一位孤独的士兵站在一个黑暗的胡同，两眼紧盯一扇门。尽管他全身都是笨重的盔甲，他也需要不断向前，并陷入炮火的攻势中。除了撤退，士兵即使站得非常高，子弹也奈何不了。这不是关于超级英雄的电影。这是由美国军方生产的动漫，来展示为精英突击队构想的量身打造的强壮型机器人外骨骼。这种战术突击轻操作服（TALOS）是一项数百万美元的研究项目的成果，根据在阿富汗解救人质过程中精英突击队的情况来设计的，也常被称为钢铁侠战衣。

TALOS只是全球关于开发外骨骼研究的一部分，这种外骨骼可以让眼泪具有超乎常人的力量。但是，要建造漫画书和电影中的钢铁侠，远比只是说说要难得多，开发过程中总是伴随着失败。在TALOS之前，人类关于通用负载载波（HULC）的尝试因为并不成功被搁置，因为这只会让用户更加筋疲力尽。一些科学家也严重怀疑TALOS以及一些类似的笨重且坚硬的外骨骼设计会很快应用，认为他们并没有强调基本的生理学问题。

即便只是提高人类的跨步，而不仅仅是前倾和轻弹，都是一项非常艰巨的工程。设计机器来帮助身有残疾的人是一回事，但是要想设计东西来帮助人们走路和奔跑太难了，因为我们太擅长这方面的运动。MIT的一位工程师Hugh Herr认为人类目前为止开发的外骨骼太笨重，并且试图挑战身体的天性，使得这些外骨骼更像是科幻作品。因此，一些研究人员不得不调整他们的视野。他们希望采用更柔和的办法，建立类似于运行紧身衣等适度护踝套装。在过去的数年间，他们创造了一种可帮助使用者在行走时可节省能量的外骨骼。对于让超级战士通过狭长的门来说还有很长的路要走，但是这却为机器最终可帮助人类燃起了希望。

让士兵更强壮、体力更好以及具有更多的保护一直是人类的梦想，就像钢铁侠战衣所能提供的那样。在上世纪60年代，海军研究办公室资助了一项开发哈迪曼战衣的研究，该研究致力于开发一种笨重的，超过680千克的外骨骼战衣，虽然最终这项计划搁浅了，但是这样的想法却继承了下来。在2000年美国国防部高级研究计划局开始资助可提高军队战斗性能的外骨骼，因此诞生了一系列高科技金属手臂辅助装置。来自加州大学伯克利分校的一项设计被纳入了HULC中。截止2011年，国防承包商Lockheed Martin公司开始在美国陆军纳提克士兵研究院测试升级版HULC。关于测试的宣传可谓不遗余力。宣传中说，HULC将会让士兵完成很多现在无法企及的任务，同时也会保护他们免受伤害。HULC将会让士兵可以在单次充电的情况下携带90公斤的重物行走20千米。

研究显示，当士兵在40千克的套装中行走时，其消耗的能量比不需要套装要多。在一项涉及8位HULC穿戴者的实验中，他们的心率下降了26%，而氧气消耗量却提高了39%。一个很重要的问题是，HULC使得穿戴者的走路方式发生了变化。由于人类和机器之间缺乏合作，使得这种情况更加剧了。“例如在你并没有准备好的情况下你的脚却在往前踢了。”Gregorczyk说。如今，HULC的最新的原型机陈列于Orlando公司实验室，而其他的研究工作则注重于XOS 2的开发。

HULC的失败并没有阻止军队前进的步伐。如今，军队的注意力集中在TALOS上。一开始，TALOS借鉴了好莱坞电影中的描述，而且不仅仅停留在视频所展示的那样。项目合作之一的公司是Legacy Effects，这家公司为电影钢铁侠制造了战衣。McRaven说，“科幻小说会推动科学的发展，我们或许永远不会成为钢铁侠，但那正是我们在竭力寻找的。”迄今为止，关于TALOS的设计细节并没有被披露。在回到《科学》杂志的回信中。SOCOM发言人Lieutenant Commander Matt Allen绘制了一幅全副武装的外骨骼图，介绍每个部分的信息，以及传感器来记录士兵的身体情况。原型机的照片和宣传视频显示，这种设备和HULC设备非常相似，具有很好的刚性。

