《蜘蛛俠2》

周華明

博士的觸手

About the Film

2004年，《蜘蛛俠2》上映了，作為超級英雄系列電影的第二部，蜘蛛俠不僅要毆打擾亂世界的反派，還要應對在第一部中開始懷疑他就是超級英雄的親人朋友——他必須瞞著他們，即使這樣會傷害自己。然而，這些小打小鬧不算什么，真正的反派——高智商瘋狂科學家章魚博士閃亮登場了！為了更好地操作實驗設備，章魚博士為自己安裝了四只機械手臂，這些手臂極其靈活，看上去就像章魚的觸手。但試驗失敗了，博士被觸手的人工智能影響淪為反派，這四只觸手大發神威，動輒擋下子彈、掀翻汽車，更把“小蜘蛛”打得“滿地找牙”。

轉眼10年過去了，現實中的科學家們并未搞定蜘蛛基因，讓人能彈出蛛絲，但章魚博士那科幻感十足的四只機械觸手，值得在現實中討論一番——它們由冰冷機械構成，卻似活物般靈動，本質是連接人體的機械義肢，而這個領域正屬于科技前沿的熱點。

Real Story

觸手怎么做

電影并未詳細介紹章魚博士操作觸手的方式，我們可以從其觸手表現的細節得到以下推論：一，觸手自身具有智能，所以它失控后，會反過來影響博士的思維；二，觸手通過刺入脊椎的探針與博士的意識直接溝通。

這兩個推論切實反映了現實中機械義肢需要解決的兩大問題：一，如何操控；二，如何保證動作精準性。首先，義肢要能直接受人控制，如使用者想抓住一個杯子，義肢就要立刻對他的意愿作出反應，而不需要輸入復雜的指令來實現該操作。其次，義肢要能理解操作目標，仍以抓杯子為例，它得抓住杯子，而不是把杯子推開，或把杯子握碎。但冷冰冰的機械如何能實現這一切呢？

章魚博士采用了探針刺入脊椎的方法，讓機械裝置（觸手）與他的中樞神經系統直接相連。觸手擁有人工智能，可以分析主人的意愿并加以實現；觸手裝備的攝像頭則可用于識別目標、判斷距離，從而實現精確操作。當然，現實中不會用脊椎穿刺這么暴力的手法，科學家只敢用放置在頭皮上的外部電極來監測神經系統的活動。好處是不用在腦袋上鉆孔，壞處是信號過于粗糙，并且容易受到其他電子設備的干擾。因此，一些科學家嘗試采用侵入度更高的方案，例如使用高密度的硅探針，穿刺進頭顱來采集大腦活動發出的電信號。在實驗中，一位癱瘓的被試者成功地以意念操作機械臂端起咖啡杯并喝了一口。

一家名為Touch Bionics的英國公司所提供的機械義肢，已可在使用者的操縱下實現很多復雜的動作，包括握筆、舉杯，甚至系鞋帶，但它仍是通過使用者的斷肢肌肉來控制機械手的，且只能執行預設的幾個操作。

Future Science

神經系統與機械融合

那么章魚博士豈不是快跨入現實了？很遺憾，最后的一步往往是最難邁出的。

第一個攔路虎，就是人工智能。電影中章魚博士的機械臂有高度發達的人工智能，甚至在博士想要自我毀滅時，會主動影響他的意識以求生存下去。也只有這樣的人工智能，才能自覺地進行各項自主操作，保證對目標的精準實現，不需要博士事無巨細地下命令控制。目前，科學家就卡在了這一點上。一方面是沒有這么強大的人工智能，另一方面是沒有足夠強大而又微型的計算機來承載這樣的人工智能。一般的方案是通過大型計算機接收電極偵測到的信號，解碼并轉換為義肢可以理解的“機械語言”，再通過無線電信號控制機械手的行動。但可想而知，這一整套解決方案，絕不可能小型化到讓人背在身上飛檐走壁……

第二個攔路虎，是如何連接人體和機械。雖然可以用頭顱穿刺電極來獲得精確的信號，但大腦會將電極視為外來侵入物。人體主動排除侵入物的結果是導致電極可獲得的信號越來越少、越來越弱。目前還沒有很好的解決方案，而且頭顱探針畢竟有些駭人，不是所有人都愿意用頭上扎滿針的代價來換一只機械義肢的。

幸而大腦和神經系統天生具有適應能力，大量手臂移植和斷肢再連的手術證明，大腦會自動適應，神經會向著其他神經生長，甚至會接納移植的神經。目前科學家們正在尋找一種不會被免疫系統排斥、又能導電的有機合成物，讓義肢里的電子設備可以和斷肢的神經連接在一起。如果大腦非凡的適應能力能讓人體“理解”來自義肢的電子信號，那肉體與機械將能真正地連接在一起。