科幻小說不是夢

科幻小說中的配備,足以抵擋各種威脅 (並重新塑造一般人的生活)
By DEREK BURNETT

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世界各國軍方為了在各種情勢下占盡優勢,經常會仰賴腦袋在靈光乍現下所產生的各種稀奇古怪、 匪夷所思的點子,好比:隱形科技、仿生義肢,還有被稱作網際網路這種沒啥大不了的東西,最初全部出自於軍方的研究計畫。本刊特地為讀者檢視下一波浪潮,尋找未來注定會大紅大紫的新創意。

超級行走衣

要是花點時間和步兵聊聊天,就會聽他們提起在惡劣天候下,於崎嶇地形負重跋涉好幾公里的經歷。但是,負荷超重行軍這種老問題可不容小覷。部隊在移動時,很可能因為士兵肌肉拉傷或單單是不堪負荷, 就降低速度而陷入險境,或是折損了戰力。

因此,研究軍事用途的最新科技已有六十年歷史的美國國防先進研究計畫署,向科學界提出了挑戰:希望打造一套可以幫助戰士攜帶裝備的穿戴裝置。這套裝置必須夠薄夠軟,能夠穿在軍服和裝備之下。

PHOTO: Courtesy Wyss Institute at Harvard University – Warrior program soft exosuit – SHUTTERSTOCK
這種輕量化的外骨骼可協助士兵與老人荷重,也能幫助中風患者走路。

為了尋找解決辦法,哈佛大學韋斯仿生工程研究所教授伊格納秋.賈里亞納及其研究團隊, 投身研究一種再自然不過的簡單動作——就是走路。他們仔細觀察腿部肌肉爆發能量的完美時刻,藉以了解怎樣才能讓步行之人獲得幫助。賈里亞納說道:「我們發現時間點些微的改變——只差千分之幾秒——就能形成協助或者是妨礙的差異。」

他的團隊因此研發出一套本質為穿戴機器人的裝置,或許可以稱作戰士龍骨衣。布料中嵌入微小的感應器,大約每毫秒(千分之一秒)偵測一次穿戴者的行動,然後將資料送到裝在酷炫腰包的電腦裏,另有一條可伸縮的纜線從腰包延伸至腳踝。

賈里亞納說:「當系統偵測到疲勞,纜線就會對關節施壓並模仿肌肉的動作,讓腿部在移動時較不費力。同時,系統會學習人走路的方式,調整時間點和參數,確保這套輔助裝置能夠讓人獲得最大的助益。」

這項計畫目前已經進入最後的開發階段,研究團隊正在測試產品的原型。

有朝一日,這套裝備或許也能幫助一般民眾。韋斯研究所已將技術轉給一家民營醫療器材公司,希望能夠協助中風患者再度行走。這項發明也能幫助年長者或身體孱弱的人在超市把採買的用品搬上車。

間諜植物

想像一下,在敵對國家的首都近郊,有一片看似無害的罌粟花田。突然之間,有一架無人偵察機飛近上空,發現所有罌粟花都朝向同一個方向傾倒。由於這些花都是經過基因改造的,會朝有沙林毒氣的方向傾倒,所以分析員強烈懷疑這個國家正在發展毒氣。

偵測化學、生物、輻射、核子,以及爆裂物等威脅的能力,對國家安全無疑是至關重要,但⋯⋯用植物來進行?誰想出來的點子呢?答案是美國德州大學生物學教授布萊克.貝克斯廷。他現於美國國防先進研究計畫署主持一項名為「先進植物科技」的研究計畫。

「這構想來自我和軍方數次的對話。軍方常提到一項需求,就是偵察,既有的感應裝置有兩個問題:一是用昂貴的金屬與塑膠製造;二是靠電池來運作。」貝克斯廷解釋道,「當然,植物能從太陽獲取能量,而且要多少有多少。」 貝克斯廷慣於打破常規。二○一四年他參加電視實境秀《逃生共同體》(Tethered),這個節目是把南轅北轍的兩個人用一條兩公尺長的繩子綁在一起,然後要他們一塊兒在野外求生。貝克斯廷說:「和我一組的是個巫師。」兩人在十一天期間,徒步翻山越嶺、下到溪谷、躍下懸崖、穿過瀑布;在大多數情況下,都能和睦相處。「我處理事情的方式是科學思考,他則是祈禱。」 學習與他人合作克服困難,對貝克斯廷在研究計畫署的工作很有幫助。他說:「我們處理的都是大問題、大想法,也就是未來可能會實現的 構想,所以我們思索的事和大多數人不大一樣。」 植物科技雖然「不大一樣」,但立論基礎卻很紮實——植物對周遭的環境極為敏感,因此能夠成為優秀的哨兵。當然,訣竅是運用基因工程創造出特有的植物品種,讓它們在碰到威脅時呈現可以預測、可以觀察的變化。

