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【不止游戏】游戏和电影中的外骨骼,现如今究竟发展如何了?

【不止游戏】游戏和电影中的外骨骼,现如今究竟发展如何了? 森纳映画
2023-02-24
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导读:本期承载《使命召唤:高级战争》《死亡搁浅》等游戏,讲述游戏中的外骨骼在现实中究竟有何功能,以及如今的发展现状和未来方向。


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欢迎收看本期的《不止游戏》,我是乔伊。


从早期原始人类第一次砸石取刃开始,工具的运用和科技的发展伴随整个人类文明史,也帮助人类在先天躯体并不如很多生物的情况下,站上了这座星球食物链的顶端。但也因为多个时代发展以来,有工具,机械,乃至科技甚至信息化的协助,帮助人类对抗复杂的外部环境使其存活,以至于数千年来人类躯体本身并没太大的进化。就算在躯体领域的佼佼者,所不断追求的极限力量和速度依然有限。如果褪去科技的加持,人类的血肉之躯依然很弱。在毫无武装和保护的情况下,面对地球上很多生物,只凭借自身的躯体难以和这些生物抗衡。


趋于人类真实的情况和限制,使得在所创造偏硬科幻的作品中,哪怕有强化人类的设定,依然做的较为保守,身高加高点,体格再强壮点,但始终还是得保持个“人样”。遇到严重伤害该死还是得死。因为在人类的内心感觉中,如果将艺术作品中的人类变成不再是人样,或者有飞天遁地的超能力。从内心上也许会看做它是“神”,或者看作是“怪物”,但不会再认为他和我们是一样的“人类”了。


如果做玄幻奇幻,软科幻,整点魔法之类的艺术作品还好。但如果走硬科幻方向,至少得在现有科技的基础上,不能违背各种原理来进行创作,那人体先天的属性就会成为限制。

如果我们借助艺术作品,反观另一个更为极端的例子——《星际争霸》中的虫群。


虽然这出于游戏的虚构创意和设定,但在茫茫星辰中,保不齐真有这样一群生物的存在,它们选择了和人类不一样的发展之路。抛去花里胡哨的科技,靠的就是原始粗暴的弱肉强食,一代代种群为了适应恶劣的环境不断进化和突变,有了更快的速度,更强的力量,更坚韧的躯体,以及更恐怖的繁育能力。使得这些不点科技树的虫群拥有极强的自身属性,人类所追求的“更高,更快,更强”的精神,反而在它们身上展现的淋漓尽致。以至于在《星际争霸》这部作品中,与拥有更加尖端科技的人类打的有来有回,甚至有时候还略占上风。


但大家都清楚,这些虫群再厉害也只是虫群,和我们人类是不一样的生物。所以在艺术创作,特别是偏硬科幻类的作品中,在没有办法让人类自身也变异,一口啃死一只刺蛇,一拳能打翻一头雷兽。这使得有时候人类的科技再发达,在某些场景和交战环境中,也会被那些自身属性更强的生物或者怪物屠杀。


比如早年间非常经典的电影《星河舰队1》。里面的人类已经完成政治统一,能有迈向星辰大海的能力,各种巨型战舰和飞船在太空遨游。结果一派士兵登陆外星,就被体型比他们更为高大,躯体更为坚韧和锋利的虫群暴打。将人类脆弱的躯体,在脱离科技的保护下被更强属性的生物揉捏,反而成为作品的一种看点。


后来人类气不过,派空军利用科技碾压轰炸虫子,但始终一些任务还是得靠地面部队才行。而地面部队靠人组成,人本身属性又很脆弱。这便导致这类型科幻艺术作品,在后续为了一些真实设定和平衡,只能开始将科技的发展,不再着重聚焦能迈向太空的巨舰火炮上,而是转向人类躯体本身。希望借助科技的能力来武装单个人类。这是艺术创作的一个驱动和需求,同时在现实世界中,也需要让人类为了完成某些工作和任务,必须让躯体有更强的自身属性。

如果凭借人类自身骨骼和肌肉,所承载的重量是有限的。但如果凭借外部的材料,动力和机械结构。那么这将带来新的提升空间。再结合自然界一些昆虫或者如螃蟹等生物,它们和人类有着相反的外骨骼,这让起它们凭借坚硬的外壳,有效保护内部的器官和躯体。


在艺术作品和现实工作两种需求,以及生物结构给我们灵感的三者交织下,凭借科技提升人体属性的装备——“外骨骼”开始出现。早在2000年就有科研实力的几个国家和科技公司开始研发,外骨骼目前有三个大方向的功能需求,一个是承重助力,帮助人类实现更多的负载和操作机动能力。这是目前据已公开信息和实际应用成果,已经走向了这一步。


外骨骼现阶段在结构上分为“无动力”和“有动力”两种系统。无动力相对简单,使用外骨骼的材料支架所构建的系统,给人体的肌肉骨骼提供支撑和协同工作的能力。将本该由肩部腰部等受的力,通过弹簧来省力,并利用材料结构传递给腿部和地面来受力,这样使得人体能承受更多的负载。


