返回栏目
首页人物 • 正文

“机械战甲”为世界杯开球

发布时间:  浏览: 次  作者:舒志红

万众瞩目的巴西世界杯6月13日在争议中拉开帷幕。耗资900万美元的开幕式乏善可陈,简陋的表演、平庸的主题曲、糟糕的音响效果,无不引发众人吐槽。

如果一定要说有什么亮点的话,那便是28岁的截瘫青年朱利亚诺·平托身穿“机械战甲”,为本届世界杯开出第一球。这无疑是世界杯历史上最具科技含量的一脚,也是25分钟开幕式上最动人的一刻。

“真正行走的感觉”

平托的这件机械“战袍”相当拉风,颇具未来色彩,和好莱坞大片中的“超级战甲”有得一拼。它的学名叫“外骨骼”,由来自25个国家的150多名科学家联合打造,是非营利国际合作项目“再次行走计划”的一个研究成果。

项目负责人、美国杜克大学巴西籍神经科学家米格尔·尼科莱利斯说,平托的这件“外骨骼”由肢体辅助装置和神经传感系统组成,头盔和身体上均装有神经信号传感器。当平托的大脑发出指令后,这些意念信号经由无线传输到背包内一台笔记本大小的计算机装置中,处理之后转化为相应指令,驱动液压活塞,完成开球动作。

研究小组将这款“外骨骼”命名为“Bra-Santos Dumont”。“Bra”代表“巴西”,“Santos Dumont”代表巴西发明家亚伯托·桑托斯·杜蒙。杜蒙是第一位制造出能转弯飞行飞艇的巴西人,也是驾驶飞艇绕埃菲尔铁塔飞行一周的第一人。”如此命名,显然是为了凸显其在“外骨骼”研究领域里的开创意义。

在“备战”世界杯开幕式的最后几个月里,研究小组找了8名截瘫病人实验这套“战袍”,均成功行走,并踢出了足球。不仅如此,这些病人纷纷表示,那是一“真正行走的感觉,而不是被机器驱动着”。这意味着他们不仅能利用大脑控制自己的行动,而且能通过仍有知觉的手臂获得来自设备的反馈,这是一个崭新的发现。

“‘外骨骼’由意念控制,并将信息反馈给佩戴者,这在机器人技术研究领域中并不多见,”尼科莱利斯说,“他们都有这‘幻影’知觉,好像拥有一个‘幻影肢体’。”

“这实际上也是我们这个项目开出的‘第一球’。16个月以来,我们从零开始,现在已经有了一定成果,可以向世人。我们想告诉大家的是:‘脑机交互’领域大有可为,”尼科莱利斯说。

据悉,这套重10公斤,系统成本为2万美元,价高达5-10万美元。目前,“外骨骼”技术仍处于早期阶段,要想成熟后全面投入使用,至少还要等一二十年。

巴西著名神经科学家米格尔·尼科莱利斯了自己领军的神经装置项目“再次行走计划”,这个项目所制造的神经设备可以让截瘫、瘫痪病人通过神经控制下肢行走

突破还是作秀?

当“机械战甲”要为世界杯开球的消息传出时,各方质疑纷至沓来。很多人打赌说,这次没什么新鲜的,纯粹是哗众取宠。

外行看热闹,内行看门道。不过,仅从电视画面观看,算是专业研究者,也很难做出准确的评价。美国密歇根大学神经科学家、生物医学工程师丹尼尔·菲利斯表示,会不会是一个脊椎部分受损、自己仍能勉强行走的人,只是借助“外骨骼”辅助行走呢?

