并不需要想著先放下手肘、打開手掌,或者用手指抓住光滑的封面這些煩人的步驟,你的手臂會自動地按照你的想法來做出各種動作。結(jié)合自己在醫(yī)學和工程學方面的知識,奎肯博士發(fā)明了一種方法,來幫助人們用意念(也叫做潛意識)啟動機械手臂。 奎肯博士的計劃是:挖掘病人肢體上剩下的神經(jīng)的潛力。我們的神經(jīng)從大腦流向脊髓,然后傳向身體的各個部分。也就是說,神經(jīng)從主干伸向更加細小的末梢,從而到達了我們的肌肉和皮膚。即使在截肢手術(shù)后,那些神經(jīng)的根部依然在病人體內(nèi)存在著。 神經(jīng)連接著大腦和肌肉,在它們之間傳遞信號。神經(jīng)的“語言”是電子脈沖,電子脈沖能夠使肌肉收縮,并且活動起來。這些脈沖在我們的皮膚表面就能被探測到??喜┦恐?,如果他能將這些自動發(fā)生作用的肌肉信號和一只機械手臂連接起來的話,那么他就能設(shè)計出一種使用簡便的假肢了。 通過與杰西·沙利文(就是那位失去雙手的人)合作,奎肯博士制定了這樣一個計劃:用手術(shù)將沙利文主要的手臂神經(jīng),從肩膀(正是他進行手臂截肢的地方)移到了他的胸部肌肉里。那些手臂神經(jīng)能幫助大腦向胸部傳達對整只手的移動命令。如果這個計劃成功了,沙利文的手臂神經(jīng)并不會知道,其實它們已經(jīng)不在沙利文的手臂里了。沙利文的大腦會自然而然地把他的胸部當做是手臂和手掌。 后來,這個計劃真的實現(xiàn)了。一位外科醫(yī)生切除了沙利文的胸部神經(jīng),然后用他的手臂神經(jīng)來替換切除的胸部神經(jīng)。醫(yī)生為沙利文肩膀上的四條主要的手臂神經(jīng)重新設(shè)定了路線,并把它們分別固定在沙利文胸部的四個部位。那些搬了“新家”的手臂神經(jīng)就開始在沙利文的胸部生長起來,漸漸地,它們的神經(jīng)功能也恢復了。 大約三個月后,奇跡發(fā)生了。當沙利文腦中想著張開手時,他的一塊胸部肌肉抖動了。大約五個月后,當他心里想著各種手部和肘部的動作時,就能使不同位置的胸部肌肉活動起來了。 P2-5
編輯推薦
《進入仿生時代》由美國卡洛斯出版集團編著,小多(北京)文化傳媒有限公司編譯。本書特色: ·內(nèi)容選自亞馬遜網(wǎng)站銷售前列兒童期刊 ·世界頂尖科學家講述科學 ·美國最受推崇的課外讀物 ·囊括全美兒童出版類獎項
圖書封面
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