歡迎觀看半機械人運動會

王妃

系鞋帶、爬樓梯、倒咖啡，在這個新的國際比賽中，這些運動項目看起來有點太簡單。但是如果這些參賽者借助的是機械手臂完成比賽的呢？

2016年10月8日，國際首屆仿生奧運會在瑞典正式舉行。在六天的時間里，來自21個國家的50支隊伍將角逐六大獎項。4000多張門票提前一個月售空，觀眾們熱血沸騰，因為這是一場半機械人比賽！

所有的參賽選手都是嚴重殘疾者，他們喪失部分肢體或全部肢體的行動能力，只能借助配備的假肢或輪椅，完成比賽項目。擁有人類的大腦和機械的身軀，他們是名副其實的“半機械人”，這個幾乎讓所有人都心動不已的科幻情節變成了現實。

這不僅僅是半機械人之間的比賽，更是設備商和實驗室之間的較量。每個參賽選手，背后都有一個代表隊提供尖端的科技設備，這些代表隊，1/4來自于企業，3/4來自于頂尖學校的實驗室。所以每個比賽項目都設有兩個獎項：一個頒發給參賽選手，一個頒發給從事設備開發的企業或實驗室。現在，就讓我們趕快看看他們都在比賽什么項目吧。

手臂手指假肢競賽

即使你擁有假肢，也很難完成雙手的工作，它們要么是需要力量的，比如搬運一個重箱子，要么是一項精細活，比如打開一個啤酒蓋子。所以，最終導致超過60%的人即便配備有假肢，也很少使用。而在這項賽事中，參賽選手們需要比賽的正是靈活地利用假臂、機械手指倒咖啡、切面包、撿起細繩以及完成在日常生活所面對的其他挑戰。第一個完成這些任務的半機械人將獲得冠軍。

相比利用假肢做出大幅度的動作，這些利用假肢的精細活難度更大，涉及到利用假肢精準地控制肌肉活動。一些參賽選手使用的電子假肢手臂，其內部裝有迷你馬達，能夠賦予假肢力量，使得參賽選手能抓住東西。但最好的假肢還是那些能理解參賽選手大腦活動模式的。這些假肢內有與神經元連接的電極，電極能夠檢測到參賽選手想移動手指時大腦發出的電信號。假肢里的微型電腦會將大腦電信號轉化成假肢的運動信號。靠著相同的原理，參賽選手借助機械手臂還能感覺到溫度和重量，比如，參賽者在端起一杯咖啡時，可以感受到是否這杯咖啡很燙。

下肢假肢比賽

在這項賽事中，除了完成最簡單的從輪椅上站起、坐下等基本動作外，選手們還必須上下樓梯，跨越散落的石頭、傾斜的路面和門這類障礙。

這并不容易。雖然我們經常見到戴上假肢的殘疾人在馬路上行走，實際上這些假肢非常僵化，如果穿戴者截肢位置在膝蓋以上，大腿肌肉的力量沒法傳遞到假肢上，他們既不能彎曲假肢也不能抬起它們，這也就意味著穿戴者沒法爬樓梯，也沒法奔跑。

一定程度上，動力假肢可以解決上面的問題，但動力假肢很難控制。就算是配有市面上最好電池的動力假肢，還是過于笨重、壽命太短。可是，如果你親臨賽場，就會發現仿生奧運會的參賽選手們依舊腳步輕盈地完成了比賽，奧秘在哪里？

原來，他們的假肢里裝有電極。如果參賽選手們想移動大腿，大腦發送的這個信號會被電極檢測到，并傳遞給假肢里的微型電腦來處理，將之傳遞到假肢，刺激假肢運動。同時，假肢里的傳感器還會實時反饋腳趾和腳后跟的位置信息。根據這些信息，假肢會自動調整膝蓋，使得選手們能夠應對爬山、爬樓梯這樣需要彎曲膝蓋的運動。

能上樓的輪椅比賽

在公共場合，我們經常可以看見專門為方便殘疾人通行用的無障礙通道，可是卻很少看見殘疾人坐著輪椅通行，這是因為這些輪椅太笨重，不靈活，遇上高點的臺階，或者階梯，只能靠其他人的幫助抬上去。在這項比賽中，癱瘓的選手們將挑戰的是一般輪椅沒法做到的事情，使用動力驅動的輪椅穿過有斜坡、樓梯、門和不平坦地形的賽道。

