也許！我們距離製造出真正的「大黃蜂」並不遙遠！

撰文/秦建

本文節選自《知識就是力量》雜誌

提起變形金剛，

相信很多小夥伴不陌生。

年初上映的好萊塢科幻電影《大黃蜂》，

作為變形金剛系列電影的外傳電影，

講述了飽經摧殘的大黃蜂

在一座垃圾場找到自己的藏身之地，

並遇到了正遭遇人生瓶頸試圖找到自己

的人生定位的18歲少女查莉·沃特森的故事。

在電影里，「大黃蜂」有兩種形態。

一種是人形，兩腿直立行走，

比一幢房子還高；

一種是汽車形，起初是大眾甲殼蟲，

到電影最後是雪弗蘭科邁羅。

（圖片來源/百度圖片）

從人形到汽車形，或者反過來，從汽車形到人形，都只見大黃蜂全身聳動，各種金屬組織來來回回，上下翻轉，眨眼的工夫，就變形成功，看上去非常酷炫。這也是「變形金剛」名字的來歷，也是「變形金剛」系列的最大魅力所在。

然而，在得到了極大視覺享受的同時，好奇的你或許會追問：大黃蜂或者說變形金剛的變形，是怎麼辦到的？或者說，我們在現實里能否製造出大黃蜂來？

材料是關鍵

根據電影里變形金剛們的表現，尤其是在兩種形態之間的自由切換，製造大黃蜂的材料至少要同時滿足以下三點要求：堅硬、輕盈、形狀能夠改變。那現實中有沒有什麼材料能同時滿足這三點要求呢？還真有，就是大名鼎鼎的形狀記憶合金。

形狀記憶合金

1932年，瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到「記憶現象」。這種合金有一個初始形態，它的形狀可以被任意改變——彎曲、摺疊、盤繞，但一旦加熱到一定溫度，不管這個時候它處於什麼形態，它都可以魔術般地變回到初始形狀。這種形狀記憶的特殊本領得到了科學家的青睞，紛紛投入形狀記憶合金的研究中。迄今為止，已經發現了50多種形狀記憶合金，廣泛應用於航空航天、生物醫療、機械電子、橋樑建築、汽車工業及日常生活等多個領域。

航空航天領域經常用到形狀記憶合金。宇宙飛船用於通訊的天線通常很大，有的直徑超過數米。這樣的龐然大物當然不可能直接發送到太空。因此，科學家用一種形狀記憶合金材料，先在其轉變溫度以上，做成天線的樣子，然後降低溫度，將它壓縮成一團，體積小到可以輕鬆塞進宇宙飛船。等到了軌道上，將「天線團」置於陽光照射下，達到該合金的還原溫度時它就會「記」起自己的本來面貌，慢慢舒展開來，變成一根巨大的天線。這整個過程有點兒像晾乾的木耳在水裡浸泡後的樣子。

生物醫療是另一個廣泛運用形狀記憶合金的領域。有些小朋友牙齒不整齊，需要進行矯治。以前都是用不鏽鋼絲或鈦合金絲把牙齒捆起來，非常麻煩，不僅時間漫長而且也很痛苦。現在很多醫院開始使用弓形記憶合金絲來矯正牙齒。這種合金絲在低溫時非常軟，醫生輕輕鬆鬆就可以把它捆到孩子的牙齒上。孩子離開醫院後，合金絲的溫度隨著體溫升高，到了還原溫度，它就努力恢復原狀，同時使牙齒的位置發生變化。弓形記憶合金絲的變化過程就是牙齒矯正過程，雖然緩慢，但無太大的痛苦。此外，血栓過濾器、避孕器、脊柱矯形棒、心臟修補元件、髓內針、腦動脈瘤夾、人工關節、接骨板、人造腎臟用微型泵等都用到了形狀記憶合金。

用弓形記憶合金絲來矯正牙齒

對於形狀記憶合金的研究和運用還在深入進行，比如以前的形狀記憶合金只有一個還原溫度，現在科學家已經發現了有兩個甚至三個還原溫度的形狀記憶合金。相信隨著科學技術的發展，對形狀記憶合金的研究，肯定會更上一層樓。

