当科幻变成现实

2016-08-04 05:04
发明与创新·小学生 2016年3期
关键词:义肢飞镖蜘蛛侠

只有想不到的,没有做不到的。当我们还在为科幻电影中各式各样新奇的技术和产品啧啧称奇时,有些已经变成了现实。

别不信,下面这些技术和产品肯定会让你大吃一惊。要知道,科学家可是相当厉害的哦。

还记得《碟中谍4》中的搞笑画面吗?特工伊桑·亨特带着威廉·布兰特去见莫洛,想骗取核密码文件。布兰特戴着隐形眼镜不断眨眼,不仅用隐形眼镜成功扫描了文件,还在短时间内将文件发送给了藏在箱子里的打印机。

现在类似的智能隐形眼镜已经走进了现实生活中,功能远不止扫描。

瑞士Sensimed公司推出的名为“Triggerfish”的智能隐形眼镜,能够持续监测眼压;美国密歇根大学的科学家发明了一种隐形眼镜,这种眼镜嵌入了可感应光子的石墨烯薄层,能使昏暗的图像看起来更明亮;美国Innovega公司研发的隐形眼镜可接收摄像机、军用无人机和卫星采集到的数据、图片或视频信息,并将其投射在眼球近处的微型屏幕上;谷歌公司获得了太阳能智能隐形眼镜专利,目前这种眼镜可通过眼泪测试佩戴者的血糖水平。

《蜘蛛侠》与仿生“壁虎带”

看过《蜘蛛侠》后,你是不是也希望自己能够飞檐走壁呢?

要想成为现实生活中的蜘蛛侠,我们得先了解蜘蛛侠飞檐走壁的秘密哦。

蜘蛛的足部有一簇毛状物,其中每根毛上覆盖着几十万根宽度只有几百纳米的小毛。这些小毛与接触面可以产生范德华力,大量的范德华力积累起来,便使蜘蛛可以轻而易举地攀附在墙壁上自如行走。蜘蛛侠就是因为产生了变异,变得像蜘蛛一样,手和脚长了无数细毛,才学会了飞檐走壁的本领。

什么是范德华力?

范德华力就是不带电荷的分子离得非常近时产生的微弱电磁引力。单独两个不带电荷的分子间的范德华力非常微弱,通常可以被忽略。

壁虎的足底也有大量细毛,每根细毛都可以与接触面产生范德华力。大量的范德华力积累起来,使得壁虎可以粘附在接触面上。利用这个原理,科学家们研发了一系列特殊材料,如仿生“壁虎带”,使得人类也可以在光滑的天花板上走动。虽然这些材料还有待改进,但人类已经可以飞檐走壁,媲美蜘蛛侠!

《少数派报告》、《霹雳游侠》与无人驾驶汽车

《少数派报告》可谓是无人驾驶汽车的样板教科书。电影中,城市交通线上的汽车皆由电脑网络控制,以每小时129千米至161千米的速度高速行驶着,司机们安心地坐在车里喝茶看报谈人生,无需担心路况、车速,只要告知汽车目的地就行。

此外,《霹雳游侠》、《我,机器人》等电影中也有无人驾驶汽车的“倩影”。其中《霹雳游侠》中超酷的人工智能战车基特不仅有自己的名字,还有独立的人格,会自动驾驶,能思考,与主角聊天、开玩笑,配备了超酷的武器。

目前,无人驾驶技术蔚然成风,全球范围内多家公司研发了无人驾驶汽车。

2014年12月22日,谷歌推出了首辆全自动无人驾驶汽车样车。这款样车没有方向盘、油门、刹车踏板和换挡装置,完全通过软件和传感器自动驾駛。

2015年3月22日,一辆无人驾驶的奥迪Q5多功能车离开美国西海岸的旧金山金门大桥,前往位于东海岸的纽约,全程约5600千米。这是无人驾驶车首次横跨美国大陆,截至目前行驶距离最长。

同年12月,百度无人驾驶车从北京中关村软件园的百度大厦附近出发,驶入G7京新高速公路,经五环路,抵达奥林匹克森林公园,随后按原路线返回,实现了多次跟车减速、变道、超车、上下匝道、调头等复杂驾驶动作,完成了从进入高速(汇入车流)到驶出高速(离开车流)道路场景的切换,最高速度达100千米/小时。

