1865 年，科幻大家儒勒·凡爾納在小說《從地球到月球》（From the Earth to the Moon）中，描寫了一群，南北戰(zhàn)爭中的殘疾退伍老兵，如何「克服」自身殘障，打造一艘火箭飛船的故事。

藝術來源于生活。在寫作過程中，凡爾納了解到，在美國南北戰(zhàn)爭期間發(fā)生了超過 60,000 例截肢手術，得益于政府的資助與高新企業(yè)申請的相關專利，這次內(nèi)戰(zhàn)開啟了美國「現(xiàn)代義肢技術時代」。

如果說兩次世界大戰(zhàn)鞏固了歐美的營利性義肢行業(yè)，那么近二十年的反恐戰(zhàn)爭，則讓其在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展成為一個價值 60 億美元的產(chǎn)業(yè)。

不過，義肢產(chǎn)業(yè)真正的市場，其實是民用。

對比來看，大約有 1,500 名美國士兵與 300 名英國士兵在伊拉克與阿富汗失去肢干，但僅僅在美國，每年就有 18 萬人接受截肢，整個國家共有超過 200 萬人患有殘疾。

而更加不幸的是，每年有 1,500 到 4,500 名兒童生下來就存在肢體殘疾，其中就包括這篇報道的原作者 Britt Young。

原作者 Britt Young 與她的 Ottobock iLimb 仿生手臂｜GABRIELA HASBUN IEEE

如今，設計義肢的人往往是身體健全的工程師而非殘障人士，這些產(chǎn)品搭載著設計師們對于高科技和卓越仿真力的夢想，這種對科技的追求，甚至讓其忽略了義肢的真正目的——首先要滿足使用者的需求。

「我試用過很多市場上最先進的假肢裝置，因為患有先天疾病，我是美國首批使用了『肌電假手』的嬰兒之一。」Britt Young 寫到。

「肌電假手」是一種由佩戴者的肌肉控制的電子設備，通過假肢插座內(nèi)的傳感器實現(xiàn)松弛或收緊。

市場上還存在著各類「假手」，它們共同的特征是，都在努力實現(xiàn)著人手的完美仿真：或以美觀為代價，或以功能為代價。

開發(fā)者們似乎正陷入了一場「仿生手」的軍備競賽：短短十幾年，它已經(jīng)從爪狀結構演變?yōu)槎辔粘值木苋耸址轮破罚畎嘿F的甚至達到數(shù)萬美元。

同樣的，義肢的開發(fā)成本也日益高昂，甚至被視為一場高風險之舉。

假肢初創(chuàng)公司 Atom Limbs 的首席執(zhí)行官 Tyler Hayes 在籌資視頻中說道：「從電的發(fā)明到太空旅行，每一次創(chuàng)新都始于足夠的瘋狂，Atom Limbs 也不例外?！棺罱K他從投資者那里籌集到了 720 萬美元。

然而在激烈的創(chuàng)新之后，這個行業(yè)是否真正取得了進步？我們需要重回最初的問題：對殘障人士來說，對于義肢真正的需求是什么？

近些年，對仿生手的研究焦點都集中在如何開發(fā)出不同抓握方式上，這讓市場的產(chǎn)品價格水漲船高。

然而，這些看似很了不起的仿生科技，能夠幫助殘障人士捏握握把，將拇指放在食指上；或以一種優(yōu)雅的方式將信用卡遞給對面的人，卻無法幫助人完成一些日常不能再日常的任務，例如關門。

「雖然仿生裝置很酷，但顯然并不比按照我原本的方式做事更好，有時還需要我的腿和腳的幫助?！笲ritt Young 這樣講述著。

事實上，當 Britt 第一次有機會與倫敦帝國理工學院機器學習學者 Ad Spiers 交談時，雖然當時已近深夜，但他依舊對仿生手感到十分興奮。

作為當下的研究重點，Spiers 說，「從當今假肢的現(xiàn)實到科幻作品 / 動漫的幻想，擬人化的機械手是不可避免的。」

在 Spiers 看來，義肢的開發(fā)者太過于注重形式而不是功能本身?！肝以L問的大學機器智能系都有至少一種仿真機器人在開發(fā)進程當中。這就是未來的樣子，但我們總是會找到更好的辦法?！?/span>