这类型外骨骼结构简单,目前已经开始实际使用,例如俄军的K2无动力外骨骼。解放军的普力承重外骨骼,能帮助士兵承载更多的负重,甚至能让女兵作为医护兵,在外骨骼的帮助下,背上较为沉重的男性士兵伤员健步如飞。


而另一种则是“有动力”系统,使用由电池供电,电机驱动的外骨骼系统。动力骨骼在外部能源的帮助下,能更好的协助机械结构和设备,让使用者的承重助力效果更强。在游戏《死亡搁浅》中便是这种动力外骨骼,让我们承载更多的负重,跨越各种复杂的地形环境,甚至遇到危险还能高速奔跑。等能源耗尽找到充电设备对外骨骼进行充能即可。


随着电影《流浪地球》系列的爆火,电影中便出现过不少外骨骼的装备。我们能看到早期外骨骼利用电池供电驱动,在基地中帮助士兵搬运沉重的物资,而在后期外骨骼装备更加先进。让士兵携带更强大的武器和弹药。

那么我们搁着说半天,这不给大伙把外骨骼整来看看,为此我们联系了《流浪地球2》中,给电影剧组提供外骨骼的“傲鲨智能科技”。从他们那里搞来了两套,当时电影中出现的同款外骨骼装备。来给来看大家看看实际效果究竟什么样。


外骨骼目前类型有“上肢外骨骼”“腰部外骨骼”“腿部外骨骼”和“全身外骨骼”四种不同的系统。这些外骨骼系统有不同的应对方向。


腿部外骨骼主要运用在给腰腿部进行支撑,它的侧重方向是将背部的负重,通过结构系统传递到腰腿和地面上,让腰腿和地面来分担背部重量。早在三年前,就有外卖小哥穿着傲鲨智能的这套腿部外骨骼,送外卖走火过网络。其实你现在再仔细回想,《死亡搁浅》里的外骨骼主要是腿上,为什么跟别的作品中装备在身体上外骨骼不一样,也是因为主角需要背更多的东西,为此选择的是腿部外骨骼。


而电影中则是上肢和腰部两类,也就是我们手上的这两套。HEMS-L腰部外骨骼系统,在装好电池后,电池能持续6-8小时的续航工作。如同背包一样,在背上后把各部位固定带索紧,单人即可完成穿戴。


我们进行点实际应用场景,为了在视频中能让大伙直观的感受到搬运物究竟有多重,我们决定用“书”来增重。搬过家的观众都知道,一箱子书是实打实的重。我们先不装备外骨骼尝试进行搬运。很显然,知识的“分量”是相当的扎实,想搬起来非常费劲。


在装备腰部外骨骼后,能明显感受到由知识转变为科技给我们的助力。在搬起重物准备起身时,外骨骼的传感器能根据当前人体姿势,通过算法分配相应部位的动力支持。你起身准备挺起腰,以前实打实靠自己绷紧肌肉硬撑起来,但现在外骨骼加上电机助力,像有人在背后帮你从肩背和腰拉起,较为轻易就挺直了。并且这套系统在肩部还有两根用于手部的抓钩,在搬起重物时能将部分重量分担到肩部,使得你能更好的抬起重物。


通过按钮调节背部和腿部力度后,甚至可以很快扛起个伤员挺直腰就开跑。对于像码头工厂搬运的工作,,过不了多久就会腰背酸痛非常疲劳,但在这套外骨骼的帮助下,能对腰部有更好的保护和助力,进而提升工作效率。

而另一个上肢系统由“上肢控制系统”“肩部控制系统”与“总控制系统”组成。设备重量在6.5kg,在肢体活动关节上,外骨骼也有相应的匹配活动关节,不会感觉僵硬和约束。而且这套更像是大家外骨骼想象中的模样,上肢外骨骼最大的应用方向在于,对于长时间手臂需要举起的工作,有更好的助力支撑。你的手臂抬到一定高度后会明显感受到它帮你手臂托着,而不是靠自己手臂肌肉绷紧长时间会发酸。像对于长时间举稳定器的摄像师就很实用,同时像士兵使用武器,能帮助你举枪更为持久和稳定的瞄准。并且有多档位力度可以调节,这种托着你手臂的力度很大,再搬刚才的箱子举起后,重量部分由外骨骼帮你分担,相对会轻松一些。


还有像全身外骨骼就会将以上三种外骨骼的结构和功能尽可能覆盖和包含,以适用于更多更复杂的工作任务。


虽然现在这些外骨骼还处于一个发展阶段,不少人还认为外骨骼是科幻产物,实际上有些工厂和军队已经开始运用。只是说目前外骨骼还需要在材料,结构和功能上不断优化和发展,同时也需要让大众不断熟悉和有所认知。当外骨骼未来如同扳手电钻等,成为工人手中必备的工具之一时,能明显的提升各种从事体力劳动的工人效率,减轻他们的负担,并且对他们的身体有很好的保护。


有些像物流工厂等工人在常年搬运重物,在这些外骨骼的帮助下,能有效避免他们不小心闪了腰,也能让他们的工作轻松不少,甚至这些助力外骨骼,在帮助消防救援人员搬运某些障碍物时,也能增加它们的救援效率,为生命赢得宝贵的时间,对消防人员也能起到很好的保护。


