分享本文至 E-mail 信箱

學術引用格式

MLA (點一下全選)

APA (點一下全選)

EndNote(.enw)

變身超級英雄:科技就是你的超能力──《知識大圖解》

iron-man-1049412_640

如果你是一個動漫迷,一定曾經夢想變身超級英雄,但這似乎終究只能是幻想──直到科技把想像化為現實。

隨著科技快速演進,人類終於可以製造出模擬各種超能力的裝備,像是讓上班族變身蜘蛛人的攀牆手套、只比超人視力差一點的千里眼隱形眼鏡等,擁有超能力不再是癡人說夢。

不過,這些裝備的發明並非如同漫畫情節:由億萬富翁為了懲奸除惡而打造;而是科學家和醫學專家為改善人類生活而研發。舉例來說,專家研發出能夠加速人體組織再生的植入體,雖然不可能像金鋼狼一樣迅速讓傷口癒合,卻可降低感染機率和醫療成本;另外還有能夠偵測周遭障礙物的特製服裝,用處不在增加超級英雄的第六感,而是為了幫助視障人士安全地行走。

這些新奇科技有些仍在研發階段,但也有一些已經實際問世。美國國防承包商雷神公司(Raytheon)已經交貨給美國陸軍一套讓士兵力大無窮的鋼鐵人裝;許多造船廠也用類似概念的外骨骼機械裝,協助工人操作重型機具。如果你有興趣,甚至可以在家自己拼裝超能力裝備。紐約羅徹斯特大學的學生,就運用唾手可得的現成材料,打造出一具隱形透視鏡。

雖然目前的科技還無法讓每個人都穿上紅色披風飛天入地,但透過本期為你介紹的高科技裝置,我們或許可以窺知未來擁有類似超能力的世界,甚至預先規劃好自己的超級英雄祕密基地。

蜘蛛人攀牆術

黏性手套的靈感來自壁虎的腳。

如果可以像蜘蛛人一樣發射蜘蛛絲,徒手攀爬辦公大樓,一定會讓上班變得更有趣。不過這套都市輕功服和蜘蛛的關係不大,是從壁虎的四隻腳得到靈感而發明出來的。spiderman-515215_640

史丹佛大學學生模擬壁虎腳上的細微毛髮,開發出特製的乾式黏性手套,讓普通人透過類似的黏著原理來垂直爬行。然而,技術上的困難在於壁虎只有幾公克重,若要支撐體型相對龐大的人類,得另有對策。研發團隊利用加裝特殊簧片來平均分散人施加在手套上的重量,讓整組裝置可以承受高達91公斤的成人體重。另一方面,人類的上半身不像壁虎那樣強而有力,因此還需要一組活動式繩梯,將部分攀爬作用力轉移至雙腳,以減輕雙臂負荷。這副手套的初步測試相當順利,目前學生們正與美國航太總署噴射推進實驗室(Jet Propulsion Lab)合作,評估是否能把相關技術應用到太空船的機械手臂,以回收太空垃圾。

27

本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

 

蜘蛛人超感應

對超級英雄來說,預知壞蛋來襲是必備的能力之一,而如今我們只要穿上感應裝,也能具備相同的能力。雖然就造型而言,它沒有緊身蜘蛛裝那麼酷,但這套「蜘蛛感應裝」卻能感應方圓152公分內的障礙物或接近的人,並向穿戴者發出警告。整套裝備包含多項感測模組,由一個測距儀和一具伺服馬達所構成。測距儀會不斷發射聲納波,當聲納波遇到物體反彈回來,便可由感測器計算出距離。一發現障礙物,伺服馬達──即遙控飛機上常見的那種馬達──便啟動推桿,對穿戴者的皮膚施加壓力。越接近障礙物,推桿壓力會越大,藉此讓使用者判斷物體遠近、作出反應。發明者維克托.麥特維席(Victor Mateevitsi)表示,開發這項技術的目的是希望造福視障人士;此外在昏暗環境下,像是濃煙密布的火場,也可以用來確保消防人員的安全。

