它們不是你想有就能有

小cool龍+王小北

哆啦A夢，當我的小跟班吧

鏘鏘！可可豆們對萌萌的“藍胖子”哆啦A夢可不陌生，它是來自22世紀的貓型機器人，一路陪伴在大雄左右。大雄需要一日三餐為身體提供能量，你有沒有想過哆啦A夢靠什么維持運轉呢？難道是它最愛的銅鑼燒？一起來考據一下吧！

漫畫中有提到，哆啦A夢是由核能提供動力的。傳統(tǒng)的火力發(fā)電通過燃燒煤炭為水加熱，再用水沸騰后的蒸汽推動發(fā)電機上的渦輪來發(fā)電。核能發(fā)電的過程也大致如此，只不過能量來自核裂變。

那么一個核電站到底有多大呢？以我國的三門核電站為例，其占地面積大約740萬平方米，相當于1000多個標準足球場的大小，即使是最小的核反應實驗室，也得有半間教室的大小。這么看來，哆啦A夢小小的身體是無論如何也裝不下一個核能發(fā)電站的。

好吧，就算22世紀的科技已經強大到可以把偌大的一個核電站凝聚在哆啦A夢小小的身體里面（哆啦A夢的造價一定不菲），設計者有沒有考慮過核安全問題呢？萬一哆啦A夢受到了嚴重傷害，勢必會發(fā)生核泄漏，這會對周圍的小伙伴造成嚴重傷害，甚至是致命的。我們可不能冒這樣大的風險！

就算未來的科技能夠確保哆啦A夢的核安全問題，核裂變產生的核廢料處理同樣令人頭疼。大雄家對于這些放射性核廢料顯然束手無策，這就背離了哆啦A夢從未來回到大雄身邊給予陪伴和幫助的初衷，反而留下了一大堆麻煩。

等等，如果我們考慮核聚變呢？核聚變反應不像核裂變，不會產生核廢料，非常清潔。但核聚變反應太過劇烈，目前還沒有辦法長期、穩(wěn)定地控制其反應程度。就算到了22世紀，未來的人類真的可以把控核聚變的過程了，但核聚變所需的氘（dāo）和氚（chuān）的來源也是問題。雖然氘、氚在海水中大量存在，氚也能通過氘來制取，但是獲得它們的過程非常復雜，目前還處于實驗階段呢！

因此，就能源方面來看，想要以目前的科技水平來維持哆啦A夢的活動還非常困難。不過可可豆們也不必灰心，勤奮的科學家們夜以繼日地研究，說不定哪天，我們就能解決以上難題，讓核能變得更安全、清潔，也能裝進哆啦A夢的身體里了呢！

大白，我想抱抱你

“你好，我叫大白，你的私人健康助理，我察覺到你需要醫(yī)療護理……”

超能陸戰(zhàn)隊中萌萌的大白是小宏的好朋友，能夠行走，會擁抱。可是可可豆們有沒有想過，機器人和人類是有差別的。

我們人類之所以能夠行走、擁抱、做運動，都是由心臟這個動力泵為我們全身的運動提供驅動，再由大腦控制我們的肌肉，肌肉支配關節(jié)和骨骼來進行不同的動作。以人為例，人的手掌、手肘、肩膀在關節(jié)、肌肉及骨骼的幫助下不僅可以進行伸屈，還可以旋轉。

再來看看機器人。機器人的控制系統(tǒng)相當于人類的大腦，同樣，機器人由控制系統(tǒng)發(fā)出指令，傳輸到執(zhí)行機構（如機械臂），來實現各種運動。大白的控制系統(tǒng)就是它身上的那枚芯片。

想讓機器人自由行動？最簡單的方法就是在機器人下方安裝輪子，現在被廣泛使用的掃地機器人就是靠輪子移動的。那么，如何讓機器人像人類一樣行走呢？

我們從只會爬行的小嬰兒，到會走、會跑、會跳，需要花兩到三年時間。為什么需要這么久？因為和四肢爬行相比，直立行走需要更精確地掌握身體重心，才不至于摔倒，同時也需要大腦發(fā)出更精確的指令，難度系數可不在一個層級上。機器人也一樣，仿人形（有兩條腿像人一樣）機器人要像人類一樣靈活行走和完成各種高難度動作，在如今的科技水平上，還需要再突破。

機器人的運動穩(wěn)定性一直是專家研究的難題，尤其是如何讓它們在走路、跳躍、上樓梯時調整重心而不摔倒。即便是現今最厲害的人形機器人——谷歌公司的阿特拉斯（Atlas），也很難做到隨時隨地保持身體平衡。不過，在科研人員的努力下，阿特拉斯已經可以像人類一樣用雙腿直立行走，雖然有些笨拙，但它已經能夠在戶外穿越嚴酷地帶，使用手腳攀爬。甚至在被推倒后也能自己爬起來，這已經是個奇跡了。

