思琪

起源：超級戰(zhàn)士的構(gòu)想

機(jī)械外骨骼，顧名思義，就是穿戴在衣服之外的機(jī)械，外形類似骨骼，能夠起到骨骼的支撐和行動(dòng)作用。其發(fā)明靈感，起源于美國著名漫畫《鋼鐵俠》，該漫畫的主人公是尋常人類，但是一旦穿上一套專門的鋼鐵鎧甲后，他就成為超級戰(zhàn)士，可以飛天遁地，而且力大無窮。這部漫畫目前已經(jīng)被改編為同名電影，在全世界范圍內(nèi)熱映。

從上世紀(jì)90年代開始，科學(xué)家們對這一概念進(jìn)行了深入研究。他們認(rèn)為，要想把這套“盔甲”變成現(xiàn)實(shí)，讓普通人成為力能舉鼎的大力士，需要幾個(gè)條件：首先是這些盔甲部件是附著在人的四肢和軀干上的，它不能過于笨重；其次是這些盔甲本身至少幾十公斤重，人穿戴上之后，必須讓盔甲有自己的動(dòng)力系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)，否則靠人本身的力量是無法行動(dòng)的；再次，這套盔甲的動(dòng)力系統(tǒng)越小越好，否則會(huì)背著累贅，但是同時(shí)能量越大越好，不能跑一跑跳一跳就沒電了；最后，這套盔甲必須同人類的大腦和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)聯(lián)系上，人想干什么，外骨骼和人體就能一起動(dòng)作，越靈活才越有價(jià)值。

機(jī)械外骨骼的最大優(yōu)勢就是有效規(guī)避了電腦智能化的風(fēng)險(xiǎn)。比肩人類的智能機(jī)器人，目前只出現(xiàn)在科幻電影里，畢竟人工智能領(lǐng)域的進(jìn)展緩慢，能真正模擬人腦的電腦目前還沒有發(fā)明出來，沒有活蹦亂跳的電腦就沒有活蹦亂跳的機(jī)器人。而機(jī)械外骨骼提供了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的解決辦法——既然還造不出人腦一樣的電腦，那就直接用人作為機(jī)器人的核心“部件”，用人腦去指揮機(jī)器，用人體去帶動(dòng)機(jī)器，同時(shí)用這些高強(qiáng)度的機(jī)械來大幅增加人的體力、耐力和活動(dòng)能力。一句話，外骨骼能把人類包裝成一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)器人，它具有人的智力、靈活度和機(jī)器人的力量、速度。

更快、更強(qiáng)、更有力氣

機(jī)械外骨骼的研究目前應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

在軍事領(lǐng)域，機(jī)械外骨骼可以打造出超級戰(zhàn)士，目前一個(gè)裝備機(jī)械外骨骼的成年男子可以輕而易舉托起100公斤以上的物品，以前需要開叉車去搬運(yùn)的東西，現(xiàn)在一個(gè)人過去托起來就可以走了。而給胳膊裝備外骨骼后，一拳可以擊穿7.62厘米厚的木板。

在民用領(lǐng)域，機(jī)械外骨骼主要考慮到的是肢體有殘疾或是需要康復(fù)的病人，同時(shí)研究者們也嘗試把這一技術(shù)應(yīng)用于老人的助力。目前日本公司推出的HAL系列醫(yī)用外骨骼十分受歡迎。

肢體有殘疾的人穿戴上機(jī)械外骨骼后，可以直接指揮機(jī)械腿自然行走，而不需要拐杖等輔助工具。那些肢體需要康復(fù)的病人，在進(jìn)行康復(fù)行走鍛煉時(shí)，也可以穿戴機(jī)械外骨骼，他們可以不發(fā)出行動(dòng)指令，而由編好運(yùn)動(dòng)程序的外骨骼牽引著他們的肢體進(jìn)行康復(fù)活動(dòng)，省時(shí)省力還科學(xué)。對那些關(guān)節(jié)損傷的病人來說，利用機(jī)械外骨骼既可以鍛煉肌肉、恢復(fù)肌肉功能，同時(shí)還可以利用機(jī)械外骨骼對人體的強(qiáng)大支撐功能，減輕關(guān)節(jié)受到的人體自身的重量壓力，走起來更加舒服自如。

目前，以上提到的這些民用機(jī)械外骨骼技術(shù)正在從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H生活。2010年，新西蘭一家公司推出了“仿生機(jī)械腿”，專門幫助下肢癱瘓患者，這套外骨骼全重38公斤，但是患者穿戴后沒有負(fù)重感，并能在外骨骼的支持下自如站立、行走，上下樓梯。小澤征內(nèi)田爬山穿的那套外骨骼是2011年推出的，性能更加先進(jìn)，它采用生物電技術(shù)，與身體的關(guān)節(jié)部位連接，只要穿戴者的身體關(guān)節(jié)表現(xiàn)出某種動(dòng)作趨勢，比如想跑、想跳，大腦釋放出的神經(jīng)信號(hào)會(huì)通過神經(jīng)元直接傳導(dǎo)給肌肉，再通過肌肉調(diào)動(dòng)機(jī)械外骨骼系統(tǒng)迅速行動(dòng)，也就是穿戴者想跑，機(jī)器就會(huì)帶著他的腿跑起來，穿戴者自己不用費(fèi)力氣。

而作為機(jī)械外骨骼研究最先進(jìn)的美國，目前他們的技術(shù)水平正在向更快速、更靈活的方向邁進(jìn)，2012年美國機(jī)械外骨骼的科學(xué)家們已經(jīng)可以讓一群小伙子穿著機(jī)械外骨骼，打一場對抗激烈、奔跑猛烈的籃球賽了。

三個(gè)瓶頸待突破

機(jī)械外骨骼前途無限，但是眼下它也面臨著幾個(gè)難以逾越的門檻。

首先是材質(zhì)和造價(jià)問題，由于機(jī)械外骨骼要求輕便、堅(jiān)固，目前使用多為鈦合金等昂貴材料制作，或者是加工維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的復(fù)合材料，這些材料的限制導(dǎo)致外骨骼還不能廣泛推向市場。

其次是生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的瓶頸。機(jī)械外骨骼的核心技術(shù)就是把機(jī)械和人腦有機(jī)連接起來，讓機(jī)械的四肢真正變成人腦可以隨意控制的四肢。但是目前生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)都還不能夠完全實(shí)現(xiàn)人腦那樣的控制能力，它們還是太大太笨拙了，而且誤差也不小。舉例來說，讓穿著機(jī)械外骨骼的人類扛木頭抱鐵軌，一點(diǎn)問題都沒有。但是要讓他們繡花繪畫，現(xiàn)在還達(dá)不到人類的一般水準(zhǔn)。

最后就是能源問題。目前機(jī)械外骨骼的驅(qū)動(dòng)能源主要是各種類型的電池。這類電池儲(chǔ)藏電能還比較有限，最多只能支持器械外骨骼持續(xù)工作兩小時(shí)左右。這對于要用機(jī)械外骨骼生活工作的人來說太短了，總不能行動(dòng)兩小時(shí)后之后馬上就要充電三小時(shí)吧？

盡管面臨著各種問題，但是科學(xué)家們?nèi)匀怀謽酚^估計(jì)，因?yàn)闄C(jī)械外骨骼在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)起來確實(shí)比智能機(jī)器人要簡單一些。也許在不久的將來，隨著人類科技的不斷進(jìn)步，機(jī)械外骨骼武裝起來的人類將會(huì)昂首闊步地奔跑在地球上。

（責(zé)編：石磐）