為了了解殘障人士如何使用他們的設備，Spiers 開啟一項研究，用戴在被試者頭上的相機，記錄八名單側截肢、或先天性肢體差異患者的日?；顒?。

這項研究結果在去年發(fā)表在 IEEE 上，包括幾種仿生手以及身體動力系統(tǒng)，如何利用通過電纜傳輸?shù)募绮?、胸部和上臂的運動，在假肢的末端操作機械機械夾持器。

在錄像中能看到，即使是富有經(jīng)驗的「老手」，也會在應用仿真手的時候出現(xiàn)笨拙與誤操作的舉動。

Atom Limbs 研發(fā)的肌電仿真手臂｜Atom Limbs

實際上，這項研究表明，只有 19% 的被試者在拍攝全程使用了假肢裝置，而在這其中，義肢存在的作用更多是將物體支撐在身體上，以便騰出另一只正常的手處理。

與復雜度更高的義肢設備相比，使用了非電動抓手或簡易設備的人完成任務明顯更快，流暢性也會更高。

Spiers 與他的團隊發(fā)現(xiàn)，「肌電單握裝置」，以及更高級的「肌電多關節(jié)多握肌電動手」在使用上幾乎沒有區(qū)別——除了人們傾向于避免用后者懸掛物體，似乎是因為害怕弄斷它們。

Spier 介紹說：「我們能夠感覺到，擁有更昂貴多握肌電手的人對它們持懷疑態(tài)度?！苟@并不奇怪，因為它們的價格大多超過了 20,000 美元，難以使用保險報銷，又需要頻繁的專業(yè)支持來改變改變握持模式和其他設置，整個維修的過程既昂貴又耗時。

雖然一些初創(chuàng)公司正在嘗試新的商業(yè)化手段——「訂閱模式」——讓消費者能夠可持續(xù)性地進行有償維修...... 而理想情況下，以上這些流程都應該更加輕松靈活。

盡管通過研究已經(jīng)得出了，「裝置復雜并非等同于使用有效」的結論，Spiers 認為，如今絕大多數(shù)的義肢研發(fā)機構，依舊專注在改造昂貴的高科技仿生手的抓握模式。

「任何與抓握不挨邊的內(nèi)容都會被丟棄掉?！顾f道。

如果我們確信是我們的雙手印證了我們的人類身份，讓手部更為與眾不同的是它的抓握能力，那么義肢產(chǎn)業(yè)最宏大的藍圖實際就依附于我們的腕部。

然而，追求更極致的抓握力并，不總是真實世界永恒的追求。事實上，歷史表明，人們并非總是專注于重新完美地創(chuàng)造自己的雙手。

關于手的觀念已經(jīng)演變了數(shù)個世紀，「手是操縱工具的工具。」亞里士多德也在《靈魂論》書中描寫著，他認為「人類被刻意賦予了敏捷的雙手，因為只有我們擁有能夠靈活使用它的智能大腦。」

手不僅僅是一種器具，而是一種理解或「把握」世界的工具，這不僅僅是字面含義。

過了 1000 多年，亞里士多德的觀點引發(fā)了文藝復興時期的藝術家和思想家的共鳴。

達芬奇在這個基礎上提出：手是大腦與世界保持鏈接的中介。他在對人手的解剖和插圖中不遺余力地研究其主要組成部分，這使得更多人對人體解剖學產(chǎn)生興趣。

時間推進到 18 世紀中期，隨著全球工業(yè)革命的到來，一種更加「機械化」的世界觀開始出現(xiàn)，生物和機器間的界限變得模糊。

斯坦福大學歷史學教授杰西卡·里斯金在她 2003 年的文章《十八世紀事件》中寫道，「18 世紀 30 年代到 90 年代之間是一個仿真時代，機械師們無比認真地試圖縮小生物和人造物之間的差距?！?/span>

這段時期，假肢的設計發(fā)生了重大變化：16 世紀的機械假肢由鐵和彈簧制成而非常沉重，而 18 世紀的身體動力假肢使用了滑輪系統(tǒng)，用以彎曲由輕質銅制成的仿真手。

到了 18 世紀后期，金屬逐漸被皮革、羊皮紙和軟木所取代——這些更柔軟的材料更加貼近日常生活所需。

蘇黎世法醫(yī)研究所的法醫(yī)病理學家、同樣也是截肢患者沃爾夫·施韋策說，20 世紀初的技術樂觀主義帶來了假肢設計的另一次變化。

Hosmer Hook（左圖）最初設計于 1920 年，采用人體動力設計的終端設備，至今仍在使用。將釘子釘入木頭時，利用錘子工具（右圖）往往比抓握工具更有效果｜Getty Images