如果是这样的话,很难判断“外骨骼”究竟发挥了多大作用,而且也很难说“外骨骼”的运动在多大程度上由使用者的大脑控制。“结果是,他们说什么,你只能信什么了。”

对于脑机交互领域的研究者来说,这次的实际科研意义究竟有多大,主要取决于人脑对这套机械“外骨骼”的控制程度。如果大脑仅仅能够发出“启动”或“停止”指令,然后由“外骨骼”按照预先设定好的程序完成一系列动作,那么这套谈不上什么突破,因为目前的科研水平大致是如此;但如果使用者可以通过“外骨骼”以正常的步速和姿态行走,并且可以根据足球的运动非常精细地调整自己的动作,那么将是一个非常重大的突破。

对此,尼科莱利斯表示,他无法用一个百分比来划分机械“外骨骼”究竟几分由人脑控制,几分由机器人自动完成,但能肯定的是:“没有人,没有动作。”世界杯上的机械“外骨骼”采用的是基于脑电图学的交互技术,使用者必须先想象要做什么动作,走路,还是踢球?这一决定将激活“外骨骼”完成相应动作。

尼科莱利斯在2012年发表的一篇论文中讨论过这“分享控制”理论,由人脑下达“高级指令”,由机器人执行“低级动作”。而在实际操作中,使用者将处理来自“外骨骼”的反馈信息,这是一“共生关系”。

不过,他指出,在为世界杯做准备的最后几个星期里,有几名实验者确实能够通过大脑控制“外骨骼”的速度。他表示,将发表相关论文,宣布这一实验的新进展。“我们为病人初创了一套‘脑语言’,能让他们控制各动作。”

尼科莱利斯曾考虑过直接在人脑中植入脑电信号电极来控制机器人肢体,但最终还是放弃了。这次平托穿戴的是非植入式脑电信号电极头盔,这方法可以集中收集上百万个神经元发出的信号。

科学家们如此解释两者的不同:如果把收集大脑神经元信号想象成录制交响乐演出,植入式是在个别乐手前单独放置麦克风录音,而非植入式则是在音乐厅外,用一个麦克风录制整个乐团的演奏。

尼科莱利斯此番之所以放弃植入式电极,是因为这一技术仍存在潜在危险,目前尚处于动物实验阶段。最新一期《自然方法》上刊登了尼科莱利斯小组的最新实验进展。他们设计的新型植入式电极能同时无线记录512个频道,这是前所未有的进步。实验猴子可以通过大脑操控轮椅,完成各动作。

“机械战甲”为世界杯开球

残奥会上,再见!

除医疗领域外,“外骨骼”还有其他用武之地。近期热映的好莱坞大片《明日边缘》里,阿汤哥身穿机械铠甲所向披靡,其实是一“外骨骼”机器人。它不仅可以保护支撑肢体和器官,还能提供额外动力,增强技能,甚至可以让普通人像“钢铁侠”一样,完成超越极限的高难度动作,执行作战任务。

目前最具潜力的“外骨骼”技术应用之一当属美国雷神公司的军用“外骨骼”XSO2。穿上这套机械战甲,可以轻松完成上千次俯卧撑,轻而易举地举起100千克重物,单手劈开厚达七八厘米的木板。

最近,日本ACTIVELINK公司正研发一款增力机械“外骨骼”,其最终目标是开发出小型化、可搬运超过100千克重物的机械“外骨骼”,应用于救灾和建筑施工等领域。

据介绍,正常人穿戴的“外骨骼”和残疾人穿戴的“外骨骼”,技术难点不同。前者是要符合人体结构,后者则是如何提取脑电信号。

目前,“外骨骼”技术的应用还存在持续供能、高成本、小型化等诸多棘手问题。不过,在尼科莱利斯看来,眼下最大的障碍却来自记者。“有太多的悲观主义者看不到这项科研成果对于一个发展中国家来说意味着什么,有多么广阔的前景。他们把科学家视为一帮研制炸弹和杀人武器的家伙。我们需要向世人证明,科学正努力让人类变得更美好。”

当被问到为什么选择在世界杯开幕式上进行“外骨骼”技术的处女秀时,尼科莱利斯说:“因为世界杯是巴西,巴西是世界杯。没有哪个国家能像巴西那样完美呈现足球之美。这是最合乎情理的决定。在残疾人奥运会上,我们还会有惊喜。那也是在巴西。别着急,到时候见。”

80后最新新闻News

80后本地新闻Local

80后新闻排行Rank

返回栏目>>

80后之窗 © 版权所有 XML地图 网站地图

Copyright © 2009-2018 80后之窗版权所有80End.cn

80end既80后之窗于2006年9月12日由一群有责任感的80后青年共同发起建立,引导80后健康的成长,同时也改变80后现象在社会上的不良形象。