好吧，大白的行走問題就算是解決了。再看看電影中，大白在空閑時會放掉體內的氣體，然后把自己塞到一個箱子里，下次使用時再充上氣。像這樣的充氣玩具或者充氣城堡可不少見，雖然表面上看起來它們和大白一樣，都是由軟軟的外殼包裹，皮膚內部由氣體填充，可它們不能像大白那樣靈活行走。因為它們缺少重要的執(zhí)行機構來實現各種動作，就只能老老實實地待著了！

再來看看大白的制作材料。目前，我們還只能用固體材料作為機器人的執(zhí)行機構，也就是充當機器人的骨骼和肌肉，比如機械臂、碳纖維骨骼等。本田公司（Honda）在16年前第一次向世界展示的人形機器人阿西莫（ASIMO），就是用高分子材料制造的。它的手指、腳掌與人類相近，其表面被安裝了各種傳感器，用來感知重量、方向，以便增加動作的精確度。阿西莫經升級換代后，現在已經可以幫助人類完成很多工作。而本田的最終目標，是讓它進入百姓家承擔起諸如照顧嬰兒、老人以及殘疾病人等護理工作，真正擔當起家庭保姆的角色，這跟大白的設計初衷驚人地相似呢！

與阿特拉斯、阿西莫不同，大白用氣體作為執(zhí)行機構，缺少“關節(jié)”“肌肉”和“骨骼”這樣的固體部件，卻還能像人一樣進行屈伸旋轉等各種活動，以現代的科技還很難做到。我們只能期待在未來能有這樣的大白穿過人海來擁抱自己了。

鋼鐵俠，想要和你一起飛

抬起手臂，腳一蹬地，“咻”的一下飛上天空，然后就可以用上帝視角找尋罪犯，懲惡揚善，伸張正義！這是多少可可豆的夢想呀！鋼鐵俠儼然就是這個夢想的化身：同樣人形的大小，卻擁有過人的力量，與邪惡的機甲打起架來毫不含糊；還可以擺脫地球引力的束縛，踐行我們夢寐以求的“飛行”夢……

細心的你肯定忍不住要問：鋼鐵俠可是真人呀，怎么能放在這里和機器人一起討論？沒錯，托尼·斯塔克叔叔的確是人類，但是他研制的MK系列裝甲其實是非常正宗的“可穿戴設備”，叫作“外骨骼機器人”，是人的智能與機器人機械能量結合的可穿戴機械設備。先來看看鋼鐵俠那一身外骨骼都有哪些高科技能耐吧！

雖然鋼鐵俠那身外骨骼令大家饞涎欲滴，但是——潑冷水時間到！現實中的外骨骼研究遠沒有達到電影里這樣近乎全領域稱霸的程度。

在軍事領域，外骨骼主要是增強武器裝備能力，集合更多高科技設備，同時提升動力裝置和行軍能力，有效提高單兵作戰(zhàn)的能力；在民用領域，外骨骼機器人則被應用于登山、旅游、消防、救災等需要背負沉重物資、裝備的情況；而在醫(yī)療領域，外骨骼用來輔助殘疾人、老年人、下肢無力患者行走，也可以幫助他們進行康復運動。

你看，雖然涉及這么多領域，但外骨骼的研究僅限于運動輔助、增強力量，這與鋼鐵俠的科技水平差距，恐怕比地球到火星的距離還要遠。目前最炙手可熱的外骨骼——由以色列ReWalk公司出品的、致力于幫助截癱患者重新站立行走的ReWalk外骨骼系統(tǒng)，售價高達6.5萬美元（約合42萬元人民幣），看來，除了托尼叔叔還真沒多少人能享用呢！

另一方面，飛行器在高速飛行時，表面會因與空氣摩擦而產生高溫。據駕駛過米格25和SR-71的飛行員回憶，戰(zhàn)斗機全速飛行時，座椅會熱得燙屁股（最高可達50℃）。雖然鋼鐵俠的MK裝甲是由熔點高達1 600℃的鈦合金制成，不會被融化，但高速飛行時，恐怕托尼叔叔那身裝甲也會變成穿在身上的烤箱——此時，散熱是個大問題。

鈦合金材料，吸收和釋放熱量都比較快，既不隔熱也不保溫。但是在電影中，鋼鐵俠曾輕松飛出大氣層。我們知道，高度每升高1千米溫度下降6℃，假設地面溫度是30℃，那么萬米高空的溫度只有零下30℃。鋼鐵俠要在這樣極端的溫差環(huán)境中高速切換，沒有一套厲害的隔熱、保溫系統(tǒng)，就算是托尼變異過的身體也很難承受吧！

讀到這里，好多可可豆是不是很失望，原來我們離穿上鋼鐵俠裝甲還有好長的路要走。別灰心，其實我們已經踏出第一步了，至少在飛行這件事上——新近研發(fā)的飛行背包（Jet Pack）已經可以讓我們飛起來了。感興趣的可可豆們快去搜索一下吧！