馬巖

士兵們穿著笨重的鎧甲沖鋒陷陣的時代早已過去，如今的單兵防護裝具已達到前所未有的耐磨度、柔韌性和輕量化，可穿戴技術的發(fā)展更令其不再僅是一件簡單的防護衣。

隨著技術的進步，士兵需要攜帶越來越多的設備步入戰(zhàn)場，比如無線電或衛(wèi)星通信終端、導航儀和電子計算機?？蒲腥藛T們不斷致力于提高這些設備的便攜性，可穿戴技術是尤為關鍵的一環(huán)。當常用設備的小型化程度能夠滿足隨身穿戴的要求時，士兵的雙手就可以解放出來去做更緊迫的事情。

增強現實技術借士兵一雙慧眼

增強現實技術，也就是近年來在消費級市場日趨活躍的AR技術，能夠在展現真實環(huán)境的同時疊加顯示虛擬信息，極大地拓展了人類的感知范疇。在我們身邊，AR技術最初從手機游戲領域爆發(fā)，目前正逐漸走向主流，AR電商、AR運動、AR參觀等都已經成為了現實。

在軍事領域，增強現實技術也具有光明的前景。比如美國國防部高級研究規(guī)劃局的“超可視”（ULTRA-VIS）項目，就是為地面部隊開發(fā)的一款類似于“谷歌眼鏡”的輕量化、低功耗顯示系統(tǒng)。采用增強現實（AR）技術的“超可視”系統(tǒng)可以為使用者提供目前所處的位置信息、幫助使用者辨明敵我和識別目標。所有數據被投射到全息顯示器上，內嵌多個傳感器用來追蹤使用者頭部的運動，即使扭過頭去，信息仍會顯示在與目標物體重合的位置上。

沒錯，剛才提到了“全息顯示”，但它并不能像科幻電影中那樣在士兵面前映射出一個活靈活現的三維影像，而是利用安裝在頭盔側方的一個不足150克重的微型投影模塊，向鍍有特殊涂層的眼鏡上投射854×480大小的2D圖像，大部分是圖形和文字，比如指示方向的箭頭、友軍的描述信息等。投影高度的設計與使用者的自然視線相一致，讓士兵不需要像使用谷歌眼鏡那樣使勁向上轉動眼球，也不需要像美國陸軍的“奈特勇士”計劃那樣低下頭才能查看智能終端顯示器，更不會像早期“陸地勇士”項目中的單片眼鏡顯示器那樣犧牲寶貴的視野。

在巷戰(zhàn)中，當分隊指揮員對下屬說“當我靠近那扇門時掩護我”時，那扇門就會在其他人的“超可視”眼鏡中高亮顯示，或者指揮員確定了某棟樓是恐怖分子的藏匿點之后，第二天，在這里巡邏的另一支小隊會在自己的眼鏡中看到這棟樓已被特別標注出來。同時，在投影模塊的背面有一個旋鈕，使用者可以根據任務需要來選擇顯示信息的類型和詳實程度，信息的顯示絕非多多益善，比如一次只需與5千米內的友軍協(xié)同的小規(guī)模戰(zhàn)斗，就完全沒有必要顯示100千米內的友軍信息，否則士兵就會被眼鏡中密密麻麻的光圈和標識弄得眼花繚亂。

“超可視”還具備通信功能，士兵們可以借助其與基地、友軍和空中支援力量建立聯系。同時，士兵們可以在“超可視”上查看衛(wèi)星或無人機傳來的最新偵察影像——盡管目前受投影模塊的清晰度限制，觀看體驗還比較差。

目前，“超可視”系統(tǒng)已經能夠實現的標注顯示功能包括：隊友的位置和行進方向、敵我識別、目標物的高程、距離和移動速度等。未來，士兵還可以借助圖像識別技術和自動化網絡來獲取更多的信息，例如排除爆炸物、戰(zhàn)傷救護、操作陌生兵器、識別有毒植物等等，應用前景非常廣闊。

智能化戰(zhàn)衣粉墨登場

如今，戰(zhàn)場上的士兵們越來越離不開各類電子設備的支持。在各國軍隊形形色色的“未來戰(zhàn)士”計劃中，都無法繞開同一個問題——如何在不增加士兵負載的前提下，將功能各異的電子設備聯接成一個有機整體。想想時不時纏繞在一起的耳機線或充電線是如何讓你抓狂的吧，讓士兵們身上纏滿了電纜可不是個好主意，因為那樣會嚴重影響佩戴者的戰(zhàn)術動作，而且容易被其它突出物鉤掛，鬧不好會讓士兵搭上性命。而藍牙等無線技術也不適用于戰(zhàn)場復雜的電磁環(huán)境。更重要的是，無線電信號存在被敵偵測的隱患，易使士兵的行動喪失隱蔽性。

BAE系統(tǒng)公司和ITL公司合作研發(fā)的“刀背”裝具嘗試解決這一問題。“刀背”采用了由導電纖維編織而成的“電子織物”，使得衣物本身成為了一塊電路板，讓士兵可以和成卷的電源線和數據線說再見。“刀背”包括一個背負式的電池組，通過纖維線纜與8個USB口相連，能夠輸出180瓦的功率，穿上它，士兵們能非常方便地將無線電、夜視儀、GPS等設備聯接到他們的戰(zhàn)術背心、腰帶或夾克上，并通過USB2.0接口進行集中供電和數據傳輸。

