真实版铁人

http://www.shxb.net [2008-4-28 10:05:08] 本报记者 李青青 译


1990年,日本神奈川工学院开发的“能量辅助器”可以帮助护士运送病人。



1998年,澳大利亚行为艺术家斯特达拉穿着一件“走路机器”发表演讲。



2002年,日本“生化动力”公司开发的HAL-3医用辅助盔甲,日前已经升至第5代。



2003年,电影《黑客帝国3》中的人类幸存者驾驶着战斗机器人。



2004年,加州大学的伯克利分校开发的机械盔甲,通过走路提供动力,可背负较重的物品。



2008年,电影《铁人》中的机械盔甲。



    幻想与现实有距离,但这种距离正在缩短。上述场景中那个喷火的怪物,其实是即将于5月2日上映的电影《铁人》(Ironman)中的一幕。这部电影改编自盛行40多年的漫画,讲述一个天才发明家穿着自己引以为傲的机械战甲拯救世界的故事。好莱坞首次青睐该题材,时机选择恰到好处。因为美国国防巨头雷神在收购了史蒂夫·雅各布森1983年创办的萨科斯公司后,已于近日研制出了最接近于幻想的机械战甲——XOS,也就是犹他州所发生的这一幕。
    
    过去7年来,五角大楼国防远景研究工程机构为此付出了天文数字的投资——拜其所赐,以史蒂夫·雅各布森为首的一批“疯狂”科学家才得以将XOS付诸实践。铁人漫画的创作者之一阿迪·格拉诺在观看了XOS后,震惊地说:“我知道我们正在研究,但从未想过速度如此之快。除了缺乏飞行能力和武器外,XOS就是铁人。”
    
    在位于曼哈顿的惊奇动画电影公司总部,《铁人》编辑汤姆·布雷福特简要地描述了漫画主角托尼·斯达克的履历:毕业于麻省理工大学的天才科学家和工程师,父亲是个具有阴柔气质的酗酒富豪。托尼如何变成铁人的说法有好多,但电影选取了最基础的一个:坏人绑架了他,要他研制一种杀人武器。但托尼却制造了一套机械战甲,在逃脱之后,他不断改进盔甲和自身,并变成了拯救世界的超级英雄。
    
    漫画里,铁人比喷气式飞机飞得还要快,能轻松举起1000吨的重物,能侵入安全级别很高的电脑系统。所有这一切,都直接靠大脑指挥。的确,这有点夸张。但布雷福特说,无所谓,“漫画肯定要比现实先进,否则就成古董了。”
    
    铁人的概念首次出现于1963年。当时,美国军方科学家瑟奇·扎洛尼发布报告,描述了一种可以穿在人身上的机械盔甲设计图,操作者可因此变得力大无比,但那时的技术条件并不成熟。直到2000年,美国国防高级研究计划局开始了一项为期七年、耗资7500万美元、名为“提升人力之机械战衣”的项目。美军前陆军上校杰克·奥巴西克就是该项目的大力支持者之一,他表示,在见识到更为小型、灵便的传感器以及更快速的微机处理器被开发出来之后,他就坚信,机械战甲将不再是遥不可及的梦境。
    
    雄心勃勃的计划局的目标是打造真正的“铁人”:他们想要一件可以让每个士兵都能轻松操作的机械战衣,只要穿上它,士兵们可以轻而易举提起数百公斤的重物,可以没日没夜却又不觉疲惫地行军,可以扛起一般需要两个人才抬得动的武器,可以背着一两个伤者在战场上狂奔,可以在枪林弹雨中穿梭却毫发无损……
    
