【大紀元2017年12月29日訊】（大紀元記者晨曦編譯報導）《星球大戰》中盧克．天行者的仿生手即將在地球上成為現實。近日，佐治亞理工學院的科學家們發明了一種超聲傳感器，被截肢的人藉此能夠控制單個的假手指去執行精密動作，這是當前的商業假肢所無法企及的。
首個使用這種假肢的人是位音樂家，他在五年前失去了部份右臂。但現在他已經能夠用假手彈鋼琴，甚至還能演奏《星球大戰》的主題曲。
「我們的仿生手臂由超聲波信號驅動，」該項目的負責人、佐治亞理工學院音樂科技中心主任溫伯格（Gil Weinberg）教授說。「通過這項最新技術，手臂能夠探測到使用者想活動哪根手指，即使他沒有手指。」
與溫伯格合作的音樂家叫巴恩斯（Jason Barnes）。這位28歲的年輕人在2012年的一次事故中觸電，醫生不得不把他的右臂肘部以下部份截肢。巴恩斯失去了右手和大部份前臂，但在殘肢中仍保留有控制手指的肌肉。
巴恩斯的假肢類似市場上多數的同類產品，由連接到他肌肉上的肌電圖（EMG）感應器控制。通過按壓手臂上的按鈕，巴恩斯可以將假手切換到不同模式。每種模式有兩個設計好的動作，他通過屈伸或收縮他的前臂肌肉對其進行控制。比如，屈伸能夠使大拇指和食指夾緊，收縮則可以握拳。
「EMG感應器並不十分準確，」溫伯格說，「雖然它們能夠探測到肌肉的運動，但由於信號過於嘈雜，所以無法確定使用者想要動動哪根手指。我們曾努力嚐試改進巴恩斯的EMG探測模式，但仍無法做到對單個手指的控制。」
但是，研究者們想到了超聲波機器。他們與佐治亞理工學院的另兩位教授展開合作，在巴恩斯的手臂上裝了個超聲波探頭，就是醫生用來觀察子宮中的胎兒的那種探頭。通過這個探頭，他們就能觀察到巴恩斯的肌肉運動模式。
「那一刻令我們感到興奮，」 溫伯格說。
當巴恩斯試圖動一下假無名指時，其肌肉的運動不同於操縱其它任何手指的運動。該團隊將每一種獨特的肌肉運動模式都寫入計算程序中，這樣程序就能夠迅速確認巴恩斯想要控制哪根手指。超聲波信號和機器學習可以探測到每根手指的連續的、實時的動作，以及巴恩斯想要用多大的力量。
「這實在是令人非常震驚，」 巴恩斯說。「我能夠用這個假手握住任何想握的東西，而且是即時的，不用轉換模式或按壓按鈕。我從沒想過我們能做到這一點。」
這是溫伯格的實驗室為巴恩斯做的第二個假肢了。巴恩斯喜歡鼓，所以該團隊在2014年給他安裝了帶有兩個鼓槌的假肢。他控制其中一個鼓槌，另一鼓槌則跟隨音樂自行即興演奏。
假肢讓他有機會重新開始打鼓。機器鼓槌擊鼓的速度能夠超過世界上的任何鼓手。這一發明引起了全世界的關注，巴恩斯和溫伯格的機器手在四大洲都參加過音樂會，甚至在華盛頓DC的肯尼迪中心都進行過演出。
這次成功促使溫伯格向前邁進了一步，他新發明的假肢讓巴恩斯又找回了曾經失去五年的手指的靈活性。
「如果這種假手臂能夠演奏音樂，比如進行鋼琴彈奏這種微妙而富有表現力的動作，那麼這項技術就能夠用於進行其它多種精細的活動，比如洗澡、梳頭、喫飯等，」 溫伯格說。「我同樣也能預見到，擁有完整肢體的人，僅僅通過動一下自己的手指，就可以遙控機器手臂和機器手。」◇
責任編輯：朱涵儒
