從古時的銅製假腿到如今的人機義肢，科技進步正幫助改善殘疾人士的生活。
在CYBATHLON（全球人機體育大賽）的比賽中，殘疾人借助最先進的技術，完成日常生活中不可能完成的任務。這不僅僅是一場國際比賽，蘇黎世聯邦理工學院借助比賽的平台，鼓勵人們開發輔助技術，幫助殘疾人更充實地生活。
今年的賽事於11月中旬舉行，卡巴斯基作為俄羅斯代表隊的合作夥伴參加了比賽。
全球人機體育大賽是什麼
2020年全球人機體育大賽包含六種不同類型的比賽：動力臂義肢賽（ARM）、動力腿義肢賽（LEG）、動力外骨骼賽（EXO）、動力輪椅賽（WHL）、 功能性電刺激（FES）自行車賽以及腦機接口比賽（BCI）。
參與者不僅需要爭奪金牌，還需展示最新輔助設備的功能。例如，佩戴者使用最先進的手臂義肢可以擰燈泡，或者通過觸覺辨識出盒子裡的物體；體驗者可以使用最新的輪椅爬樓梯。此外，這個比賽激勵了開發人員不斷改進產品，因為這既是一場競賽，也是創新技術團隊的展示機會。
在這篇文章中，我們將討論這些技術的過去、現在以及將來。
從銅製假腿到帶有神經接口的肌電義肢
義肢的使用可以追溯到很久以前。關於人造義肢已知的首個記載是《梨俱吠陀》（Rigveda），這是印度古代的一部梵文詩歌集，可追溯到公元前2000年。在《梨俱吠陀》中，記載了一個名叫“Vishpala”的戰士在戰鬥中失去一條腿後，神送給了她一條鐵腿。義肢的歷史可追溯到那個年代，例如，在埃及發現了大約3000年的木腳趾，在意大利的卡普阿發現的青銅腿大約有2300年曆史。
延續了古老的傳統，古老的義肢持續了數千年。直到16世紀，科學家發明了第一款機械義肢，新發明帶有鉸鏈關節，穿戴者可以通過換用另一邊的肢體或收縮附近的肌肉來控制關節。
第二次世界大戰後出現了另一種義肢：生物電義肢（也稱為肌電義肢或仿生義肢）。生物電義肢將殘肢中的肌肉活動轉換為電訊號，進而促使義肢可以移動。
如今，在二十一世紀，科學家已準備邁出下一步，開發出神經仿生義肢，讓穿戴者不僅可以完成某些動作，還可以通過觸摸識別物體。這項技術目前還不太成熟，要完全重現觸摸感還需要很長時間，但是它正朝著成功之路邁進。
如今的義肢
先進的技術並非用於替代原有的技術，而是對原有的技術進行改進。目前已經有各種義肢為人們所使用，包括一些純粹用於美觀作用的義肢裝備，每種類型都有它的應用領域。
機械義肢比仿生義肢更便宜、更易於操作也更耐用。它們更適合用於提重物、水上活動以及那些沒有動力供應的場景。仿生和神經仿生義肢佩戴起來會更舒適，並且可以支持更廣泛的運動，例如，假腿可以幫助穿戴者保持平衡、上下樓梯、向後步行甚至跑步。
專用義肢
目前還存在著高度專用性的義肢，用於某些特定情況或特定的工作。例如，你現在可以買到水上運動、籃球、慢跑和其他運動的義肢。
3D打印促進了義肢的發展，它的出現使義肢比以往價格更加便宜、可定制性更強。在某些情況下，人們可以在網上下載模型，在打印之前根據自己的需求進行調整。
義肢配件
目前另一個趨勢是將應用控制論肢與數字技術相結合。例如，俄羅斯製造商Motorica今年在義肢中嵌入了三星的Galaxy手錶。有了它，用戶可以時刻關注義肢的活動並控製手臂的設置，比如手的高度或手指的握持。
適合所有地形的輪椅
輪椅已經存在了一千多年，最早可以追溯到公元六世紀。十七世紀中葉前，它們本質上只是帶輪子的椅子，需要僕人或助手推動才可以移動。
世界上第一個手動輪椅1655年才被發明出來，第一個折疊模型創作於20世紀初期的美國。
