Je zult Hugh Herr waarschijnlijk horen voordat je hem ziet.
De charismatische leider van de biomechatronica-onderzoeksgroep van MIT draagt twee prothesebenen van de volgende generatie, elk nauwelijks zichtbaar onder de manchet van zijn grijze broek, die bij elke voetstap een vaag percussief gezoem produceren, als het geluid van een kleine elektrische boor. Het geluid dient bijna als een leidmotief-je hoort het, flauw, als hij de trap oploopt naar zijn kantoor in het glas-en-metaal MIT Media Lab of als hij over het podium loopt tijdens een lezing.
Onder futuristen is Herr’s verhaal legendarisch. In het begin van de jaren tachtig, nadat hij beide benen onder de knieën had verloren door bevriezing tijdens een klimongeluk in de White Mountains in New Hampshire, vertelde een arts hem dat hij nooit meer zou kunnen klimmen. Herr was dapper en gebruikte een plaatselijke machinewerkplaats om protheses op maat te maken van rubber, metaal en hout. Hij ontwierp een set kleine voeten die houvast boden waar zijn oude paar zou zijn uitgegleden en een set met spijkers waarmee hij de steilste wanden van het ijs kon beklimmen. Na zijn ongeluk werd hij een even zelfverzekerde klimmer als hij ooit was geweest.
Dit proces van het herontwerpen van elementen van zijn eigen lichaam werd een openbaring voor Herr. “Ik zag het ontbrekende biologische deel van mijn lichaam als een kans, een leeg palet om te creëren”, vertelde hij een publiek op de 2015 Autodesk University-conferentie.
Die ethos heeft de weg vrijgemaakt voor een uitzonderlijke academische en publieke carrière die een eenvoudige categorisering tart. Hij behaalde diploma’s aan MIT en Harvard en werd uiteindelijk het hoofd van de biomechatronicagroep van MIT, die onder zijn leiding een onderzoekstitaan is geworden. In 2011, hetzelfde jaar waarin hij de prothesemaker BionX Medical Technologies lanceerde, die de BiOM-prothese creëerde die hij dagelijks draagt, noemde Time hem de “leider van het bionische tijdperk.”
In een zonnige kamer met uitzicht op het luchtige biomechatronica-gang-testlaboratorium, noemt Herr die lofbetuigingen niet. In plaats daarvan ziet hij zijn onderzoek als een morele verplichting om de pijn en frustratie te bestrijden die worden veroorzaakt door ondermaatse interfaces tussen mens en machine – een weg die volgens hem zal leiden naar een wereld waarin kunstledematen niet langer schuren en kneuzen en waarin quadriplegici misschien weer kunnen lopen.
“Mijn persoonlijke ervaring onderstreepte voor mij hoe slecht de wereld is ontworpen,” zegt hij, “en het diepe menselijke lijden dat wordt veroorzaakt door slecht ontwerp.”
In een bepaald licht zou het centrale thema van dat werk kunnen worden ingekaderd als de notie dat effectieve ondersteunende technologie intelligent moet reageren op menselijke activiteit. Hoe geavanceerd een traditionele prothese ook mag zijn, de grove morfologie ervan is die van een piratenpoot; om een adequate brug te slaan tussen een menselijk lichaam en een prothesearm, moet de ledemaat de intentie van de drager aanvoelen en dienovereenkomstig reageren.
Dat is de redenering die ten grondslag ligt aan het ontwerp van de BiOM-enkel. In een slanke behuizing van koolstofvezel en chroom zit een dicht nest sensoren en circuits die een kunstmatige kuitspier aansturen, die wordt geactiveerd door een veer en een kleine elektromotor. Wanneer de drager een stap zet, vangt de veer de potentiële energie op; wanneer hij of zij een stap zet, geeft de motor een duwtje in de rug. Het apparaat meet ook zaken als loopsnelheid en de hoek van de hieluitslag; de ingebouwde computer berekent wat de enkel bij elke stap moet doen.
Het resultaat is een elegante hybride van het biologische en het mechanische die de functie van een kuit van vlees en been nabootst. Het is ongekend op het gebied van protheses: Bij elke stap stuwt de BiOM de gebruiker voort met een natuurlijke gang die een ouderwetse, niet-geautomatiseerde prothese nooit zou kunnen reproduceren.
BiOM-gebruikers spreken in verrukkelijke bewoordingen over de technologie. Voormalig marinier William Gadsby, die in 2007 zijn rechterbeen verloor in een hinderlaag in Irak, begon er een te dragen na langdurige problemen om zich aan te passen aan een traditionele prothese. “Voor mij was deze man, Dr. Herr, een inspiratie,” vertelde Gadsby aan Smithsonian magazine. “Hij zat niet te denken: ‘Goh, ik wou dat ze met een betere gadget konden komen.’ Hij haalde die diploma’s zodat hij zichzelf kon repareren – en iedereen anders.”
In Herr’s visie zijn protheses zoals de BiOM echter slechts een opstapje naar een brede versmelting van mens en machine. Hoewel elke eenheid een geavanceerd biomechanisch apparaat is – “Ik ben eigenlijk een stel bouten en moeren vanaf de knieën”, zegt Herr – is de intelligentie ervan in wezen indirect. De BiOM maakt gebruik van sensoren om de pas van een gebruiker te detecteren en dienovereenkomstig te reageren, maar het is nog steeds fundamenteel losgekoppeld van het zenuwstelsel van de drager.
Om een hand te ontwerpen die handiger is dan die van een ambachtsman of een voet die sterker en behendiger is dan die van een ballerina, zal die kloof moeten worden overbrugd, zegt Herr. Nieuwe soorten sensoren zullen het menselijk zenuwstelsel moeten verbinden met het digitale.
Zijn team bij MIT onderzoekt een aantal strategieën om dat te bereiken. Een veelbelovende weg, bijvoorbeeld, omvat het kweken van zenuwen door synthetische buizen die elektroden gebruiken om impulsen rechtstreeks van het zenuwstelsel op te pikken.
Ongeacht de specifieke technologie die die brug tot stand brengt, is Herr optimistisch over de haalbaarheid van het concept op de lange termijn. “
Filosofisch gezien maakt het deel uit van een toekomst die Herr zich voorstelt, waarin extreem gedetailleerde gegevens over het menselijk lichaam, het zenuwstelsel en de omgeving het mogelijk zullen maken om objecten te ontwerpen die op maat zijn gemaakt voor elk individu. “Beter ontwerp zal worden geïnformeerd door een diepgaand begrip van de mens,” zegt Herr. “In de toekomst zal ieder mens een digitale representatie van zichzelf hebben, en er zullen kwantitatieve ontwerpkaders zijn die een digitaal lichaam gebruiken om allerlei dingen te ontwerpen die mensen gebruiken. Dat is een formidabel technisch doel, maar ook een ethisch doel, omdat het mensen met niet-typische lichamen van alle soorten zou bevrijden van de irritatie en het ongemak van het gebruik van dingen die zijn ontworpen voor het gemiddelde lichaam. Op een dag, zegt hij, ziet hij “een naadloze integratie tussen de gebouwde wereld en ons lichaam – een wereld waarin dingen echt werken, geen pijn veroorzaken en geen grote frustratie oproepen.”
Dit artikel is een uittreksel uit The Future of Making van redacteur/auteur Tom Wujec en Autodesk. Het boek onderzoekt hoe opkomende technologieën en nieuwe manieren van ontwerpen transformeren wat en hoe mensen dingen maken.