Человек 2.0. Перезагрузка. Реальные истории о невероятных возможностях науки и человеческого организма - Адам Пиорей

«Скоро придет день, когда такого рода приспособления будут не более необычными, чем очки, с помощью которых многие из нас сегодня улучшают свое зрение», — говорит он мне.

Конечно же, это некоторая натяжка — сравнение бионических конечностей Герра с парой очков. Уже само это «железо» кажется (и не зря) очень впечатляющим, сложно устроенным и высокотехнологичным. Еще сложнее и высокотехнологичнее используемый в нем, «софт», а ведь он вдобавок еще и опирается на реальную информацию, определяющую точно выверенные движения множества составных частей этих роботов, сделанных по последнему слову техники. Первые протезы, который Герр много лет назад соорудил для лазанья по скалам, отличались от природной конструкции мириадами разнообразнейших особенностей, выбранных довольно-таки произвольно: взять хотя бы эти насадки, которые удлиняли его конечности до 7 футов 5 дюймов, или ступни младенческого размера, или пальцы ног с лезвиями на концах. Герр с готовностью принял возможность освободиться от присущей человеку формы и всячески экспериментировать. Он мечтал, что когда-нибудь сможет надеть крылья на свои нижние конечности. Но с тех пор, как 20 лет назад Герр приехал в массачусетский Кембридж для того, чтобы получить диплом МТИ, усилия изобретателя увели его в противоположном направлении. Пожалуй, он и сам такого не ожидал.

Исследуя инженерные проблемы, которые ставит перед изобретателями обычное движение человека, и отклоняясь от этого «биологического прецедента», Герр постепенно стал ценить утонченную сложность и своеобразную гениальность естественной формы человеческого тела. И он осознал: для того, чтобы эффективно дополнять и улучшать тело, нужно первым делом заняться обратной инженерией и расшифровкой тех решений, к которым природа прибегает на самом микроскопическом уровне. А потом уж имеет смысл пытаться усовершенствовать эти решения. Герр понял, что в процессе этой работы ему, возможно, удастся помочь многим людям.

Сегодня Хью Герр — один из ведущих дизайнеров протезистов мира. Он создает и устройства, которые восстанавливают функции, утраченные инвалидами, и приспособления, которые расширяют возможности абсолютно здоровых людей. Изучая то, как человек движется (то, каким именно образом наши связки, сухожилия и мышцы накапливают, передают и высвобождают энергию), Герр и его коллеги преобразуют наше восприятие собственных врожденных ограничений. И это позволило Герру сделать нечто такое, что он долго считал для себя невозможным, уже почти смирившись с такой невозможностью.

Хью Герр снова ходит — по-настоящему ходит.

* * *

Можно представить себе человеческое тело и те его составляющие, которыми мы пользуемся при движении, как несложную систему тяг и блоков — например, такую, при помощи которой управляют марионетками. Наши кости — «строительные леса», которые придают форму этой системе. Мышцы и сухожилия — «приводы», которые движут этими лесами, дергая их в ту или другую сторону. Связки удерживают все это вместе. Именно посредством такой системы Герр взбирался на свои горы; именно благодаря ей я поднимаю и ношу свою четырехлетнюю дочь, а потом осторожно укладываю ее в кровать, когда она заснет; именно так все мы осматриваемся, впитывая информацию о том, что нас окружает, и затем протягиваем руки, чтобы изменять мир. Тяги и приводы — вот что всем этим движет.

Но если всмотреться чуть пристальнее, мы увидим: то, что могло бы показаться немудреной системой, на самом деле устроено гораздо изощреннее. Эти основные компоненты, объединившись в несметном количестве, образуют сложнейшую паутину, способную не только управлять движением в реальном времени, но и накапливать, передавать, выбрасывать и снова аккумулировать невидимый ингредиент, который делает возможным всякое движение, — энергию. Мириады суставов, сухожилий, мышц и костей нашего организма согласованно действуют для того, чтобы жонглировать этим основополагающим параметром, хранить его и в нужные моменты высвобождать. Эти методы природа оттачивала на протяжении тысячелетий, стремясь к максимальной эффективности. И много столетий из-за обескураживающей сложности этих процессов мы не понимали, каким же именно образом эти разнородные компоненты сочетаются друг с другом и совместно функционируют для того, чтобы вырабатывать, хранить и высвобождать энергию, необходимую нам для того, чтобы бросить камень, побежать по равнине или даже просто проявить одну из основных человеческих способностей — пойти на двух ногах. Если человеческое тело и представляет собой систему тяг, то эти тяги словно бы сделаны из резинок. И эти эластичные полоски сплетены воедино куда более затейливо, чем паучья сеть с ее относительной симметричностью.

«Для того чтобы в точности воспроизвести хотя бы двухмерные движения человеческой руки, нужно одновременно измерять параметры 29 различных мышц, которые совместно действуют, уравновешивая друг друга», — отмечает Патрик ван дер Смагт, возглавляющий лабораторию робототехники и машинного обучения в Мюнхенском техническом университете. Ван дер Смагт входил в состав группы, которая пыталась сконструировать бионическую руку.

Согласно большинству современных оценок, в организме человека примерно 206 костей, 360 суставов, 700 мышц, 4000 сухожилий и 900 связок. На протяжении почти всей истории человечества ни у кого не было инструментов для того, чтобы эффективно измерить их параметры, не говоря уже о том, чтобы эффективно воспроизвести что-нибудь из этих штук. Ими больше занимались художники и скульпторы, а не ученые. И в медицине попросту не существовало аналогов Витрувианского человека, которого изобразил Леонардо да Винчи, показав с помощью круга пропорции человеческого тела.

Хью Герр столкнулся с этим реальным положением дел самым наглядным и опустошающим образом — после того, как с ним произошел несчастный случай. До утраты нижних частей ног он мало задумывался о том, как человеческая нога взрывным толчком отскакивает от земли, порождая движение. Но в первые дни после инцидента, когда Герр пытался как-то приспособиться к своим новым гипсовым «ногам», ему трудно было думать о чем-то другом. К его культям прикрепили жесткую, неподвижную, безжизненную тяжесть, которая тянула его вниз, а не толкала вверх, как делают все нормальные ноги. Вначале Герру повезло: он сумел удрать от всего этого в страну скалолазов, ставшую для него убежищем, где можно нарушать обычные законы земного тяготения и где он мог по-настоящему расцвести. Поднявшись на тысячи футов, он окидывал взглядом бесконечные акры грубых каменистых откосов, панорамы зеленых долин и быстрых ручьев, — и чувствовал себя свободнее, чем когда бы то ни было.

Но в конце концов ему даже этого перестало хватать. Жесткие протезы Герра не обладали естественной упругостью, которую дают ногам обычные сухожилия лодыжек и ступней. Когда он ходил, протезы до крови натирали ему культи и заставляли его слишком сильно напрягать коленные мышцы. Некоторые из его искусственных ног были снабжены ступнями, которые могли помещаться в обычной обуви, и их пластик часто имел цвет обычной кожи, чтобы протез походил на нормальную ногу. Но, если честно, эти палкоподобные протезы все равно были немногим лучше деревянной ноги ветерана американской Гражданской войны: получалось, что с XIX в. в этом смысле почти ничего не изменилось.