花点时间想象一下，如果著名迷幻摇滚吉他手吉米·亨德里克斯（Jimi Hendrix）多长一个手指，他能创造出怎样不为人知的音符？同样，如果像弗里达·卡罗（Frida Kahlo）或文森特·梵高（Vincent Van Gogh）这样的历史画家能在同一只手同时握住油画和画笔，他们能以多快的速度完成毕生作品？这些艺术家都受限于其生物结构的限制，但未来创作者可能不必如此，这要归功于一款名为“第三拇指”的全新 3D 打印可穿戴机器人设备。这款拇指是“可穿戴运动增强”这一日益发展的技术领域的一部分，旨在增强用户的生物能力，同时注重可及性和公平获取。
第三拇指是如何工作的？
由剑桥大学增材与修复设计师 Dani Clode 创造的第三拇指，是一款由用户的脚趾控制的 3D 打印机械拇指。一旦通过腕带佩戴，该机械手指就会位于用户生物拇指的对侧手掌侧面，看起来像一根修长的第六根手指。用户通过按压脚趾下方的一对传感器来操作拇指。右脚趾施加的压力会使第三拇指左右移动，而左脚趾施加的压力则使其上下移动。控件是无线且比例化的，因此脚趾的快速移动会导致拇指同样快速地移动。放松脚趾压力会将拇指恢复到其原始位置。
研究人员认为，这款机械拇指很快就能帮助失去肢体的人恢复运动能力和功能。但第三拇指的潜在用途不仅仅限于帮助失去手指的用户。最终，研究人员认为它能够广泛增强生物功能，使佩戴者能够完成用拇指和四根手指通常难以或不可能完成的任务。研究可穿戴运动自动化（包括科幻般的骨骼外衣和复杂的机械肢体）的人员认为，这些工具最终可以提高生产力和安全性。
尽管第三拇指的初步设计可以追溯到 2017 年，但剑桥大学的研究人员本周公布了该设备首轮大规模人体测试的结果，这是在《科学机器人学》杂志上发表的论文的一部分。研究人员在 2022 年皇家学会夏季科学展览会上展示了该设备的尺寸较大的和较小的版本，并在五天内对 596 人进行了测试。实验参与者的年龄从 3 岁到 96 岁不等，性别、种族和惯用手也各不相同。在众多志愿者参与者中，研究人员旨在确定不同人群是否能够轻松理解并有效使用该拇指。
图片来源：Dani Clode Design / The Plasticity Lab
绝大多数测试者认为第三拇指易于使用
在测试中，研究强调了教授参与者快速直观地使用该设备的重要性。该论文的合著者之一 Lucy Dowdall 表示，像第三拇指这样的可穿戴设备，甚至像埃隆·马斯克（Elon Musk）的 Neuralink 目前正在开发的更复杂的脑机接口，如果想要普及，就必须“无缝集成”到用户的运动和认知功能中。
Dowdall 说：“我们对这项研究非常感兴趣，尤其关注人们最初掌握初始运动技能的能力。“所以在使用的最初几分钟内，他们是否真的能使用第三拇指。”
实验结果令人鼓舞。近乎所有（98%）的参与者在佩戴该拇指的第一分钟内就成功地装备了它并能够操作物体。但是，仅仅移动物体和熟练地这样做是完全不同的。为了测试后者，研究人员让参与者进行了两项独立测试。首先，研究人员要求参与者用他们的新手指从钉板上抓取钉子，并在 60 秒内将它们放入篮子。超过一半（333 人）完成了任务。接下来，测试者被要求将拇指与其他手指一起使用，尝试抓住各种需要不同灵巧度的泡沫物体，并将它们放入篮子。这次，有 246 名参与者完成了测试。
Dowdall 补充道：“我们对所有人的表现感到惊讶，尤其是在展览会上，以及我们涵盖的广泛年龄范围。“每个人都能很好地完成任务。”
图片来源：Dani Clode Design / The Plasticity Lab
研究人员希望在设计过程早期就融入可及性
研究人员指出，他们不仅对能够使用该拇指的参与者数量之多感到鼓舞，而且对其广泛的人口统计学多样性也感到鼓舞。所有年龄段的用户在一定程度上都能快速成功地使用该拇指。同样，研究人员表示，他们测量到性别之间或惯用左手和右手的人之间整体表现没有明显差异。研究人员指出，这种跨越生物差异的易用性至关重要，有助于防止某个群体或亚群体不成比例地受益于该技术而获得不公平的优势。尽管对于仍相对新兴的生物肢体技术来说，这种担忧可能为时过早，但研究人员正致力于从根本上构建道德和公平的考量。
Clode 在一份声明中表示：“考虑到人体的多样性，可穿戴技术在设计阶段尽可能包容至关重要。同样重要的是，这些设备应易于广泛用户使用且功能齐全。”
近期许多新颖的技术都充斥着反例，这些例子并未充分强调同样的考量。从增强现实和自动语音检测系统（这些系统在有色人种用户上表现不佳），到以“平均”男性身体为优先的汽车安全标准，技术领域充斥着看似无害的设计疏忽导致对某些群体产生潜在不平等影响的例子。研究人员希望避免第三拇指出现类似的结果。
图片来源：Dani Clode Design / The Plasticity Lab
剑桥大学教授 Tamar Makin 在一份声明中说：“这些技术带来了激动人心的新机遇，可以造福社会，但至关重要的是，我们要考虑它们如何能公平地帮助所有人，特别是那些经常被排除在创新研究和开发之外的边缘化社区。为了确保每个人都有机会参与并受益于这些令人兴奋的进步，我们需要在研究和开发过程的最早阶段明确地融入和衡量包容性。”
尽管皇家学会夏季科学展览会的测试对象主要局限于移动积木和泡沫，但研究人员已经展示了第三拇指更实用的潜力。在演示测试的视频和照片中，用户展示了该拇指足够强壮，可以挤压水果，但又足够精确，可以用另一根手指捏住线。在其他地方，可以看到研究人员敲碎一个鸡蛋，同时将另一个鸡蛋安全地放在拇指上。另一张照片显示一位画家用拇指握着一满杯墨水，同时用同一只手做出抓握的动作来操作画笔。是的，该拇指显然也可以用于弹奏吉他的和弦。
第三拇指的创造者 Clode 承认，对于一生都有十根手指和两根拇指的人来说，学习如何使用该设备可能会显得“相当奇怪”。即便如此，最新的研究表明，外表可能是具有欺骗性的。
Clode 说：“关于这个拇指，最令人兴奋的是，它从一开始看起来相当复杂，但实际上并非如此。“人们可以在一分钟内快速轻松地使用它。这不需要多年的训练，甚至不需要几个月甚至几天的训练。”