他試過各類義肢裝置，具備豐富的使用經(jīng)驗。在他看來，進入 21 世紀，殘障裝置的設計正朝著更加正確的方向發(fā)展。「例如，21 世紀誕生的身體動力開口鉤就更加現(xiàn)代化，因為它的設計打破了人手傳統(tǒng)的構造模式。」

「這種身體動力的仿真手臂，依然能夠從中看出 1920 年代工業(yè)社會的人機關系。」施韋策在他的博客中寫道，「當時人類在工業(yè)或農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)線上從事著類似發(fā)條與齒輪的密集勞動。」

而在 20 世紀最初的身體動力開口鉤設計中，掛鉤內(nèi)的裝置之一用于讓人系鞋帶，另一個用于裝香煙。Ad Spiers 說，這些設計「非常實用，每個功能都有特定的用途?！?/span>

施韋策認為，隨著當代對密集體力勞動的需求減少，功能實用但不夠仿真的裝置逐漸被新高科技愿景下更加昂貴、但更仿真美觀的義肢所取代。

2006 年，美國國防高級研究計劃局啟動了「義肢革新計劃」，這是一項旨在開發(fā)具有下一代高仿真假肢手臂的研究。

在這項耗資 1 億美元的計劃中，科研人員生產(chǎn)出兩種多關節(jié)假肢（一個用于研究，另一個則投入消費市場，定價超過 50,000 美元）。

更關鍵的是，這個項目也影響了類似產(chǎn)品的研發(fā)，將「更仿真」作為了創(chuàng)新的第一要義。在這個層面來說，如今這種多抓仿生手更體現(xiàn)出一種行業(yè)觀念壟斷。

義肢科技公司 TRS 為人們不同的運動愛好制作出各類身體動力假肢裝置，每個裝置都專門用于特定任務，并且能夠輕松拆卸以進行各種活動｜TRS

尚有一些義肢產(chǎn)品的開發(fā)者正在追求不同的愿景。

總部位于科羅拉多州博爾德的 TRS 是為數(shù)不多的運動專用假肢附件制造商之一，這些產(chǎn)品通常更耐用，而且性價比更高。產(chǎn)品材質上多是使用塑料和硅膠附件，比如，用于俯臥撐的柔軟蘑菇形裝置、用于舉重的棘輪夾和用于游泳的凹形鰭等。

這種低技術含量的運動假肢用戶反饋驚人地好，而花費成本僅為仿真仿生手的一小部分。雖然外形一點都不像人類的手，但它們的功能甚至更為優(yōu)越。

精密的仿生手試圖殘障人士回歸「完整」，讓其重回能夠使用雙手「掌握」的世界。但相比之下，更重要的是，「能夠過上我們想要的生活，獲得我們需要的工具，而不是讓我們看起來像其他人一樣。 」

由 Arm Dynamics 生產(chǎn)的義肢，配上 Texas Assistive Devices 的配件，殘障人士可以進行配重訓練，且義肢本身價格低廉｜GABRIELA HASBUN IEEE

雖然也有很多人使用仿生手重新與世界互動、表達自己，但在數(shù)百年的時間里，為了追逐更仿真，行業(yè)內(nèi)的目光很少聚焦于我們在日常生活中的真實需求。」報道的原作者 Britt Young 自述。

在這些年大部分的時間里，義肢科技都高速發(fā)展著。但如果這個產(chǎn)業(yè)中的不同角色（如醫(yī)療工作者、保險公司、工程師、設計師、科研工作者等等）都始終圍繞著不變的唯一目標日復一日，著幾乎無法支撐他們生產(chǎn)出真正具備革命性創(chuàng)新的事物。

由此，這場以開頭的「登月競賽」作比的科技升級，是否已經(jīng)演變成為一項忘卻了最初使命的任務——幫助殘障人士，讓其獲得真正實用的工具。

如今市場上出現(xiàn)了一些性價比高、輕盈便攜且技術難度不高的產(chǎn)品，它們是否需要更多被關注甚至考慮被投資？畢竟只有穩(wěn)定可持續(xù)的現(xiàn)金流，才能夠持續(xù)進行著功能的開發(fā)與優(yōu)化。

而從中我們感悟到的核心要義也許就是，只有從追逐高仿真的科技競賽之中抽離，才能夠開辟更多、更實用、更實惠、更符合殘障人士心中期許的義肢設計可能性。

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