科学世界中的隐形衣、钢铁侠盔甲、机械臂……

我们中的很多人，都是超级英雄片的爱好者。我们希望自己能像美国队长一样，一下子拥有健硕的肌肉，或者穿上钢铁侠、黑豹的战服，变身成为上天入地无所不能的战士。

这一切仿佛只是虚妄的想象，但又仿佛已经渐渐向我们走来。毕竟曾经神话中的千里眼顺风耳如今也已经是稀松平常的事情。

无论是为了弥补人类构造的缺陷还是增强我们的肢体，都包含了人类想要变强、变大的原始愿望。那么，让我们看看，如今，已有哪些神奇的发明创造让人类向更强迈进了呢？

哈利·波特的隐形衣

光学迷彩

在下面这张照片中，穿着一件特殊衣服的人像变色龙一样融入了环境中，就像是跟周围的环境同化了一般，这就叫“光学迷彩”（optical camouflage）。

景色穿透运动中的人体显现出来，这一现象真是令人瞠目结舌。光学迷彩被媒体竞相 道，甚至还被美国《时代》杂志评选为2003年“最佳发明”之一。

光学迷彩的原理是这样的：光学迷彩使用的材料叫作回反射材料（retro-reflective material），通常用于制作道路标识。这种材料能将光线朝着与入射方向完全相同的方向反射回去，因此投影的光线不会发生漫反射。依靠这种材料，再搭配多架投影仪，就能在凹凸不平的屏幕上映出立体影像，也能忽略周围的亮度，将背后的风景清晰地映射出来。有了这些前提条件后，对身穿光学迷彩服的人物背后的风景进行即时摄影，然后通过投影仪，将经过电脑修正的立体影像投影出来，在旁观者眼中，原本不透明的衣服的一部分就变透明了。

光学迷彩这个点子来自研发者小时候在书中读过的魔术创意。在引田天功主编的《小学馆入门百科系列12：魔术入门》里，曾刊登过一个所谓的世界大魔术——恶魔使者：化作骷髅的少年。在这个魔术中，被关在舞台箱子里的少年的身体会慢慢化作骷髅。这种现象被称作“佩珀尔幻象”（Pepper’s ghost），是一种视觉陷阱。它利用了一种可以看清其明亮的一侧但无法看清其黑暗的一侧的半反射镜，这种镜子也被称作魔术镜。随着照射在少年身上的灯光亮度慢慢降低，观众从变暗的座位一侧就逐渐能看清镜子对面隐藏的骷髅，并因此震惊。

佩珀尔幻象是由英国科学促进会的土木工程师、发明家亨利·德克斯（Henry Dircks）在1858年提出的想法，后经约翰·佩珀（John Pepper）完善。佩珀曾担任英国皇家理工学院的院长。在1862年的圣诞夜，这一装置首次在大众面前展现出来，作为查尔斯·狄更斯（Charles Dickens）作品《着魔的人》的舞台效果道具。就这样，这个从科学之中诞生的成果作为娱乐项目在全世界被表演，即便在150多年之后的今天，它依然被用于东京迪斯尼乐园的“鬼屋”或是演唱会、时装秀的现场演出。

其实，光学迷彩也巧妙地运用了和佩珀尔幻象装置相同的半反射镜，这原本也是作为娱乐而存在的技术。

钢铁侠、黑豹、机甲战士

动力服

人类为了拥有超人的能力而进行人类增强研究，大约开始于20世纪60年代。

动力服（powered suit）是人类增强研究开始的一个契机。动力服这个概念诞生于1959年的科幻小说之中，比研究开始的时间还要略早些。美国作家罗伯特·海因莱因（Robert Heinlein）所发表的小说《星河战队》讲述了一个少年加入地球联邦军，穿着披挂了装甲的动力服与敌人浴血奋战的故事。书中的动力服不仅让人力大无穷，还装备了便携式火焰发射器等热武器，同时具备宇航服的功能。

托马斯·爱迪生在GE（通用电气）公司曾对动力服进行过开发和研究，其成果十分具有代表性。GE在1960年试制的一款产品“哈迪曼”（hardiman）可以算得上是最早的动力服了。据说，它的开发目标是利用液压结构，将人类原本的力量提升25倍，当时似乎还曾有意将它运用到重工业等对力量需求很高的领域中。可惜这种装备的自重过大，使用者就连穿着都很困难，所以还远远达不到实用的要求。

GE研发的hardiman

人们对动力服的第一个疑虑在于，人类的身体可能根本没法随心所欲地控制它。《新世纪福音战士》中描写了EVA失控后的场景，一旦真的出现了动力服失控的情况，单凭个人的力量是绝对没法对付的。（不过，EVA到底能不能算作增强肢体，才是最具争议的问题。）