目前像国家对外骨骼这一领域,除开军事和工业,未来更多是希望外骨骼这类型产品在医疗领域的发展,一方面能帮助老年人群的健康和生活。大家都知道由于年龄大了,肌肉和骨骼衰老,导致老年人腿脚不灵便,容易摔倒受伤。现在不少老人用一些拐杖等支撑,但在未来外骨骼装备的普及,这些设备提供的助力能有效帮助老年人安全的行走,同时像孤寡老人,子女不常在身边,遇到需要搬点重物能助力他们更好的生活。

另一方面是针对残障人士,像手臂或者腿出了问题,外骨骼能更好帮助一些人重新站起来,正常的行走和生活。


而且未来这一块还有更长远的发展方向,13年已经有开始研究将外骨骼系统和脑机接口结合。对于一些已经瘫痪的人来说,在这一套设备帮助下能接受大脑传递的神经信号,再通过外骨骼的处理系统让各部位做出行为指令。进而让瘫患患者在机械的帮助下,能慢慢开始简单的进行一些自主行为。未来这一块要是能实现,能帮助他们有新的人生。


这一系列功能展现,目前基本出于公开范围内外骨骼的第一个功能发展阶段。


但我们对于外骨骼未来的功能想象,在各种作品中早已经窥见一二。


除了外骨骼承重助力,未来还会有两种主要功能,一种便是在现有外骨骼的结构上进行功能组件的搭载。《使命召唤:高级战争》中出现的外骨骼,不但为士兵增强负重和力量,它所搭载的喷气背包,使得士兵抛弃了缓慢的绳索攀爬和索降,直接在喷气动力的帮助下快速跨越阻碍,甚至从高楼安全下落,实现极其恐怖的机动能力。


而另一方面如《幽灵行动4:未来战士》,在外骨骼上搭载更强大的武器系统,面对轻步兵难以应对的装甲目标,能更好的发起攻击。


外骨骼的承重能突破人类躯体的极限重量限制,让士兵凭借更多功能和武器系统,施展更为强大的攻击。重新说回我们《星河舰队》的例子,电影里士兵被虫群屠杀,但后来动画里士兵加了外骨骼系统,还挂载喷气和武器模块,这下单人都能跟大量虫群进行抗衡。 

另一种则是回到了外骨骼最原始的功能,如螃蟹本身的外骨骼对身体的保护。


现代防弹衣想尽可能让士兵有更好的防弹等级,增加防弹的面积效果。目前最大的限制还是重型防弹装备太过于沉重了,士兵就算穿上也很难灵活便捷的行动。但在外骨骼承重助力的帮助下,这些防弹装备的重量会得到改善,通过外骨骼结构系统装备额外的护甲,这样能有效保护内部的躯体。像《光环》中的士官长,从它这套看出外骨骼不单纯是个框架,而是能提供一定面积的护甲防御能力。再往后像《死亡空间》和《钢铁侠》那样,外骨骼如同古代的板甲一样,全方位的保护内部躯干。不用担心战场上哪飞个破片,运气不好直接带走。


随后在材料上进行升级,使用更轻更坚固的材料,将躯体严密的包裹其中,如同《星际争霸》陆战队员的盔甲一样,还能有CBRN的防护效果,自带氧气循环供应和散热系统,再结合一些信息化的支持和头盔智能显示。这使得人类不管是内部海洋洞穴的探索,还是未来迈向星辰大海,都能给地面单位提供强有力的装备支持。


外骨骼未来的发展方向,以及这三点功能大家其实能感受到,并不是那种虚无缥缈的科幻,某些功能都已经实现,无非是需要更多的版本迭代和功能组合,对于人类的科技发展而言只是时间问题。

如果再往后幻想,虽然人类可能不需要做到像《环太平洋》那样,利用巨型机甲将人类脆弱的血肉之躯严密的保护,结合各种科技信息和武器,来与上百米高的怪物进行对抗。但像《黑客帝国》,《阿凡达》,《泰坦陨落》这类型小型机甲,也无非是外骨骼这些功能实现后,将这一系统更高更大化的延伸,帮助未来实现更多的可能。


先天属性越是弱小的个体,就越需要科技的加持才能更好存活和发展。像魔兽世界观中的地精和侏儒,也因为先天个体属性太弱了,只能不断发展科技才能让种群存活。而我们人类也是如此。作为凡人之躯的我们无法得到突变,进化,甚至所谓的“飞升”。有的只是我们一步一个脚印,踏实的发展科技,才能保证未来有长足的发展。而在外骨骼的发展上,我们已经慢慢开始触摸到了未来,最后我们套用一句《文明6》中,科技树最末端的“未来科技”那段话来结束本期节目。


“虽然未来似乎很遥远,但其实已经开始了。”——马提·史提潘尼克

感谢收看本期的不止游戏,同时也感谢“傲鲨智能科技”为本期节目提供的装备支持,喜欢的观众朋友们可以关注点赞收藏转发,我是乔伊,我们下期再见。










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