劍橋大學的研究人員證明，人們可以快速學會控制義肢的額外拇指（即”第三拇指”），並有效地用它來抓握和處理物體。研究小組在不同的參與者身上測試了這種機器人設備，他們認為這對於確保新技術的包容性和適用於所有人至關重要。

劍橋大學的研究人員開發了一種可控的義肢大拇指，人們可以很快學會使用它來拿起和操作物體。在英國皇家學會夏季科學展上進行的測試表明，該裝置適用於廣泛的人群，98%的參與者在一分鐘內就能成功使用。這項研究強調了包容性設計在技術方面的重要性，確保所有用戶，包括邊緣化群體都能無障礙使用。圖片來源：Dani Clode 設計公司與可塑性實驗室

未來科技的一個新興領域是運動增強技術–利用外骨骼或額外的機器人身體部件等穿戴式電動裝置來增強我們的運動能力，使其超越目前的生物限制。

這些設備可以改善希望提高生產力的健康人的生活質量，而同樣的技術也可以為殘疾人提供與環境互動的新方式。

第三根拇指幫助使用者打開瓶子。圖片來源：Dani Clode Design / The Plasticity Lab

劍橋大學醫學研究委員會（MRC）認知與腦科學組的塔瑪爾-馬金（Tamar Makin）教授說：「科技正在改變我們對人類的定義，機器正日益成為我們日常生活的一部分，甚至成為我們身心的一部分。

“這些技術開啟了令人興奮的新機遇，可以造福社會，但至關重要的是，我們要考慮這些技術如何平等地幫助所有人，特別是往往被排除在創新研發之外的邊緣化群體。為了確保每個人都有機會參與並受益於這些令人興奮的進步，我們需要在研發過程的最初階段就明確納入並衡量包容性”。

馬金教授實驗室的合作者達尼-克羅德（Dani Clode）開發出了”第三拇指”，這是一種額外的機器人拇指，旨在增加佩戴者的活動範圍，增強他們的抓握能力，並擴大手的承載能力。這樣，使用者就可以完成單手可能難以完成或無法完成的任務，或在無需與其他人協調的情況下完成複雜的多手任務。

第三根拇指的發展與功能

第三個拇指佩戴在與生物拇指相反的手掌一側，由放置在每個大腳趾或腳掌下方的壓力感測器控制。右腳趾施加的壓力會將拇指拉過手掌，而左腳趾施加的壓力則將拇指向上拉向手指。拇指的移動幅度與施加的壓力成正比，釋放壓力後，拇指會回到原來的位置。

2022 年，該團隊有機會在一年一度的英國皇家學會夏季科學展上測試了”第三拇指”，各年齡段的公眾都可以在不同的任務中使用該設備。測試結果發表在今天的《科學機器人學》（Science Robotics）雜誌上。

在五天的時間裡，團隊對596 名參與者進行了測試，他們的年齡從3 歲到96 歲不等，來自不同的人口背景。其中，只有四人無法使用”第三隻拇指”，原因要么是”第三隻拇指”與他們的手不匹配，要么是他們無法用腳控制”第三隻拇指”（專門為展覽開發的壓力感測器不適合體重很輕的兒童）。

不同使用者佩戴的第三根拇指。圖片來源：Dani Clode Design / The Plasticity Lab

參與者有最多一分鐘的時間熟悉設備，在此期間，團隊會向他們解釋如何執行兩項任務中的一項。

第一項任務是用第三根拇指從釘板上逐個拾起釘子，並將其放入一個籃子中。參與者被要求在60 秒內盡可能移動釘子。共有333 名參與者完成了這項任務。

第二項任務是使用第三位拇指和配戴者的生物手一起操縱和移動五到六個不同的泡沫塑膠物體。這些物體形狀各異，需要使用不同的操作方法，增加了任務的靈活性。同樣，參與者被要求在最長60 秒內將盡可能多的物體移到籃子裡。 246 名參與者完成了這項任務。

幾乎所有人都能立即使用裝置。 98% 的參與者都能在使用的第一分鐘內成功使用”第三拇指”操控物體，只有13 位參與者無法完成任務。

參與者的能力水平參差不齊，但男女之間的表現沒有差異，儘管第三拇指始終戴在右手上，但手型也沒有改變他們的表現。沒有確切的證據表明，那些可能被認為”手巧”的人–例如，他們正在學習演奏一種樂器，或者他們的工作涉及手的靈活性–在完成任務時表現得更好。

老年人和年輕人在使用新技術時的能力水平相似，但在對老年人年齡層的進一步調查中發現，隨著年齡的增長，他們的能力有所下降。研究人員說，這種影響可能是由於隨著年齡的增長，感官運動和認知能力普遍下降，也可能反映了一代人與科技的關係。

年幼兒童的表現普遍較差。在無法完成任務的13 名參與者中，有6 名年齡在10 歲以下，而在完成任務的參與者中，年齡最小的兒童往往比年齡較大的兒童表現更差。但是，即使是年齡較大的兒童（12-16 歲）也比年輕成人更難完成任務。

達尼說：『增強技術就是要設計出一種與科技的新關係–創造出一種不僅僅是工具的東西，而是身體本身的延伸。鑑於身體的多樣性，可穿戴技術的設計階段必須盡可能具有包容性。

同樣來自英國皇家研究理事會認知與腦科學研究組的合著者露西-道達爾（Lucy Dowdall）補充說：”如果運動增強技術–甚至更廣泛的人機交互技術–要想取得成功，就必須與使用者的運動和認知能力完美結合。一個目標，必須對大量不同人群進行身體測試。

缺乏包容性設計考量導致技術失敗的例子不勝枚舉：

• 事實證明，將口語轉換成文字的自動語音辨識系統在聆聽白人聲音時比聆聽黑人聲音時表現更好。
• 有些擴增實境技術對膚色較深的使用者效果較差。
• 由於在碰撞測試中，汽車座椅和安全帶的設計主要是為了適應”平均”男性體型的假人，因此女性在車禍中面臨的健康風險更高。
• 專為右手使用或握持而設計的危險電動工具和工業工具，在左撇子被迫使用非慣用手操作時，導致了更多的事故。

編譯自/ scitechdaily