因此很显然，人们要想开发动力服之类用于增强人体的机械，必须先设置紧急停止按钮，在实验过程中，还要时刻保持小心谨慎才行。否则，动力服就有可能化身为拥有25倍人类力量的凶器。在动力服的开发过程中，关键的问题是如何对它进行控制，但按照当年的技术条件，人们很难对“输入”和“输出”进行控制。这大概就是它耗费了那么多年时间才得以实用化的主要原因。

直到最近，动力服才达到了可以投入实用的水平，对人体各个部位实施辅助的产品正在不断涌现出来。

本田技研工业开发的本田步行辅助器，顾名思义，是一种在使用者步行时辅助其行走的设备。这种设备通过设置在马达（motor）内的角度传感器，探测使用者行走时髋关节的动作，而后由控制器启动马达。它类似于能让蹬踩等动作变轻巧的电动车，在使用者即将迈步之时提供辅助。

还有松下子公司ACTIVE LINK发布的助力衣AWN-03，这是一种能在人搬运重物时帮助其腰部屈伸的动力服。它通过位置传感器探知躯体的动作，然后配合人体的动作，启动腰部的马达，从而减轻腰部的负担。这种动力服特别适合人们搬运一些对人力而言太重、但动用叉车或起重机又嫌太小的物体。除此之外，ACTIVE LINK还开发了全身型和腿部型等多种动力服，不过这些产品都还没有上市。

在护理这一特殊领域，谷歌推出了一款能防止手抖的电动餐勺liftware。它运用了数码相机的防抖原理，通过让餐勺前端朝着与手指摇晃相反的方向运动，抵消手部的颤抖，避免汤水或饭菜洒出来。这是一款面向老年人及护理市场的产品。据说在美国，这款产品在手脚颤抖的病人当中卖得非常不错。以往，有些病人会因为羞于在人前弄洒食物，而不愿跟别人一起吃饭，但是通过使用这款电动餐勺，他们就能重新享受聚餐的乐趣了。可以说，这款电动餐勺不仅提高了人们就餐的便捷程度，还提高了人们生活的质量。

冬兵的机械手臂

从弥补转向增强

发源于筑波大学，已经在日本东证创业板上市的初创公司Cyberdyne，开发出了一种机器人套装HAL。在大量患者因病瘫痪而需要辅助的医疗领域，HAL正逐步进入实用阶段。在日本国内，它已经获得了厚生劳动省下发的生产销售许可，可以作为医疗器械生产和销售；在德国等欧洲国家，它也在申请医疗器械的认证。据说，这家公司还计划将HAL应用到护理领域，或是将它作为复健器材来使用。

HAL的关键技术当属肌电传感器（myoelectric sensor），正是它，使得人体向动力服的输入变得流畅。肌电传感器可以用来测量人体肌肉牵动时所产生的微弱电压，目前，这种传感器的技术及处理所得信号的技术都得到了飞跃性的提升。

随着新的肌电传感器的出现，假手也显示出从弥补到增强的演变趋势。日本的初创公司exiii制造的电动假手handiii和HACKberry，就连外观都与以往的假手截然不同。

exiii的假手HACKberry

这种电动假手不像传统的弥补型假手那般企图把质感、皱褶和色调等尽量做得与人手相似，而是采用了充满未来感的帅气造型。研究者并没有把佩戴假手当作负面行为，而是把它当作一种类似于眼镜的时尚配饰，以期化腐朽为神奇。如此高明的设计在全世界获得了高度的好评，还赢得了世界权威级工业设计大赛iF设计奖的金奖。在日本，它也同样赢得了优良设计奖（good design award）的金奖。

这类新型假手的出现伴随着技术进步的背景。一方面是传感器及信号处理技术的出现，这与Cyberdyne开发的产品背景相同。因事故或疾病失去手的人，残肢上往往还是有残留肌肉的。肌电信号和肌肉运动会导致皮肤表面发生变形，通过读取这些变形，就能操纵假手活动了。对于所获得的信号的处理，则得益于智能手机的普及，使得降低硬件成本成了可能。