在現代，除了傳統類型的輪椅外，它們還安裝了電動機、履帶輪胎，用於上下樓梯，甚至還為無法移動手臂的人提供了神經接口。
電刺激和外骨骼
科學家們還發明了可以幫助癱瘓者站起來的設備。（順便說一下，古埃及人將電刺激作為一種治療方式。當時他們利用電射線來發電，後來他們用電刺激裝置代替了發電的海洋生物。）在前文提到的功能性電刺激自行車比賽中，電流使選手的肌肉收縮並引起蹬踏運動。
外骨骼是另一種康復技術的原型，它在1890年首次出現。當時穿戴者使用起來並不輕鬆，但藉助壓縮氣體，這套衣服讓穿戴者行走、跑步和跳躍變得更加容易。1917年，蒸汽外骨骼獲得了專利，在二十世紀後半葉，電動、氣動和液壓模型逐漸開始出現。
現代外骨骼的重量比其以前輕很多，也更易於使用，並且為恢復獨立運動提供了更大的空間。一些可以連接到雲服務來儲存和處理有關康復治療的數據，最新的一些產品甚至可以通過腦電波進行操控。
神經接口
受人們思想控制的設備所使用的新技術被稱為腦機接口（BCI）。這種技術最早出現在1970年代，目前正在快速發展中。
BCI傳感器可以直接植入大腦皮層，或者放置在顱骨內部或附著於外部。植入大腦皮層起初可以提供最佳的訊號品質，但是如果身體有移植排異反應，則可能會引起訊號品質的降低。如今，最常見的BCI是無創的，不需要手術。
腦電圖是讀取大腦活動的最常用技術。但是，也存在其他”讀心術”方法。例如，在1980年代，研究人員進行了通過眼球轉動來控制機器人的實驗。之後，在2016年，科學家推出了一款能夠讀取瞳孔大小的BCI。
神經接口的應用範圍非常廣泛。例如，在BCI誕生之初，科學家們就利用大腦植入物來治療後天性視力下降。正如我們前文提到的，一些新式輪椅和外骨骼也使用神經接口控制。2020年全球人機體育比賽的參賽選手也參加了腦機接口比賽，選手通過思維的能力來移動電腦遊戲角色。
即將出現的技術
如今，輔助技術正進行突飛猛進的發展，我們無從得知哪些奇蹟即將發生，不過一些處於研發最前沿的人們已經有了新的想法。
例如，Neurobotics公司神經接口專家的員工指出，他們現在的目標主要是幫助殘疾人通過BCI控制的輪椅和智能家居進行日常生活。
然而，這項技術距離推廣到市場上還有很長的路要走。Neurobotics公司也承認，”讀心術”的準確性仍比不上鍵盤、鼠標或操縱桿的控制指令。他們表示，普羅大眾最快還要100-200年才能使用BCI，作為如今各類接口的有效替代品。
毫無疑問，馬斯克（Elon Musk）正在開發自己的BCI移植項目Neuralink，預計會更早地進入市場。話雖如此，我們尚不清楚何時該設備會大量投入使用或它是否會成功。接入大腦是重要的技術嘗試，但不是每個人都願意這麼做。
馬斯克並不是唯一一個大膽且有遠見的人。如果你需要了解更多關於未來的科學預測，請參考我們的”地球2050″項目，這裡讓大家可以隨意分享自己的想法，無論是最基礎的新式感覺器官，還是能夠更新自己的”身體商店“ 。
開創未來
無論未來如何發展，重要的是要記住，我們無時無刻都在創造未來。因此，我們全力支持那些能使世界變得更美好的輔助技術和其他事業的開發人員。他們和全球人機體育大賽的組織者一樣，正在努力為每個人營造更光明的未來。
資料來源: https://www.kaspersky.com/blog/cyberprosthetics-cybathlon-2020/37875/