超級戰鬥裝

披風和小褲褲不夠看,真正的超級英雄都穿外骨骼機械裝。

鋼鐵人的超能力不是因為被輻射蜘蛛咬到,也不是被伽瑪射線照到而突變;鋼鐵人裝說穿了,就是透過精密的工程設計──加上很多的錢──所打造出來的。既然如此,當然我們也可以如法炮製,事實上,現在已經有業者開發出類似的裝備了。

國防製造商雷神替美軍研發了一款超強外骨骼機械裝(Robot Exoskeleton)。士兵只要穿上這套裝備,就能在高液壓系統的輔助下,大幅提升力量、靈敏度和持久作戰能力,即使進行劇烈活動也不至於疲勞和受傷。雖然目前的版本必須連接到內燃液壓引擎以作為動力來源,但未來可望在2020年推出不需要外接線路的獨立外骨骼機械裝。

不只軍方需要外骨骼機械裝,洛克希德.馬丁公司也設計了一款專供重機械操作員使用的機械裝FORTIS,它可以承載大部分的機具重量,讓操作人員可以長時間作業,減少因為肌肉疲勞所需的休息時間和次數。

28

本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

自製隱形斗篷:讓你看穿物體的簡單透鏡組

隱形和透視都是相當熱門的超能力,但你可能不知道,這兩種能力早已經成為現實,而且一般人在家裡就能辦到。羅徹斯特大學的學生利用市面上現有的便宜材料,設計出一組遮蔽裝置,可以讓光線繞過物體,製造出物體憑空消失的神奇效果。要製造出這種錯覺,需要四組焦距不同的透鏡,並將透鏡相隔特定距離擺設。當光線進入第一組透鏡時,會先聚焦,然後發散,因而繞過位於遮蔽區的物體。但此時後方景象是顛倒的,所以還需要另外一組透鏡,再把影像翻轉回來。這套裝置的遮蔽能力不限特定視角,也就是說不管從透鏡的任何角度看過去,都能清楚呈現物體後方的景象。

這套簡單裝置的遮蔽範圍其實只有透鏡內部,亦即類似甜甜圈的環狀區域內。不過研究團隊也研發出了另一套更為複雜的透鏡裝置,可以達到完全遮蔽的效果。

研發團隊希望這套「羅徹斯特斗篷」(Rochester Cloak)可以在醫療領域發揮作用,讓外科醫生在手術時,能更清楚地看到開刀部位,或是協助卡車司機繞過車輛的死角,察覺周遭狀況。

30

本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

磁性第六感

這種彈性極佳的人造皮膚能感應地球磁場,讓路癡也不迷路。

鳥和鯊魚沒有GPS也能找到方向,但許多超級英雄仍需輔助裝置,才能正確且即時地找到壞蛋巢穴。科學家現在發明了一種電子皮膚,能夠透過偵測地球磁場來協助指認方向,讓衛星導航和Google地圖都成為過去式。

這種人造皮膚是一層鈷和銅的金屬薄膜,在磁場環境下可以感應電阻的變化。只要測量電阻差異,就可以計算出磁場距離,再把這個資料傳送到液晶顯示幕上,就能清楚判斷方位和距離。

科學家把磁場感測材料黏在PET軟性膠膜上──類似透明投影片的材質──然後再將它貼以彈性膠帶,好讓人造皮膚可以自由伸縮。一平方公尺的感測膠膜只有不到3公克的重量,厚度僅兩微米,比人髮的十分之一還要細,因此人造皮膚可以貼附在人體上,甚至植入皮膚下方,而不至於造成不適。

快速自體療癒:讓骨肉再生的智慧型植體

除了全身擁有強化金屬骨骼,以及金鋼爪之外,金鋼狼還有一項特異功能,那就是快速的自體療癒。其實人體本身就已經有不錯的修復功能,但和X戰警第一男主角的再生能力相比,卻是差得遠了。不過現在這個差距,正在逐漸縮小。