他們的秘密武器是輪椅中有一個特殊的配備——履帶。通常，兩條履帶會折疊于輪椅下，當遇上障礙物時，如爬樓梯，選手們可以將輪椅調整到背對階梯，隨后按下一個按鈕，折疊好的履帶會自動打開，抓緊第一排階梯，像輸送帶一樣，緩緩向上輸送輪椅。選手們只用保持在座位上，什么都不用做。一旦爬完了樓梯，履帶會自動折疊，輪椅再次由輪子驅動。

驚人的自行車賽

在這場比賽中，所有的選手都腰部以下癱瘓，有的癱瘓了十多年，但他們的腳依舊在踩踏板，在賽道里加速前進，真的很不可思議。

這一幾乎可以被稱作“神跡”的雙腿運動，之所以成為可能，是因為完全性癱瘓的人肌肉保存完好，只是由于大腦與肌肉的聯系被“切斷”了，使得他們失去了控制肌肉的能力。而借助一種叫做功能性電刺激的技術，可以恢復參賽選手們部分控制肌肉的功能。

具體原理是這樣的，參賽選手的自行車里有一個手柄，手柄里有一個電擊按鈕。當參賽選手們按下按鈕后，安裝在參賽者胃部區域的電腦會產生電脈沖，并將之傳遞到安上了電極的腿部。微弱的電流會激活腿部休眠的神經元，刺激肌肉收縮。不同肌肉部位以正確的次序收縮，會讓癱患者的腿能彎曲，并能踩踏板。

當然，這一方法也有一些缺陷，比如不能產生很大的肌肉力量，會讓肌肉很快疲勞。這就要求參賽選手們在賽前努力訓練，以提高腿部肌肉的耐力。

機械外骨骼比賽

這項比賽的參賽者下肢癱瘓，但他們同樣需要完成高難度任務，走斜坡、上樓梯、繞圓柱、跨蹺蹺板、彎腰撿袋子、繞過拐角，最后跑回終點。

而他們的輔助設備是機械外骨骼。機械外骨骼，是一種由機械構成的框架，能夠讓人穿上，并讓癱瘓的人恢復部分行走能力。大多數商業機械外骨骼非常笨重，重量在20多千克，甚至有的能重達40千克。這些外骨骼非常耗電，只能工作幾個小時，更別提讓人們靈活地上下樓梯了。

參賽選手們的機械外骨骼則非常靈活，這些支架有傳感器，電極和電動機，可以引導膝蓋和腳踝完成正常的腿部擺動。特別是它們的膝關節的靈活性可以調整，讓參賽選手們可以從輪椅中站起來，上下樓梯。

遺憾的是，參賽選手們使用的機械外骨骼還是得由科學家們遠程控制。未來，科學家計劃開發一種由佩戴者的大腦直接控制的外骨骼。手臂癱瘓者將也能從這種技術中獲益，因為科學家打算給他們配備一個全身外骨骼，這樣他們既可以彎曲腿部，也可以彎曲上身，使用手臂等等。

腦接口比賽

這項比賽是最奇怪的：15名參賽選手坐在電腦屏幕前，緊盯著電腦屏幕。他們在玩一個桌游比賽。在游戲中，他們各自有一個游戲角色，需要讓這個角色加速、跳過障礙或翻滾過激光束，最先到達終點的取勝。然而奇怪的是參賽選手們并沒有遙控任何游戲手柄，或敲打鍵盤，他們在靠什么操縱游戲角色？

靠的是意念！所有的參賽選手們都因脊髓損傷而全身癱瘓。不過，他們的大腦仍然可以發出信號，只不過這些信號永遠抵達不了他們的身體而已。所以，科學家們為參賽選手們提供了一個電極帽。

參賽選手們戴上后，這個帽子會檢測他們的大腦活動，并將讀數發送到一臺計算機，用來解釋他們的思想命令，支配游戲角色移動。比如如果參賽選手想讓游戲角色跳躍起來，只需要想一下跳起來的這一動作。

當然，用意念玩游戲是非常累的，因為參賽者必須聚精會神，清除頭腦里的其他想法，才能發送正確的腦電波。當一名運動員因為比賽中的歡呼和腎上腺素飆升而分心時，會使得電腦很難區分他的腦電波模式。所以，這場游戲比賽的時間只有4分鐘。