電影《流浪地球》中的外骨骼已經在現實中存在

        光明網-科普中國 2023-02-03 16:39:53

        《流浪地球2》再一次讓人們為國產科幻電影喝彩。在影片中出現的各式科幻裝備,也自然成了影迷、軍迷的談資。作為一部科幻電影,《流浪地球2》的裝備卻極具“現實”色彩。比如,在電影中頻頻出現的人體外骨骼,無論是建筑施工的工人,還是搬運裝備的勤務人員,再或者執行戰斗任務的軍事人員,外骨骼似乎成了《流浪地球2》時代的通用裝備。《流浪地球》中的外骨骼,有大量的現實裝備的影子。


        (資料圖)

        圖注:這是一種有體外延申的外骨骼,屬于有動力的外骨骼設備

        在現實生活中,外骨骼正在逐漸走近我們,無論是軍事應用還是生產生活,都在探索外骨骼的發展之路。外骨骼從用途上可以分為民用和軍用兩大范疇,從動力方面可以分為有動力和無動力兩類,而有動力的外骨骼還可以根據是否搭載人工智能再分類,可以說細分明確,發展脈絡繁多。電影《流浪地球》讓我們真實看到了外骨骼的不同應用場景。

        無論哪種類型的外骨骼,其目的都是增強和改善人體的功能或能力。生活中,外骨骼可以為肢體殘障人士或機體失能的老人恢復肢體功能,幫助他們康復、恢復生活自理能力。在工作中,尤其是需要高強度體力勞動的工人,可以通過外骨骼提升搬運能力,降低勞動強度,提供額外保護,降低受傷風險。在軍事領域,外骨骼的探索和應用更多,可以提高戰士的戰場環境適應能力,減輕作戰疲勞,降低體力消耗,延長作戰時間,減少作戰傷亡。比如,我國在積極研究和測試的外骨骼,可以在惡劣地形情況,尤其是在高原、山地地區,車輛、飛機等運輸工具受到很大局限的復雜地形和氣候條件下,通過外骨骼增強人體的運動、攀爬和搬運能力,即使是海拔3500米以上地區,使用無動力源外骨骼的人員,在活動時也可以節省5%-10%的體力,而站立不動時甚至可以節省70%以上的體力,極大的提升了單兵在惡劣環境中的作戰能力。這種無動力外骨骼,目前一般采用碳纖維等材料,總重輕、抗沖擊性能好,單人即可穿脫裝備,在各種環境下都不受電源等動力限制,可以持續使用。

        圖注:看似是一種簡單的能力增強型外骨骼,有動力和無動力皆可,減少成本可以做無動力款,穿著方便,對人體做輔助增強

        而使用有動力的外骨骼,更可實現人體功能的飛躍式提升。通過動力控制,外骨骼可以搭配氣動、杠桿和液壓等系統,提供輔助力量,提高人體極限,讓人員力量倍增、動作更迅敏、耐力更持久,幫助人員從高處飛躍而不受傷,輕松拿起幾十公斤的重物毫不費力。有動力的外骨骼更為復雜,在輔助人體動作時,通過對人體的動作識別、肌肉信號判斷進行動作匹配和動力輸出與身體聯動。

        圖片說明:這是兩種外骨骼,區別較明顯,一種有明顯的附加功能,另一種多半只是人體能力增強的基礎版本

        有了電力,外骨骼還可以從傳統的人體機能增強,向智能輔助更進一步。搭配環境傳感器和人工智能處理系統,可以提高戰場的環境感知、信息情報收集處理和識別能力,提升人員的戰場反應力,增加作戰效能減少傷亡。信息同步到指揮網絡,可以增強戰場指控效率,縮短指控與協調時間。具有遠程通信能力和人工智能系統的外骨骼甚至可以通過指揮網絡及自身系統為每個單兵提供敵人技戰術和戰場環境發展變化預判,改變未來戰爭的作戰樣式。

        圖片說明:《流浪地球1》中的外骨骼,明顯可以由單兵使用活力更強的武器裝備,沒有外骨骼支撐一般單兵很難獨立手持使用重型武器

        當然,外骨骼除了靠自己改變未來,它還可能會催生其他改變。目前的戰爭模式、武器裝備性能在一定程度上受制于人類的身體極限,比如人的持續作戰能力和身體所能承受的極限閾值等,影響著戰爭烈度、武器裝備的作戰性能。通過外骨骼提升人體能力極限,結合人與機械、人與智能的融合,可能催生更多武器裝備發展,如槍械可以回歸對更高初速、更大殺傷效果和更遠射程的追求,而不再受使用者對槍械后坐力和武器重量的承受限制。當然,未來也許還會有穿著智能外骨骼的作戰人員,作為節點或邊緣中心,控制、指揮更多的無人智能化武器裝備作戰,減少一線人員投入,避免傷亡損失。無論現在還是未來的哪種外骨骼,都可以有效提升作戰能力,降低訓練成本和時間,減輕作戰人員身體負荷,賦能作戰、后勤、衛勤部門提高效率。

        外骨骼的廣泛應用和低成本化,也可以改變未來生活,尤其是在老齡化社會,外骨骼可以提升肢體失能老人的生活質量,賦能殘障人士,協助他們康復和訓練,展現出更多的社會價值,讓“科技改變生活”從科幻電影走進現實。

        作者簡介:田春園,中國指揮與控制學會會員,開創軍事及時政評論欄目《田煜觀點》,發表過大量安全戰略、軍事防務分析、軍事科技、軍事理論等文章,受聘進行國家安全戰略形勢講座

        出品:科普中國

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        作者:田春園

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