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文/陈根
在科幻电影中 ， 身着奇异装甲的人类往往能够获得极其强大的能力 。 比如《钢铁侠》中能将整个身体包裹起来的特殊外套一样 ， 这种特殊外套其实就是所谓的外骨骼 ， 借助于外骨骼 ， 通过机械设备与肌肉骨骼系统协同工作 ， 人们就能获得超越自身的力量 。
如今 ， 在现实中 ， 也已经有了一批身负外骨骼装置的人 ， 借助这种科幻式的技术 ， 瘫痪的人群能够重新站立 ， 再次行走 。 当然 ， 除了在康复健康领域 ， 外骨骼的应用场景还有很多 。 其中最受关注的一个应用 ， 就是未来有一天我们或许也会用机械仿生体来维修和升级我们的身体 。
在不远的将来 ， 我们或许根本不需要穿戴假肢就能够成为一个机械仿生人 。 一种新型的外骨骼装置可以为每个人都带来不可思议的绿巨人般的力量 。 不过 ， 听起来美好的背后 ， 还需要面临诸多挑战 。
【陈根：从延伸器官到机械仿生，外骨骼将带来什么？】
最重要的应用
严格意义上 ， 外骨骼并不算一个太新的概念 ， 其早期雏形甚至可以追溯到蒸汽机时代 ， 当时的人们就已经开始想象如何利用蒸汽动力辅助行走 。 1890年的美国专利中 ， 已经有人提出将机械结构装在人身上以增强人体跑步和跳跃能力 。
外骨骼的真正工程化落地还是在二战之后 ， 或许是从出于军事的需要 ， 比如 ， 当时通用电气就曾做过一个全身的增力外骨骼 。 尽管各种研究也一直都有 ， 但受制于当时的工业水平 ， 外骨骼也一直处于一个研究中的状态 。 真正的商业化外骨骼出现在2000年左右 ， 不过 ， 在2016年之前 ， 全球的专利数不超过100项 ， 但在2016年之后则开始指数级增加 。
外骨骼最为重要的应用 ， 显然就是与脑机接口配合 ， 在医疗康复领域帮助瘫痪或肢体残疾的人们重新站立 。 2013年 ， 一项由美国杜克大学的神经科学家米格尔·尼科莱利斯（Miguel Nicolelis）主导的国际联合项目 ， 项目汇聚了来自世界各地的神经科学家、机械工程师、神经康复专家等各类专业人士 ， 米格尔创立该项目的终极目标就是想利用外骨骼和脑机接口的结合改变瘫痪者的生活质量 。
具体来看 ， 研究团队先是在患者头部连接有收集大脑电信号的装置 ， 这些信号会通过无线设备传输到患者们随身携带的机器中 。 在这里 ， 来自大脑的电信号（外骨骼装置中为运动信号）会被机器转换成运动指令 ， 接收到指令后 ， 外骨骼装置就能稳定住患者的躯体 ， 并根据信号来让机械肢体前进或者后退 。 从患者大脑发出信号 ， 到控制外骨骼运动 ， 整个过程大约只需要300毫秒就能完成 。
当然 ， 想要通过意念控制机械设备来让瘫痪患者完成动作 ， 还需要不断进行调整 ， 哪怕是简单地握着水杯喝水 ， 各种输出和输入信号都会在大脑的各个脑区之间传送 。 这些信号能够告诉患者从何种角度握住杯子不容易手滑 ， 用多大的力能够握紧杯子 ， 杯子中的水是凉的还是热的 。 这意味着 ， 患者不能只是单纯地输出信号来控制机械装置 ， 他们的大脑同样需要接收到反馈 。
因此 ， 在米格尔的外骨骼装置中 ， 每一只机械下肢的顶端都配置了一块可以感受温度、压力和距离的感受器 ， 研究团队将其称作人造皮肤 。 通过这块感受器 ， 患者就能够感受到来自脚部的感觉 ， 他们不仅能够利用机械外骨骼做一些想做的动作 ， 还能够知道自己走路的状态 。
如今 ， 已经有越来越多的外骨骼设备被用于帮助瘫痪患者和肢体残疾的患者 ， 通过将大脑直接连接到外骨骼 ， 这些病人就可以活动他们瘫痪的四肢 。 尽管外骨骼技术目前仍然处于极早期的发展阶段 ， 但外骨骼的价格、重量、电池寿命以及外形等正在得到改进 。
总有一天 ， 人们很可能会把这些外骨骼穿在他们的衣服下 ， 并且在没有人能够察觉的情况下四处走动 。 四肢瘫痪的人们也可以过上接近正常人的生活 。 四肢瘫痪的人们可能会穿上一条超级轻便柔软的外骨骼裤子 ， 然后就像什么也没有发生一样继续一天的正常生活 。
外骨骼能做什么？
当然 ， 在医疗康复的行业之外 ， 外骨骼的应用或许比我们想得更加广泛 ， 从战场到工厂 ， 穿戴式人造骨骼及肌肉都正为人们带来帮助与保护 。
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