儘管《環太平洋2》口碑撲街，但片中科技元素酷炫逆天！

正在熱映的科幻電影《環太平洋：雷霆再起》中，各種黑科技加持，神經橋聯結、碩大機甲、核能電弧鞭，十分博引眼球，比五年前的《環太平洋1》相比，升級不是一點點，猶如點亮科技樹，觸發了科幻迷的好奇心。

那麼，電影中的武器和技術在現實世界中的研發情況是怎樣的？近日，科技日報記者走訪了知名科普作家、中關村融智特種機器人產業聯盟秘書長陳曉東。

神經橋聯結讓人機「通感」

影片中，兩位或多位駕駛員憑藉神經橋「通感」聯結，記憶共享，共同操縱大型機甲戰士進行戰鬥，這種獨特的方式在不久的將來能實現嗎？

據國外知名科學網站Science Omega報道，當前英國埃塞克斯大學與美國航空航天局噴氣推進實驗室(NASA-JPL)正如火如荼進行一項研究，如何使用腦電波mouse（一種讀取人類腦電波的界面）來讀取兩名駕駛員的腦電波，從而實現僅憑腦電波就可操作宇宙飛船。

問題來了——為什麼需要兩名駕駛員而非一名？陳曉東答道，「這可能是因為如果僅依靠腦電波進行飛船操作，就需要駕駛員維持長時間的高度集中狀態，不能有一刻鬆懈。不過如果由兩名駕駛員進行操作的話，即使其中一人在某一刻注意力不集中，另一人只要還維持在集中狀態，就可以防止事故發生。」

遺憾的是，似乎現實還無法像電影中一樣輕鬆實現如此複雜的人機連接操作，但如果只是憑藉腦電波進行機械操作這一目標，進一步提高腦機協同，完成期望的機械動作，有沒有可能實現呢？

隨著神經科學生物醫學和電子科學交叉領域的發展，研究人員在努力讓機器與人體神經橋聯結。據介紹，東南大學無線電系教授王志功的團隊曾率先在國際上提出「神經信號上下行信道通過有源橋接實現信號再生」的設想。

研究人員將採用植入哺乳動物內與中斷的中樞神經介面的微電子裝置，促使中樞神經的有源（即具有信號放大和處理的）功能再生，並把這一裝置稱之為「植入式微電子神經橋」，這樣微電子神經橋誕生了。

而根據微電子神經橋推想方案，可以將處在千里之外機器人信息系統，通過「微電子神經橋」和無線傳輸系統，與本地人的神經系統聯繫起來，使異地的機器人在本地人神經信號的控制下，完成本地人期望的高難動作，從而實現特種環境下的特種任務。

可以預見，未來在太空、深海、化學、高溫、核輻射等環境下和戰場上的特種機器人，將不會只是單純靠預先編寫好的程序，再聽從「人工智慧」的計算機控制，按原先設定步驟完成任務。取而代之的將是另一種場景：可以根據具體情況，實時執行複雜的動作指令。

對於實際生活而言，將來身體有殘疾的朋友也可以僅憑腦電波來操控輪椅、機械手臂等，想必若是霍金在世也會艷羨不已。

機器人水下生存之「道」

影片中的怪物大多是從深海中突然冒出，這讓人類的碩大機甲戰士不得不投入洶湧波濤中與其殊死搏鬥。那麼，現在機器人深入水下的技術發展如何？

「水下機器人是一種技術密集性高、系統性強的工程，涉及到的專業學科多達幾十種，主要包括智能控制、水下目標探測與識別、水下導航（定位）、通信、能源等五大技術。目前世界上水下機器人前三名挑戰的是深水8000米，我國已達到7300米。主要技術瓶頸在於：密封（涉及材料）、深水通信、抗壓和水下機器人搭載人員生存（呼吸吃喝拉撒等）四個問題。」陳曉東向科技日報記者強調。

研究表明：水下機器人由於密封問題而發生的故障比由於電子器件等問題發生的故障要高。陳曉東指出，「密封關鍵問題之一是軸的動密封，即軸伸出殼體處的密封。其分為靜密封和動密封兩種，靜密封相對來說容易解決，動密封的問題比較難解決，軸在旋轉時，由於軸與機殼間存在間隙，就會產生泄漏，而且介質壓力越高、軸的轉速越高，越容易產生泄漏。目前通過形圈密封、形圈密封與聚四氟乙烯滑環組合密封、機械密封和磁流體密封等四種方式採取措施。」