另一方面则是3D打印技术的出现。因为可以选用多种材料，自由输出各种形状，所以使用者能够在尝试不同搭配的同时，改变形状，进行调整，真正实现按需定制。

哆啦A梦的神奇箱子

无驱动人造外骨骼

除了上述产品之外，还有一种别具一格的“人造外骨骼”，无须使用马达或液压等驱动装置，只靠人力就能做动作。

这就是日本开发的搭乘型外骨骼SKELETONICS。它登上了美国的 纸和电视，在全球广获好评。开发这款产品的SKELETONICS株式会社，是由冲绳高等专门学校的学生所成立的初创公司，这支队伍曾在日本工业高专之间比拼机器人技术的“高专机器人竞赛”中获胜。他们的外骨骼产品采用了平行四边形的四连杆缩放（pantograph）结构，穿戴之后可将人体的动作放大至1.5倍，从而让人能够完成一些原本十分费力的大幅度动作，可以说是现代版的高跷了。SKELETONICS的外观充满现代感，非常具有视觉冲击性。

SKELETONICS

还有一些产品尚处在产学研合作的开发过程之中。广岛大学与DAIYA工业共同开发的“不插电动力服”（unplugged powered suit），是一款采用了气动人工肌肉的产品。它利用步行踩踏时地面所产生的反作用力，借助安装在鞋子上的压缩空气，驱动另一只脚上附着的人工肌肉收缩，从而辅助迈步。它的独特之处在于本身无须耗电，而是把步行时的人力转变成气压，支援人体走或跑的动作。

还有北海道大学的初创企业SMART Support开发的“智能衣”（smart suit）。它可以利用橡胶的张力来支撑腰部的屈伸动作，就像紧身胸衣一样紧贴在腰侧。橡胶的位置和张力经过适当的设计，能够在肢体活动的时候减轻肌肉负荷，据说可以把肢体所承受的负担降至原本的25%。在梶原一骑的漫画《巨人之星》中出现过一种叫“大联盟魔球修炼器”的装置，它是利用弹簧增加肢体负荷以达到训练的目的，而“智能衣”则相反。智能衣是一款无须复杂装置，简单而实用的产品。

这些无须驱动器的人造外骨骼具有非常重要的意义。为什么这么说呢？《哆啦A梦》里有一种秘密道具“戈耳工（Gorgon）头像”，它的灵感来自希腊神话里的怪物戈耳工三姐妹中的三妹美杜莎。这个道具外形是一个箱子，打开盖子之后，里面的石像就会放光，被照到的生物会变得像石头一样僵硬，非常可怕。

哆啦A梦之所以把这个道具拿出来，是因为大雄在教室里惹怒了老师，被赶到走廊上罚站。因为嫌罚站太累，大雄就用戈耳工头像把自己的脚变成了石头，这么一来就不会觉得累了。大雄一脸心满意足。

在日常生活中我们或许不太会意识到，就算只是保持同一个姿势，人体也是会感到疲劳的。但是，这个天经地义的现象却似乎跟我们在学校里学的物理法则相背。根据物理课上学到的势能理论，将姿势保持在同一个位置不动，能量的消耗应当是零。但人体却不同。即便只是保持相同的姿势，也需要消耗能量。因此，如何帮助人维持姿势而减少能量消耗，就变得相当重要了。有研究 告表明，脑神经外科医生甚至经常会使用类似于扶手的托手架来防止手抖。依照这个思路，大雄对于戈耳工头像的使用方法倒可以说是颇为符合工程学。

沿袭这个思路，总部在瑞士苏黎世的初创公司Noonee制造出了一种“隐形椅”（chairless chair）。只要将它以外骨骼的方式穿戴在脚上，在使用者想要坐下时，它就会像变魔术一样突然显现出来，而在没有运作时，使用者仍然能像平常一样行走和奔跑。由于它的框架采用了铝和碳纤维等轻型材料，所以总重量只有2千克，十分轻巧易用。在日本，专门从事模具制造的企业日东（Nitto）与千叶大学等机构合作，同样开发出了可穿戴座椅Archelis，它也能让人在需要的时候，以类似蹲马步的姿势坐下。据说，这款产品最初的开发目的是减轻医护人员的肢体负担，因为他们往往必须长时间站立工作。无论是隐形椅还是Archelis，都可以说是把“戈耳工头像”的功能变成了现实。

节选自《超人诞生：人类增强的新技术》

内容简介

科技将使人类变身超人！

稻见昌彦，东京大学研究生院信息科学与技术学院研究部任系统信息学专业教授，超人体育 联合代表。他发明的“光学迷彩”隐形斗篷酷似《哈利·波特》里的神奇道具，被评选为美国《时代》杂志的“年度最佳发明”，斗篷的视频在YouTube上热播。

曾任东京大学助教、电气通信大学教授、麻省理工学院客座专家、庆应义塾大学研究生院媒体设计研究部教授。研究方向为人类增强工程、自在化技术、娱乐工程。除“光学迷彩”外，还开发了触觉增强装置、动态实力增强装置等针对人类感觉或知觉的设备。