貝克斯廷說: 「過去五到十年間,植物改造的技術可謂突飛猛進,如今運用科學來達成此一目標,正逢其時。」

先進植物科技才剛起步,但貝克斯廷表示, 一旦成功,我們就可能看到薊草提前兩個月開花,原因是薊草草地裏有地雷。近一點來說,植物還能作為流感病毒株的預警系統;而河邊野草或許可以向當局示警河水裏含有毒素。

飛簷突擊隊

現在是午夜時分,突擊隊正需要在玻璃帷幕大樓頂端部署一名狙擊手,但敵人嚴守辦公大樓的所有入口,能否攻敵不備,遂成為一項關鍵。別操心。狙擊手這時從背包抽出了一樣輕便裝置,將幾片小板子套在手上後,開始攀爬光滑的大樓外牆表面,就像一隻奇特的蜥蜴。不過,尋常蜥蜴可辦不到。

專案計畫主任大衞.卡特教授接受《劍橋生活情報雜誌》網站採訪時,說道:「幾年前犬子想要一隻壁虎當生日禮物。我必須說,我對這個小東西佩服極了。壁虎讓人類的所有工程成就相形見絀。牠單憑一隻腳就能跳躍和抓住物體表面,相當厲害。」

PHOTO: Courtesy Draper – Z-Man Project climber
冒險家安迪.托貝特測試類似壁虎的攀爬裝置。

現在,卡特與美國麻州德雷珀實驗室的工程師團隊正運用尖端的奈米技術模仿他兒子的寵物。他們研究壁虎腳上的細毛,發現它能讓壁虎抓住平板玻璃窗之類的光滑表面,進而發明出一種稱為MicroHold的材料。他們把這種材料加在有吸盤的板子上,降低滑溜程度。

去年初,英國冒險家安迪.托貝特利用這種倣效壁虎的裝置攀上十層樓高的玻璃帷幕大樓。 「我們相當有信心會表現得不錯,但心裏難免七上八下,」卡特說,「玻璃上有很多細沙和汙垢。」 說到髒汙的玻璃,MicroHold或許也能解決玻璃帷幕清洗人員的安全問題。它還可以讓人在牆上掛畫時不需釘子,或者把音響喇叭直接固定在透明的玻璃帷幕上。 卡特說:「工程師能獲得酬勞的差事中,最有趣的莫過於此了。我們從探究壁虎如何附着於物體表面的基礎物理學,進展到把相關原理應用在越來越大物體上的工程挑戰。」

會長大的建築

國防先進研究計畫署的專案計畫主任賈斯丁.蓋利文博士覺得紅杉木的種籽神奇極了。 這麼小小一粒種籽,竟能容納未來長成一百公尺高參天巨木的所有基因物質,實在是不可思議。 一家名為Ecovative的廠商發現某種蕈類的細胞能從農場廢棄物當中獲得滋養,附着其上,然後在包裝材料內「長」成家具零組件。蓋利文得知這個消息後立刻萌生了一個念頭:要是把低矮的蕈類換成紅衫木的細胞呢,是不是也有同樣的效果?這是否意味着不用運木材到建築工地,只消培育有生命的材料,就能建造建築物呢?

PHOTO: COURTESY DARPA. THE_PIXEL/SHUTTERSTOCK
有朝一日,我們也許會擁有這種房子:外部受損後能自 我修復;屋頂會呼吸以控制空氣流動;車道能吸收漏出 來的油汙。

蓋利文不是生物學家,但化學教授出身的他可以想像這在國防軍事上的用途。美軍經常在天涯海角人跡罕至的地方建造設施;把材料運到那些地方既昂貴又費時,完工後還會受到暴風雨的侵襲和折舊耗損。

這項稱作基因改造活物質的計畫,在非軍事用途方面的潛力,同樣令人感到振奮。

颱風或颶風可能摧毀世界各個角落成千上萬個住家。有了它們,人道救援團體抵達時,攜帶的不再是一車子一車子的木材,而是輕便的紙板模子和一些種籽:在澆水三天後便可獲得有生命的磚塊、牆板和磁磚,隨時能夠組建成一棟棟的建築。

蓋利文心中好奇:「是不是每次只要用一粒種籽,就能夠穩穩當當地長出四公尺長、兩公尺寬的木板呢?」甚至更誇張的可能——建造「外皮」因颱風、颶風等天災受損而能自行痊癒的建築呢?

蓋利文希望在二○二○年以前證明基因改造活物質行得通。

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