陳曉東說，「目前水下機器人通信有無線和有線通信控制兩種形式，有纜通信是常規做法，無纜通信一定要上浮。而纜線控制是目前市面上水下機器人所無法克服的，也是目前水下通信行業的壁壘。我們看到飛在天上的無人機可以做到無線電波通信，但是在水中，無線電會受到干擾，不像聲音的傳播那樣順暢，特別是在海水中，因為海水的高度導電性會吸收無線電信號，導致電波衰減嚴重，這就是為什麼潛艇通常需要浮在水面上才能使用無線電。由此，市面上大多數水下機器人提供的解決方案是，在機身上聯接纜線來實現信號傳輸。」

Power Ray小海鰩

在去年的世界機器人大會上，臻迪公司發布一款水下機器人Power Ray小海鰩，令人驚艷，但其也沒能突破瓶頸，仍需要在機身中部插口上聯接一條50m-70m的傳輸纜線。當然，臻迪創始人在接受採訪時曾表示，會在產品迭代升級到2.0版本時推出無線版本，擺脫電纜線的控制，當信號斷連時可以自動浮在水面上。

但現實情況似乎還比較嚴峻，就目前水中通信技術發展狀況來看，並非一蹴而就之事。所以，影片中機甲在深水中執行遙遠控制中心的指令，就現在通訊技術而言，還如同神話一般不可企及。

影片中機甲在執行艱巨任務時爆發出的動力何來？「機器人是以電作為能量來源的，現在的機器人大多是利用電池來實現其能量補充。能源儲存是移動機器人技術的一個主要瓶頸。隨著科學技術的發展，未來能量有可能取自核能、潮汐能等，極具前景的研究方向是讓機器人從周圍環境中汲取能量，並通過無線傳輸能量，從而不再以傳統電池作為能量源。」陳曉東指出。

威力十足電弧鞭放大招

作為人類的守護者和安全防線，影片中機甲在六大地標建筑前嚴陣以待，準備迎接巨型怪獸的挑戰。復仇流浪者發動引力彈弓，軍刀雅典娜揮舞離子雙刃劍，鳳凰游擊士掄起「晨星」巨錘，英勇保護者甩起電弧鞭……四大機甲全力集結，火力全開讓怪獸無從招架。

其中英勇保護者的電弧鞭，能在中程和短程距離中給怪獸造成極大傷害，纏繞在怪獸身上並發出令其癱瘓的強大電擊。這把能夠化核能為雷電的長鞭可以遠攻，也可以纏鬥，打法非常豐富，上一秒英勇保護者還被怪獸甩於樓宇之間，下一秒它就勇猛揮鞭，將怪獸捲入大樓，令人叫絕。在東京大戰時還通過不斷拉倒摩天樓的方式砸暈了怪獸，實力相當剽悍！

據專家解讀，這種想像中霸氣武器的基底技術，應該運用的是電弧放電原理。目前試驗證明，當在大氣中開斷或閉合電壓超過10V、電流超過100MA的電路時，在觸頭間隙（或稱弧隙）中會產生一團溫度極高、亮度極強並能導電的氣體，稱為電弧。

也就是說，電弧是一種氣體放電現象，電流通過某些絕緣介質（例如空氣）可產生瞬間火花，達到上萬攝氏度或更高的溫度及強輻射，在電弧區的任何固體、液體或氣體在電弧作用下都會產生強烈的物理及化學變化。因此，由於電弧的高溫及強光，它可以廣泛應用於焊接、熔煉、化學合成、強光源及空間技術等方面。

通過氣體即可放電，令人咂舌。如同動畫片《非凡的公主希瑞》中，希瑞對著天空高喊「請賜予我力量吧」那般神奇。

觀影后，不少網友好奇影片中什麼能源可使這種武器爆發出，如此巨大的威懾力？有人說是核能，事實真的如此嗎？

這還要看核能轉化為電能的方式。專家表示，目前有兩種：一種是先變成熱能，然後再轉變成電能，即核-熱-電，這種用得較多；另一種是先變成光能，再轉變為電能，即核-光-電，效率會稍微高些。但是，目前直接轉換的好像還沒有。

看來未來的技術還需尋找突破口，才能讓人類真正手握這種具有威力十足的武器。

來源：科技日報

編輯：朱麗

審核：管晶晶

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