《银河系漫游指南》与通用翻译机

在《银河系漫游指南》中,有一条神奇的小鱼叫“巴别鱼”。它长得很像水蛭,寄生在主人耳朵里,依靠主人周围人群的脑电波生活,能自动将周围人群的脑电波转换成主人那种类型的脑电波,让主人能听懂任何一种人类语言。

尽管这种鱼目前还不存在,但SIGMO或可替代之。

SIGMO是一款小巧的口译机,外壳正面是一个正方形,厚度约为1厘米,能识别25种语言,内置麦克风和扩音器,通过蓝牙与手机相连,可以自动翻译。

使用时,你只要轻触SIGMO的开关,它就会调用谷歌翻译等应用程序编程接口对任何听到的语言进行翻译,再用语音合成软件合成翻译语音,然后通过手机网络将音频传到手机上,最后用你事先设置好的母语“说”出来。

SIGMO非常便于携带,你可以把它夹在衣服或腰带上,美观又实用。至于功耗方面,它能待机300个小时左右,通话模式下可维持8个小时。

《回到未来》与3D电影

在观看《回到未来2》时,里面播放的《大白鲨》影片有没有把你吓到?

当大白鲨向自己扑来时,马蒂·麦夫莱可是被吓坏了,结果却发现只是3D影像,里面的汽车广告,也是以3D的形式展现。

现在,3D电影已不再是什么新奇的事物,甚至还有大屏幕,只是我们仍然需要借助3D眼镜观看3D电影。

3D电影就是立体电影。1952年,讲述非洲探险的《非洲历险记》被认定为史上第一部真正的3D电影。尽管《生活》杂志当时称这部电影“廉价、荒谬”,但观众们仍然愿意到电影院体验片中的“自然视角”。

1954年,希区柯克拍摄了3D版的《电话谋杀案》,这部影片成为了当时3D片中为数不多的精品。同年3月5日 ,美国环球公司推出了有名的3D恐怖片《黑湖妖谭》。

1962年,我国天马电影制片厂拍摄了国内第一部3D电影《魔术师的奇遇》。1983年,3D版的《大白鲨3》轰动一时。2009年,《阿凡达》成为有史以来制作规模最大、技术最先进的3D电影。

今天,绝大多数影片都是3D电影,掀起了3D影片热潮。

《王牌特工:特工学院》与麻醉飞镖

和柯南一样,《王牌特工:特工学院》中的特工们也很喜欢使用麻醉飞镖。一个胶囊般大的飞镖打在目标身上,能让目标几秒钟内呼呼大睡,甚至短暂失忆。

在现实生活中,这种麻醉飞镖相当常见。

最先想到用飞镖麻醉目标的是新西兰人科林·默多克。他是一个兽医、药剂师、DIY爱好者,发明了一种麻醉野兽的武器——麻醉枪。其基本原理是通过火药气体或压缩气体射出一个飞镖,飞镖打中目标后,一个弹簧在惯性作用下被解锁,挤压注射器的活塞,将药物溶液通过飞镖上的针头注入目标体内,使其在短时间内迅速倒下。

注射器中的药物通常是苯巴比妥、地托咪定等镇定催眠类药物。从理论上讲,如果换成东莨菪碱的话,还会干扰大脑获得近期记忆的能力,可能让目标醒来后短暂失忆,忘记到底是谁发射的飞镖。

麻醉飞镖用在动物身上效果这么好,那用在人身上呢?

告诉你,效果不怎么好,所以虽然特工们有BMQ匕首麻醉枪或类似的武器,但日常军用或者警用装备里难觅麻醉武器的踪影。

麻醉是一项技术活,并不像扎针那样能让人瞬间昏迷。麻醉剂在血液里扩散需要时间,最终的效果由浓度和人体代谢速度决定。剂量少没有效果,剂量大则会导致严重的副作用甚至死亡。而且,中针后会有感觉,对方在倒地前有足够的时间做出诸如伤害人质之类的行为。相比之下,还是传统武器好用一些。

