今天的计算机能够把老年人的步履和舞蹈家的旋转等各种人体运动转化为数学方程式,这一工具有助于医师认识人体,治疗缺陷。
机械工程师艾利 · 塞雷克(Ali Seireg)声称:“如果将人体看作力学系统,我们就可能用一系列方程式描述人的运动。把这些方程式输入电子计算机即可获得有用的信息,诸如人怎样运动、以及怎样帮助人们克服运动障碍等。”
塞雷克和他的研究者们在寿迪逊威斯康星大学用了十多年时间实现了上述设想。现在,他们已能把每个人的运动——从人的步行到咀嚼口香糖的动作——完全电子计算机化。他们的工作为矫形医师、理疗医师以及体育教练等提供了多方面崭新的工具。
密尔沃基美国退伍军人管理局医院的P · 默里医生已经用这种计算程序帮助一位髋关节病人恢复行走机能。她把病人的身材、重量以及受伤关节等信息输入计算机,计算机便模拟出该病人行走时应保持的最佳姿态和使用拐杖的最好方式。默里解释说:“在此以前,我们简直没有办法决定什么样的治疗方法对关节特别重要。现在,我们完全可以根据计算机模型发展一套练习方法,帮助患者恢复正常机能。不仅如此,我们还可以抛弃惯常把仪器植入体内的方法,更多地认识关节的内部症状,判断它是否正常”。
然而,塞雷克博士最热心的,却是利用计算机进行模拟外科手术。坐在电视终端,通过改变假设的骨骼和肌肉,便能观察这些变动怎样对患者的步行产生影响。它有助于外科医师进行移骨手术以及膝外翻手术等。事实上,在密尔沃基,塞雷克就曾用这种方法预示性地引导了主治医师给一位小孩进行一项极其困难的手术。
塞雷克的后继者们还发现了上述“运动模型”的其他用途。例如,他们将利用此项设计制造出更灵巧、也更近于人类的机器人。工程师甚至可以用“机器手”确定哪些部分的肌肉需要手指进行某种程度的“按摩。”同时,如果用导线、滑轮和发动机代替肌肉,以杆取代骨骼,并用微信息处理机代替脑子,工程师便可制造具有如此奇特功能的机器人。
“治疗机”也随“运动模型”应“运”而生。塞雷克已经设计出可以治疗肌肉受伤的装置。它仅消耗极小的电力,引起病人极微的挛缩,使病肌重新复元,并可重新获得失去的肌力。
虽然塞雷克模型揭示了人体和机器的相似,但它们仍然存在着显著差异。塞雷克认为:“性能优良的机器有一条原则,即以最小的能置换取最大的工作效益。然而这条金科玉律却不适用于人类。我们之所以没能尽量按效率办事,其原因纯粹是由于美好事物本身。例如,人们总是以自认为看上去优美的姿态散步,即使那只是个十分模糊的意识。我们曾经设法把‘运动模型’运用于本国一位著名的体操家,结果发现他几乎竭尽所能地消耗能量。无可否认,他的动作确实优美。此例只能表明:我们不是计算机模型,也并非一具完善的机器。我们虽然有缺陷,但却是真正美丽的人类”。
[Science Digest,1982年3月]