    对此表示怀疑的也大有人在,参与计划局初期研制的科内尔大学工程师伊芙莱西·加西亚表示:“和我交流过的人,有一半认为这是异想天开,还有一半认为这纯粹是浪费金钱、时间和资源。面临的挑战太大了。”首先是燃料问题,机械盔甲必须携带一个小巧且高效的动力系统,起码能支撑它运作上一天,而精致高端的人造肌肉组织以及复杂的控制系统可是很昂贵的。另外,这件机械盔甲必须拥有足够的智能与操纵者展开“亲密无间”的互动,这意味着它要能迅速读取操纵者的每一个意图,当操纵者做出一个动作时,盔甲要几乎同步拷贝其做法,即使仅有一点点滞后,当操纵者抬腿走路时,也会觉得有如在水中步行一般费力,那这件盔甲只能成为一个沉重而精致的金属牢笼罢了。


    史蒂夫·雅各布森的简历看起来就像是机器人的“造物主”,过去35年来,他一直潜心于机器人研究,其中最大的一台重80吨。在介绍XOS前,他半开玩笑地说带记者去见识下他的“恐怖隧道”。这个地下洞穴般的地方其实是犹他工学院的研究基地,里面遍布各种实验室,还有好多机器人。雅各布森是个不喜欢接受采访的人,所以他对很多机器人都不透露太多内幕。当然,其中的原因之一是部分项目是为军方打造的。
    
    “当你研制机械盔甲时,”雅各布森终于开始介绍XOS,“大约需要25个子系统,而且它们都要比你的身体先启动。盔甲的两个主要功能是力量和持久性,但目前还只能良好地完成75个动作。”
    
    雅各布森是在2000年向国防研究计划局申请投资XOS的,因为他相信自己已经为解决人机交互找到了一个办法。为了证明这一点,他让公司摄影师普莱斯及其女儿作了个实验。实验中,普莱斯扮演机械盔甲,女儿则扮演操作者。女儿背对父亲站在父亲的脚上,两人双手握在一起维持平衡。随后,女儿开始向前走,父亲则保持女儿不从自己脚上掉下来。磨合了几分钟后,父女俩达成了步调一致,不管是加速还是转弯,女儿都紧紧掌握着主动权。
        
    雅各布森从这个实验中想到,如果能创造几个交互点,比如脚和手,机器就能明白操作者的意图并作出反应。于是,雅各布森和工程师团队制造了压力传感器、改良了力量传感器、发明了更有效的液压机以及机械盔甲的铝鞋,最后利用一个他称为“别挡路”的控制系统连接在一起。
        
    也正是因为这套控制系统,詹姆士在操作过程中几乎不费力。当他搬运重物时,手部传感器将自动记录动作的变化,并感知到操作员每只手上有大约45公斤重的东西。除了手部的传感器外,盔甲的脚步和背部也有传感器,它们每秒都要向中央处理器传递数百到数千次测量数据。通过一系列方程式进行运算后,系统能指挥盔甲手部、脚部和背部的位置以及运动。比如詹姆士想把手放下来,系统就会指挥每个关节点的人造肌肉组织达成目的。詹姆士不费力的原因就是系统在他使劲前,已经指挥机械手臂承担了重量。
        
    詹姆士试穿的盔甲已经是4.0版本了,但仍有许多难题。其中之一就是它背后还拖着一根长长的“尾巴”——小型高效的能源装置基本是个世界难题,虽然目前可以通过携带电池行动,但40分钟电量就消耗完了。
        
    在漫画《铁人》里,主角英雄在恶人的老巢里陷入山穷水尽的境地——他的战甲快没电了,但是,英雄总是能柳暗花明又一村的,他将一个手指(当然是战甲的手指)戳进水泥墙里,摸索到一根电线,于是,迅速地再次充满了动力。
        
    现实版的战甲却暂时不具备这么好的能力,所以,投入应用的第一代XOS的活动范围受到约束。据研究者的设想,XOS一开始可以用作战场搬运工具,只要有汽车或轮船的发动机,使用战甲的士兵就可以利用这一能源从一架直升机上迅速卸载巨型军用物资,或扛着沉重的履带维修坦克等。军方希望在2009年就开始实地测试现有版本的XOS,雅各布森与其他科学家仍然在为研发出可自给动力的机械战甲而努力。







 

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