《火星救援》与多任务太空探索车

当登陆火星后,宇航员必须在那里待上超过一年的时间,才能等到火星运行到合适的位置,让返回地球的航程缩到最短。这为他们进行实验、探索周围环境提供了大量的时间。然而,他们不会愿意把探索范围局限于步行可及的区域内,因此需要使用稳健、可靠、功能多样的火星车,前往更遥远的地方。

在《火星救援》中,马克·沃特尼开着他的火星车兜了好几圈,甚至对火星车进行了一些不怎么正统的改装,好让自己生存下来。

今天,在地球上,多任务太空探索车MMSEV曾被用于美国国家航空航天局NASA的模拟任务项目,已经帮助解决了诸如行驶距离、快速进出和辐射防护等问题。

为了保证机动性,这种车辆的一些版本拥有6个转向轮。如果一个车胎漏气,车辆只要抬起损坏的车轮,仍然可以正常工作。

《霹雳五号》与社交机器人

《霹雳五号》Johnny5可爱的造型,你是否还记忆犹新?

Johnny5是一个装满武器的铁皮家伙,有简单的机械手,脚是坦克履带,眉毛会动,眼睛能像人一样睁大缩小,因被闪电击中而产生了自我意识。

它闯入热心保护动物的史蒂芬妮家中,在与人交往的过程中慢慢有了人性,还不停地学习自己看到的事物。

现在,社交机器人已经走进了现实,吉波就是典型的代表。

与工具不同,吉波会像一个真实的人那样与你相处。它身高约28厘米,重约5.5斤,脑袋圆圆的,身躯呈圆柱形,身上有6个麦克风、两个摄像头和多个触碰式感应器,被人轻拍时会做出反应,懂得辨识语音指令,能识别用户,与人互动,会使用皮带系统扭动身躯。

吉波配有一个初始程序包,或者叫技能库,这样它就能扮演不同的角色,如作为摄影师,能根据指示帮忙拍照摄影;作为家庭助理,会提醒家人日程安排,接收和播报语音信息,替家人打电话点餐;作为玩伴,和孩子一起玩耍,朗读有趣的故事,甚至辅以摇头晃脑、眨眼等肢体动作。

《星球大战5:帝国反击战》与用意念控制的机械义肢

《星球大战5:帝国反击战》的主人公卢克·天行者与父亲达斯·维达交战,失去了右手,幸好及时接上了高仿真度的1∶1义肢。

为了向《星球大战》致敬,美国DEKA 科技公司耗资4000万美元研發出了智能义肢DEKA系统手臂。

智能义肢DEKA系统手臂又叫卢克手臂,作为第一个被美国食品药品监督管理局批准投入临床使用、通过肌电图电极传输信号来控制动作的义肢,可以让佩戴者用意念控制,使残障人士也能轻松地做出喝水、吃饭、拿东西等各种日常动作。

比起普通义肢,它拥有更强大的操控性能,而且尺寸和重量与成人手臂基本一样。

早在2005年,美国国防部高级研究计划局就开始资助这个科研项目,最初是供伊拉克战争中的伤残军人用,后来也为手臂不同程度缺失的人提供技术帮助。

《变脸》与脸部移植

在《变脸》中,美国联邦调查局高级探员肖恩·亚瑟与恐怖分子凯斯·特洛伊换脸像换面具一样简单。一次,为了套出炸弹的放置地点,亚瑟换上昏迷中的特洛伊的脸,混入监狱。特洛伊清醒后也换上了亚瑟的脸,使亚瑟的家庭和事业陷入危机。

世界就是这么酷!换脸也变成了可能。

2005年,全球首例脸部移植手术成功实施。病人是一位法国女士,她不幸被狗咬伤脸部,得做部分脸部移植手术。2010年3月,西班牙农民奥斯卡接受了世界上首例全脸移植手术。2013年5月,波兰首次为一名在石头切割机事故中被切掉脸的33岁男子进行全脸移植,手术耗时27个小时,术后病人状况稳定。2015年8月,美国纽约大学医学中心完成了目前为止最复杂的脸部移植手术。这次手术让一位在救火时脸部被严重烧伤的消防员重获新生,拥有了一张“全新的脸”。

截至现在,全球范围内共进行了超过20例脸部移植手术,不过这些手术并不像《变脸》里拍的那样简单。为了避免移植后的脸被免疫系统排斥,接受手术的人一辈子都要服用免疫抑制药物。

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