尽管《环太平洋2》口碑扑街,但

正在热映的科幻电影《环太平洋:雷霆再起》中,各种黑科技加持,神经桥联结、硕大机甲、核能电弧鞭,十分博引眼球,比五年前的《环太平洋1》相比,升级不是一点点,犹如点亮科技树,触发了科幻迷的好奇心。

那么,电影中的武器和技术在现实世界中的研发情况是怎样的?近日,科技日报记者走访了知名科普作家、中关村融智特种机器人产业联盟秘书长陈晓东。

神经桥联结让人机“通感”

影片中,两位或多位驾驶员凭借神经桥“通感”联结,记忆共享,共同操纵大型机甲战士进行战斗,这种独特的方式在不久的将来能实现吗? 

据国外知名科学网站Science Omega报道,当前英国埃塞克斯大学与美国航空航天局喷气推进实验室(NASA-JPL)正如火如荼进行一项研究,如何使用脑电波mouse(一种读取人类脑电波的界面)来读取两名驾驶员的脑电波,从而实现仅凭脑电波就可操作宇宙飞船。 

问题来了——为什么需要两名驾驶员而非一名?陈晓东答道,“这可能是因为如果仅依靠脑电波进行飞船操作,就需要驾驶员维持长时间的高度集中状态,不能有一刻松懈。不过如果由两名驾驶员进行操作的话,即使其中一人在某一刻注意力不集中,另一人只要还维持在集中状态,就可以防止事故发生。”

遗憾的是,似乎现实还无法像电影中一样轻松实现如此复杂的人机连接操作,但如果只是凭借脑电波进行机械操作这一目标,进一步提高脑机协同,完成期望的机械动作,有没有可能实现呢?

随着神经科学生物医学和电子科学交叉领域的发展,研究人员在努力让机器与人体神经桥联结。据介绍,东南大学无线电系教授王志功的团队曾率先在国际上提出“神经信号上下行信道通过有源桥接实现信号再生”的设想。

研究人员将采用植入哺乳动物内与中断的中枢神经接口的微电子装置,促使中枢神经的有源(即具有信号放大和处理的)功能再生,并把这一装置称之为“植入式微电子神经桥”,这样微电子神经桥诞生了。

而根据微电子神经桥推想方案,可以将处在千里之外机器人信息系统,通过“微电子神经桥”和无线传输系统,与本地人的神经系统联系起来,使异地的机器人在本地人神经信号的控制下,完成本地人期望的高难动作,从而实现特种环境下的特种任务。

可以预见,未来在太空、深海、化学、高温、核辐射等环境下和战场上的特种机器人,将不会只是单纯靠预先编写好的程序,再听从“人工智能”的计算机控制,按原先设定步骤完成任务。取而代之的将是另一种场景:可以根据具体情况,实时执行复杂的动作指令。

对于实际生活而言,将来身体有残疾的朋友也可以仅凭脑电波来操控轮椅、机械手臂等,想必若是霍金在世也会艳羡不已。     

机器人水下生存之“道”

影片中的怪物大多是从深海中突然冒出,这让人类的硕大机甲战士不得不投入汹涌波涛中与其殊死搏斗。那么,现在机器人深入水下的技术发展如何?

“水下机器人是一种技术密集性高、系统性强的工程,涉及到的专业学科多达几十种,主要包括智能控制、水下目标探测与识别、水下导航(定位)、通信、能源等五大技术。目前世界上水下机器人前三名挑战的是深水8000米,我国已达到7300米。主要技术瓶颈在于:密封(涉及材料)、深水通信、抗压和水下机器人搭载人员生存(呼吸吃喝拉撒等)四个问题。”陈晓东向科技日报记者强调。

  

研究表明:水下机器人由于密封问题而发生的故障比由于电子器件等问题发生的故障要高。陈晓东指出,“密封关键问题之一是轴的动密封,即轴伸出壳体处的密封。其分为静密封和动密封两种,静密封相对来说容易解决,动密封的问题比较难解决,轴在旋转时,由于轴与机壳间存在间隙,就会产生泄漏,而且介质压力越高、轴的转速越高,越容易产生泄漏。目前通过形圈密封、形圈密封与聚四氟乙烯滑环组合密封、机械密封和磁流体密封等四种方式采取措施。”    

陈晓东说,“目前水下机器人通信有无线和有线通信控制两种形式,有缆通信是常规做法,无缆通信一定要上浮。而缆线控制是目前市面上水下机器人所无法克服的,也是目前水下通信行业的壁垒。我们看到飞在天上的无人机可以做到无线电波通信,但是在水中,无线电会受到干扰,不像声音的传播那样顺畅,特别是在海水中,因为海水的高度导电性会吸收无线电信号,导致电波衰减严重,这就是为什么潜艇通常需要浮在水面上才能使用无线电。由此,市面上大多数水下机器人提供的解决方案是,在机身上联接缆线来实现信号传输。”

Power Ray小海鳐

在去年的世界机器人大会上,臻迪公司发布一款水下机器人Power Ray小海鳐,令人惊艳,但其也没能突破瓶颈,仍需要在机身中部插口上联接一条50m-70m的传输缆线。当然,臻迪创始人在接受采访时曾表示,会在产品迭代升级到2.0版本时推出无线版本,摆脱电缆线的控制,当信号断连时可以自动浮在水面上。

但现实情况似乎还比较严峻,就目前水中通信技术发展状况来看,并非一蹴而就之事。所以,影片中机甲在深水中执行遥远控制中心的指令,就现在通讯技术而言,还如同神话一般不可企及。