肖通
外骨骼系統(tǒng)從科幻大片到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用,離我們越來越近。當(dāng)使用者將這些外部裝甲穿在身上時,不僅能獲得力量,甚至可以解鎖讓人腦洞大開的新技能。用機(jī)械力量來彌補(bǔ)生理弱項(xiàng),也許是最迅速且無害的人體化方案了。
按照老電影的橋段,一個人如果想迅速獲得驚人的力量,往往要把靈魂出賣給撒旦。但是在很多科幻電影中,編劇們找到了新的機(jī)能提升法則,那就是外骨骼。早些年的《機(jī)械戰(zhàn)警》《明日邊緣》,最近的《阿麗塔》《流浪地球》,全都展現(xiàn)了這種助力裝備。
有據(jù)可考的早期外骨骼計劃,當(dāng)屬1965年由美國國防部牽頭制造的Hardiman。士兵借助這套設(shè)備可以舉起341千克的重物,但最終因?yàn)槌杀尽⒇?fù)重的問題,它在原型機(jī)階段就被否定了。它的失敗,很大一部分原因要?dú)w罪于“生不逢時”。隨著傳感技術(shù)、材料科技和控制系統(tǒng)的飛速發(fā)展,2000年之后,外骨骼正式迎來了第二春。
當(dāng)我們把目光聚焦到剛剛結(jié)束的2019年CES(國際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會)上時,不難留意到花樣百出的外骨骼黑科技。三星GEMS、本田步行助手、松下Atoun助力器……外骨骼設(shè)備儼然成了時下熱門的科研趨勢。
Hardiman失敗之后,白宮并未死心。美國國防部高級研究計劃局在2000年拿出5000萬美金,資助那些研發(fā)軍用外骨骼的公司,著名的HULC就誕生于這個時期。這套設(shè)備凈重僅為24千克,但負(fù)載能力可達(dá)91千克。穿上它之后,士兵能以每小時5千米的速度連續(xù)走上3小時。由于性能優(yōu)異,最后它被軍火商洛克希德·馬丁購入麾下。
2019年年初,美國海軍也和一家外骨骼公司簽下訂單,采購了一批Guardian XO外骨骼,用于提升工人抗疲勞的能力。官方聲稱,穿上它之后普通工人可以輕松搬起90千克重的貨物,且支持熱插拔的電池能提供8小時的續(xù)航能力,這已經(jīng)大幅超出了工人的單次工作時長。無論是士兵還是后勤,軍隊(duì)人員往往要面臨高強(qiáng)度的任務(wù),對于他們來說,外骨骼無疑是一種必需品。相比之下,它在民用行業(yè)的研發(fā)速度就沒那么快了。最近幾年,日本的很多公司開始鉆研外骨骼技術(shù),用于應(yīng)對工人短缺的問題。松下的子公司Atoun推出的最新Y字形外骨骼設(shè)備,就是很典型的例子。它能感知穿戴者的每一個動作,從而調(diào)整輔助力度。其電池僅重4.5千克,將它穿在身上并不會太重,還可以為腰部提供10千克的助力。因?yàn)楦芍鼗疃鴮?dǎo)致腰椎間盤突出的人不計其數(shù),外骨骼的出現(xiàn)對于醫(yī)療行業(yè)而言也是一個福音。就現(xiàn)階段而言,真正能做到商業(yè)化生產(chǎn)的外骨骼公司并不多。但它們?yōu)樘嵘窆ぷ餍识龀龅呐?,值得每個人豎起大拇指。
也許是考慮到剛需的問題,更多的公司把目光鎖定在殘障人群身上。比如最有前瞻意義的外骨骼產(chǎn)品——HAL動力服,2018年就成功拿到了美國食品藥品管理局(FDA)的準(zhǔn)入許可。換句話說,這款設(shè)備已經(jīng)可以在美國各大醫(yī)院被用于癱瘓患者的康復(fù)治療了。
當(dāng)你想邁出步子時,大腦會發(fā)出生物信號,這一信息將被綁在大腿上的檢測器迅速識別,而后HAL動力服就能以自然且精確的動作,帶著患者緩慢行走。三星的GEMS及本田的步行助手,原理與之大同小異。對于那些想走路卻無法行動的朋友來說,外骨骼可以幫助他們回歸自主的生活。
外骨骼最理想的狀態(tài)是“出一分力氣,得十分效果”,雖然它們沒有達(dá)到這一高度,但定向削減任務(wù)難度已是常規(guī)操作。外骨骼的另一個特征,是具有大量的傳感器系統(tǒng)。所以患者的力量變化、康復(fù)情況、鍛煉進(jìn)度等信息,理論上也可以通過App加以呈現(xiàn)。在可以預(yù)見的未來幾年內(nèi),醫(yī)療康復(fù)仍將是外骨骼科學(xué)的主戰(zhàn)場。
軍隊(duì)、醫(yī)療、救援、倉儲……外骨骼正以驚人的速度,在各個領(lǐng)域落地生根。這種“鐵包肉”的進(jìn)化不僅足夠安全,而且是完全可逆的。哪怕你有一天不想再做“全村的希望”,你也可以隨時把它卸下來。