麻省理工學院:學習挑戰塑造了機械工程師的道路
近的校友 James Hermus 希望幫助其他人克服殘疾帶來的障礙。
在 James Hermus 上小學之前,他是一個快樂、好奇、熱愛學習的孩子。然而,到一年級結束時,一切都開始發生變化,他說。隨著他的教科書變得更,Hermus 無法再記住每一頁上的單詞,并假裝在閱讀。他清楚地知道老師在課堂上展示的材料;他的老師不明白為什么他不能讀寫作業。他被指責懶惰,不夠努力。
Hermus 很幸運,他的父母尋求神經心理學測試——這證明了他天生的智力與他的符號解碼和音素意識之間的巨大差異。然而,盡管被診斷為閱讀障礙,Hermus 和他的家人在他的學校遇到了阻力。根據 Hermus 的說法,學校的閱讀專家并不“相信”閱讀障礙,而且,他說,當他們每天帶他離開學校去參加補習時,校長以逃學罪名威脅他的家人。
Hermus 說,與全國許多學校一樣,Hermus 的學校不愿意為有學習障礙的學生提供住宿,這些學生在兩個科目上落后兩年。出于這個原因,獲得和維持住宿,例如延長時間和閱讀器,是從一年級到 12 年級的一場持續不斷的戰斗:表現好的學生失去了住宿的權利。只有通過堅持不懈和父母的支持,Hermus 才能在教育系統中取得成功,他說這種教育系統經常讓有學習障礙的學生失望。
當 Hermus 上高中時,他必須成為一個強有力的自我倡導者。為了獲得課程,他需要能夠閱讀更多和更快,因此他尋求適應性技術——Kurzweil,一種文本到音頻程序。他說,這確實改變了生活。起初,要使用這個程序,他必須拆開教科書,將書頁送入掃描儀,然后將它們數字化。
在進入威斯康星大學麥迪遜分校工作后,Hermus 找到了醫學物理學的研究機會,后來又進行了生物力學研究。有趣的是,Hermus 在接受教育期間面臨的嚴峻挑戰培養了他“成為一名成功研究人員的確切技能,”他說。“我必須組織起來,為自己辯護,尋求幫助來解決其他人以前沒有見過的問題,并且過于執著。”
作為麥迪遜大學 Darryl Thelen 教授的神經肌肉生物力學實驗室的成員,Hermus 幫助設計和測試了一種用于測量肌腱壓力的傳感器。他認識到自己在機械設計方面的優勢。在本科研究期間,他與人合著了許多期刊和會議論文。這些經歷和幫助身體殘障人士的愿望促使他來到麻省理工學院。
2022 年 9 月,Hermus 完成了麻省理工學院的機械工程博士學位。他曾在同行評審期刊上發表過 7 篇論文,其中 3 篇是作者,其中 4 篇是在他本科期間發表的。他因其學術和機械工程研究而獲獎,并在多個不同的環境中擔任過殘疾意識的導師和倡導者。
Hermus 說,他作為一名研究員的工作直接源于他的個人經歷。作為一名特殊教育教室的學生,“我觀察到輔助技術——由我的朋友和我素未謀面的科學家和工程師開發的——解放了我們。我的夢想一直是成為那些工程師中的一員。”
Hermus 的工作旨在調查和模擬人類與同時存在大量運動和力的物體的交互。他的研究表明,人類執行諸如轉動方向盤或開門等日常動作的方式與許多機器人非常不同。他展示了行為中存在的特定模式,這些模式提供了對神經控制的洞察力。2020 年,Hermus 以作者的身份發表了一篇關于該課題的論文,該論文發表在 Journal of Neurophysiology上,隨后在麻省理工學院機械工程研究展上獲得名。利用這種洞察力,Hermus 和他的同事在 Kuka LBR iiwa 機器人上實施了這些策略,以了解人類如何調節他們的多個自由度。這項工作發表在IEEE Transactions on Robotics 2022。近,Hermus 與匹茲堡大學的研究人員合作,看看這些想法是否對腦機接口的開發有用——使用植入大腦的電極來控制假肢機械臂。
Hermus 說,雖然假肢和外骨骼的硬件正在進步,但在人類身體行為的描述性建模領域,尤其是在與物體接觸時,該領域存在著令人生畏的局限性。如果沒有這些描述性模型,開發可推廣的假肢、外骨骼和康復機器人技術將具有挑戰性。
“我們需要人類身體互動的有效描述模型,”他說。
在麻省理工學院攻讀碩士和博士學位時,Hermus 與 Eric P. and Evelyn E. Newman 生物力學和人類康復實驗室的機械工程 Sun Jae 教授 Neville Hogan 一起工作。Hogan 對 Hermus 在 Newman 實驗室六年來所做的研究給予了高度評價。
“James 的碩士和博士論文都做得非常。他解決了一個具有挑戰性的問題,并在解決問題方面取得了而及時的進展。他是我研究小組的重要成員,”霍根說。“詹姆斯對他的研究的投入無疑反映了他自己的經歷。”
在麻省理工學院完成博士后研究后,Hermus 開始在瑞士 EPFL 與 Aude Billard 教授一起進行博士后研究,他希望在那里獲得學習和優化方法方面的經驗,以進一步推進他的人類運動控制研究.
Hermus 對他的研究的熱情是顯而易見的,盡管他的閱讀障礙帶來了障礙,但他對學習和生活的熱情依然閃耀。他在麻省理工學院郊游俱樂部、在 MakerWorkshop 工作并成為 MechE 社區的成員時,對滑雪旅游和攀巖表現出類似的興奮。
“麻省理工學院是一個不可思議的地方。麻省理工學院 MechE 的員工非常熱情且謙遜。我在麻省理工學院并不罕見,”他說。“幾乎我認識的每個人都有一個非常規道路的獨特故事。”