但是Richmond公司的工程师兼联合创始人Russ Angold认为，TALOS的设计吸取了过去关于这类战衣的设计经验。这家公司致力于将加州大学伯克利分校的设计商业化，并且发明首款HULC。如今，它已经获得建造TALOS原型机的合同。他说，“我相信所有问题都可以解决，只是时间长短而已。”研究人员正努力研究解决重量、移动性和忍耐力的方法。尽管媒体认为该项目的预算达到了8000万美元，但是Allen并不知道这个项目到底会花费多少。这种外骨骼何时会出现目前还不得而知。一项关于在2018年之前制造出具有完全功能的原型机正在紧锣密鼓的筹备中。Ferris相信，该制造过程中需要的很多技术还非常遥远，例如削减重量、提高电池寿命、机械与操作者很好地配合等方面。

Natick军队研究实验室的科学家也表达了同样的担忧。Gregorczyk和其他研究人员在最近的一项研究计划中提出，军队仍然不能很好理解脚部外骨骼背后需要的生物机械原理，因此目前的方法制备的一些装置被认为是无用的，包括HULC。他们呼吁人们将更多的精力集中于基础研究方面，例如进一步理解外骨骼和人类腿之间的相互接触。Herr则痛陈军方这种大型外骨骼装置的行为，他在MIT的实验室致力于开发小型的外骨骼装置，有助于提高人类的行走能力。“我一直试图努力让美国国防部停止这种开发大型外骨骼装置的行为。”

一些外骨骼装置的拥护者认为，在马萨诸塞的实验室提出的方法或许具有更好的应用前景，这个实验室看起来就像是机器人店和时尚设计室的结合。这些服装就是不同类型的外骨骼装置设计的象征。新诞生的一个项目叫做Warrior Web，和TALOS完全相反。和用金属建造外骨骼装置不同，Walsh及其同事使用布、软电缆和小马达等为行走的人注入能量。这些柔软的外骨骼套装仅重9公斤，使用的电力也只有140瓦。从理论上来讲，这样的套装可以减轻士兵受伤的风险，以及节省体力等。

为了演示这种套装的工作原理，Walsh的团队让一个报告人来尝试这项系统。我穿上了黑色的紧身衣，然后Diana Wagner让我穿上了剩下的套装。Straps紧紧裹住了我的腰、臀部、大腿和小腿。每一部分都必须处理得非常到位，从而使得在使用时可以有很好的效果。传感器将可以监视我腿部的运动，从而告诉机器何时可以进行运动。经过45分钟的训练以后，我可以在跑步机上运动了。两位工程师将一个具有盒子和悬线的背包降低到我的肩膀上，他们将电缆和我的手上和腿部的连接器等相连接，并将机器的电缆进行了调节。然后，工程师Ignacio Galiana开始了在跑步机上的测试。我的奔跑速度为每小时5公里。

我的第一步是进行腿部的猛拉。我保持平衡并加快跑步速度，这些微小的电子马达和齿轮能很好地配合运行。每一步他们都控制着线，并且也通过微型处理器和运动传感器来监控着我的运动。过了几分钟以后，当运动并不是完全一致时，这些线会牵引我运动，就好像我是提线木偶一般。到底是我在套装里面走，还是它在带着我走呢？

经过12分钟的跑步机运动，他关掉了外骨骼装备，而我仍然继续运动。一些意想不到的事情发生了。我的腿突然感觉变慢了，一些东西似乎也变得更重了。“这是我们听到的最多的反馈，人们感觉自己就像是在泥浆中运动。”

在实验室的跑步机上表现出来的性能是一回事，但是这种柔软套装真的适合在真实世界中使用吗？为了回答这个问题，Walsh和DARPA的研究人员一起进行了相关的实验。在选择使用重达40公斤的柔软套装之前，Cacciatore花了五分钟的时间在跑步机上奔跑行走跳跃。面具也有助于研究人员获得其吸氧数据。而在另一项试验中，他需要做同样的实验，这次是在有套装的情况下，从而进行对比。

然后，Cacciatore以极快的速度进行的是一场充满泥泞的道路，而外骨骼的噪音等会给人一种机器人的感觉。当Cacciatore到达一个较低的情况时，他可以轻易地逐渐加速，并且最终超过。而这些线由于传感器检测的项目比普通的要多很多。当然，目前也有很多问题。目前获得的只是原型机，并不是真正的产品。对于Walsh希望继续反对不现实的构想。例如柔软外骨骼装备只会帮助人们行走，而不会奔跑。事实也证明，让系统可以在合适的时候进行踢打等意义非凡。该军队的Gregorczyk提供了另外一个问题，和真实世界的钢铁侠还有很多的相似之处。同时这里也有很多问题，例如使用外骨骼装置是否会引起受伤？该项目获得的收益是否比成本要高等方面。这样的装置或许可以帮助士兵减小负载等，但这是否意味着什么还不得而知。

新材料在线编译整理——翻译：杨超    校正：摩天轮