單程記憶效應

雙程記憶效應

（圖片來源/wiki）

除了形狀記憶合金外，要製造變形金剛，液態金屬、工程塑料、特種陶瓷、新型玻璃、可編程超材料等應該都能夠派上大用場。

「變形」有望

製造變形金剛，光有材料可不行，還得有極其複雜的機械和傳動設計，才能實現在人形與其他形態之間的自由切換。以前這種事情是不可想像的，然而經過數百年的發展，從機械工程學的角度講，這已經不是特別難的事情了。

挖掘機是工地上最常見的重型工程機械，逢山開路、遇水搭橋，相信大家都見過。但會變形的挖掘機你見過嗎？

ET110型步履式挖掘機

徐州工程機械集團研發的ET110型步履式挖掘機，底盤有四條機械腿，每條腿都能獨立運轉。機械腿的末端不是腳板，而是輪子。在駕駛員的操縱下，四條機械腿相互配合，可以像四條腿的烏龜那樣「爬行」，又可以放下輪子，像普通車那樣快速奔跑。因此，這使得ET110型步履式挖掘機的通過能力超強，不僅能在普通環境下作業，在高海拔地區、陡峭的山坡、沼澤地帶等一般挖掘機到不了的地方，一樣也可以自如地作業。另外，ET110型步履式挖掘機底盤上安裝的工作臂也經過精心設計，儘管有十幾米長，看上去很笨重，但在液壓與電力傳動系統的配合下，卻能伸縮自如，完成極為精細與複雜的工作。看過ET110型步履式挖掘機工作的人都說，這根本就是低配版的變形金剛。

肯定有人說，挖掘機與變形金剛差距還是有點兒大，至少它是四條腿的。那就讓我們再來看看人型機器人的最新進展。

兩足行走一直是人形機器人進步的大障礙。因為兩足行走對重心控制與動態平衡的要求很高，上樓下樓或者在自然地形奔跑，對我們來說是極其簡單的事情，可對人形機器人來說，卻是難上加難。但事情在這幾年起了變化，不少機器人公司在雙足行走上取得了巨大進步。其中，美國波士頓動力公司最為矚目。

美國波士頓動力公司研發的人形機器人

（圖片來源/wiki）

該公司研發的人形機器人名為「阿特拉斯」。該公司發布的視頻顯示，阿特拉斯在凹凸不平的草地上奔跑，速度很快，步伐矯健而穩定。當一段擺在地上的木頭攔住去路時，它竟然雙足發力，一下跳了過去。除了自然地形奔跑之外，阿特拉斯還能輕鬆完成旋轉、跳躍、後空翻等一連串高難度動作。它在一堆高高低低的木箱上，猶如黃飛鴻施展無影腳一般，連續跳躍三次的畫面，震驚了所有人。

儘管視頻里威風的是阿特拉斯，但背後卻是無數科學家和工程師的夙興夜寐、殫精竭慮。這其中就包含了機械設計、程序控制、環境感知與姿態控制等為數眾多的現代科技知識。當然，阿特拉斯的運動能力與變形金剛相比，還差得很遠。然而，「這是阿特拉斯的一小步，卻是機器人的一大步」。變形金剛也不能一蹴而就，需要若干年的科技積累。

人工智慧助力

電影里，大黃蜂不但會變形，還會賣萌，更會揣摩女主角的想法，幫她走出失去父親的心理困境，這說明想要製造變形金剛，還有最為關鍵的一步，那就是打造一顆能和人腦媲美的硅基大腦，也就是現在最熱門的話題：人工智慧。

正在賣萌的大黃蜂

經過數十年的研發，人工智慧如今也已經從概念走向了現實。谷歌公司研發的程序「阿爾法狗」早在三年前就已經戰勝了人類的圍棋世界冠軍。2019年1月，谷歌公司研發的程序「阿爾法星」與人類職業選手在經典即時戰略電腦遊戲《星際爭霸2》對戰中，取得了10比1的壓倒性勝利，再一次震驚了世界。

如此種種，讓我們不由得期待，也許我們距離製造出真正的大黃蜂的那一天，並不遙遠。

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