有業者開發出內含大量生長因子的醫療用植體,其中的組織再生分子可以有效提升人體自我療癒的速度。雖然跟金鋼狼的超能力比起來仍舊略遜一籌,不過對於皮膚或骨頭受傷的患者來說,已經能大幅縮短癒合的時間。

除了加速自體療癒,FeyeCon公司所研發的智慧植體還有幾項聰明的特色。首先,它是由可生物分解的材料所製成,因此等到傷口復原後,它會逐漸分解成對人體無害的自然成分;此外,它還可以事先添加抗生素,以減少身體組織排斥外來物質時的發炎機率。目前研究人員仍在微調成分,為的是更適應身體各部位組織,但預估在不久的將來就可以正式推出。

千里望遠鏡:一眨眼就能放大遠方物體的超強眼鏡

32

本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

超人的千里眼可以隨時看見哪裡有麻煩,不過現在普通人也能擁有類似的能力,儘管目的大不相同。老年性黃斑病變是全世界老年人失明的罪魁禍首,而致病的原因是主管視覺敏銳度的黃斑部位細胞受損。

為了幫助患有此病的老年人提升視物能力,聖地牙哥和瑞士的科學家研發出具有望遠功能的隱形眼鏡,它能將視覺影像放大2.8倍。這種硬式隱形眼鏡比普通隱形眼鏡更大一些,但和過去用來矯正黃斑病患視力的厚重眼鏡相比,已經是一大進步。配戴者仍須戴上由三星3D眼鏡改造而成,且具備精巧操作功能的特製眼鏡。

鏡架上的感測器讓配戴者只須眨動單眼,就能在普通和望遠視力之間切換。眨右眼,便開啟2.8倍放大功能,眨左眼,則會關閉。瑞士聯邦科技學院的研究團隊負責人艾利克.川布雷(Eric Tremblay)表示:「目前這種眼鏡仍處於研究評估階段,但我們期待未來能夠實際生產,嘉惠黃斑部受損的病患。」

念力波動:用腦波控制一切

如果光用念力就能移動物體,確實可以讓生活方便許多,可惜所謂的隔空移物始終只是科幻小說裡的虛構情節。不過,在現代科技的協助下,我們還是可以利用腦波做到很多事情。

真正的腦波控制技術是利用安裝在頭顱上的腦電波感測器(EEG sensor)來偵測大腦活動。當穿戴者專注於某個物體時,額頭後方的大腦前額葉會激發神經元,產生腦電波。這種腦電波足以引起腦波感測器的電位差,再由電腦演算法分析轉譯為電子訊號,下達指令給連接的裝置設備。

透過這個原理,航太技術廠Tekever已經開發出透過腦波操作的無人機。操作員須戴上腦波感測帽,且事先接受訓練,學習透過專注力來讓電腦螢幕上的圖示向上或向下移動,藉以指揮無人機向左或向右轉;當腦波感測器偵測到大腦特定部位的活動後,便可以傳送相對應的指令給無人機。業者希望這套技術未來能夠應用於更大型的飛行器,減少飛行員的工作負荷,或是讓身障人士也能一圓飛行夢。

 

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年01月號)

更多精彩內容請上知識大圖解

你的行動知識好友泛讀已全面上線

每天有成千上百則內容透過社群與通訊軟體朝你湧來,要從混雜著偽科學、假消息、純八卦的資訊中過濾出一瓢知識解渴,在這時代似乎變得越來越難?

為了滿足更多跟我們一樣熱愛知識與學習的夥伴,現在我們很害羞也很驕傲地宣布,手機閱讀平台——泛讀 PanRead iOS 版和「泛讀」Android 版都上架啦!使用後有任何心得或建議,都歡迎與我們分享喔

立即下載 優質知識不漏接

 

 

 

關於作者

知識大圖解

How It Works擅長將複雜的知識轉化為活潑有趣的圖解知識,編輯方式以圖像化百科呈現,精簡易懂、精采動人、深入淺出的圖文編排,讓各年齡層的讀者們都能輕鬆閱讀。