由于電子織物省去了大量線纜，集中供電減少了電池的種類和數量，“刀背”的重量較傳統(tǒng)裝具減輕了40%，這使得士兵們不僅能夠攜帶更多其它物品，也讓他們不用再擔心為找到某個設備的專用電池而在口袋或背囊中翻個遍了。同時，士兵可以通過一個智能軟件來查看電池電量和接口的使用情況，并結合戰(zhàn)術背景和電池消耗來選擇開啟或關閉某些設備。

除此之外，GPS作為現代戰(zhàn)場不可或缺的一個要素，它不僅僅可以為士兵提供導航定位，還可以與態(tài)勢感知相融合，讓指揮員和士兵們能夠知曉戰(zhàn)區(qū)內每支部隊、每臺車輛和空中平臺的實時位置。所以，樹大招風的GPS也是敵方實施電子干擾的主要對象之一。特別是對于城市戰(zhàn)中的士兵而言，獲取穩(wěn)定可靠的GPS信號還會遇到更多困難。由于GPS接收機需要同時接收到3～4顆衛(wèi)星的信號才能解算定位，所以要求使用者盡量處于相對開闊的地方，而在城市作戰(zhàn)中，GPS信號會受到建筑的遮擋，尤其是當士兵需要進入室內作戰(zhàn)時，GPS信號就會丟失。

英國國防科技實驗室牽頭的4家機構展示了他們共同研發(fā)的“步兵近戰(zhàn)傳感器”（DCCS）技術，致力于解決這一難題。當GPS信號不可用時，DCCS會參考最后一次獲得的有效GPS定位數據，結合頭盔攝像頭獲取的圖像信息和慣性導航傳感器來精確計算出使用者的位置，這使得為建筑內或隧道內的兵力定位成為可能。

DCCS的應用也不僅僅是簡單的定位。在單兵武器上安置的一系列攝像頭、激光和方位傳感器可以讓使用者按下按鈕就能夠為友鄰部隊、無人機和支援戰(zhàn)機標識目標，這比起傳統(tǒng)的語音呼叫更為便捷和精確。其它應用包括識別傷病員、平民的方位和潛在的直升機著陸場等等。

此外，聲學定位和攝像技術使其具備火力點探測能力，只要敵軍武器一開火，無論士兵自己是否看到或者聽到，DCCS都可自動判明敵火的來襲方位。隨后這一信息將被傳送至使用者及其指揮員，以便讓他們針對威脅采取進一步行動。根據目前的研制進度，DCCS有望于2020年投入英軍部隊使用。

走向現實的“鋼鐵俠”

在大眾眼中，托尼·斯塔克的鋼鐵俠戰(zhàn)衣也許是下一代戰(zhàn)場可穿戴技術要實現的目標。但很少有人知道對相關技術的探索從上世紀60年代就已經開始了。

1965年，通用電氣公司推出了制造實用化有源外骨骼的“哈迪曼”計劃。根據設計指標，“哈迪曼”能夠將穿戴者的手臂力量增大25倍，最多能允許其提起680千克的重物。但受制于當時的技術條件，“哈迪曼”十分笨重，2只機械手、28個關節(jié)被復雜的電力和液壓管線聯接，其自重就達到了680千克，行駛速度更是僅有2.7千米/小時，嚴重限制了其實際使用。最終，體積、重量、穩(wěn)定性和供電等一連串問題讓“哈迪曼”僅僅停留在了試驗原型機階段。

但隨著技術的不斷發(fā)展，進入21世紀以來，高度功能化的外骨骼目前已不再是一個幻想。2009年，伯克利大學機器人學和人類工程實驗室聲明將和洛克希德·馬丁公司合作研發(fā)一款軍用外骨骼系統(tǒng)，名為“人類通用負載運輸器”（HULC）。

HULC是一種下肢外骨骼，最高負重90千克，行軍速度4.8千米/小時，短時沖刺速度可達16千米/小時。其革新性的液壓架構非常高效，使系統(tǒng)可以依靠電池供電，而不像雷錫恩公司的XOS2系統(tǒng)需要綁定一個小型發(fā)電機，不僅如此，HULC還在評估以燃料電池供能的方案，這樣可以將續(xù)航時間提升至96小時。HULC的穿著過程簡便，運動靈活，穿著者在步行、奔跑、跪姿和匍匐時都不會受到影響。

當穿著者運動時，傳感器會自動感知，所以HULC不需要諸如操縱桿之類的操縱機構，微型計算機會根據傳感器傳來的信息控制液壓系統(tǒng)跟上穿著者的身體動作。HULC系統(tǒng)堅固的鈦合金架構和強有力的液壓動力大幅增加了士兵的力量和耐力，模塊化設計也讓部件的更換更為簡單。

在軍事后勤領域，洛克希德·馬丁公司于2014年發(fā)布的FORTIS外骨骼是最早投入市場的外骨骼之一。FORTIS無需外部能源，可以將原本由人體所承受的負荷通過機械臂和一系列關節(jié)傳遞到地面，而且還能夠隔絕大部分震動，從而讓操作者獲得更為輕松舒適的體驗。FORTIS外骨骼可以幫助操作者提升約25千克的重物，并減輕2/3的疲勞度，在提高工作效率的同時減少肌肉損傷的發(fā)生。目前，FORTIS已被美國海軍采購，用于裝備碼頭和船廠的重負荷工程人員。

在目前公開的軍用作戰(zhàn)服研制計劃中，技術指標最先進、與“鋼鐵俠”戰(zhàn)衣最接近的當屬美國“戰(zhàn)術突擊輕型作戰(zhàn)服”（TALOS）。2013年，美國特種作戰(zhàn)司令部披露了這種超級戰(zhàn)衣的研發(fā)計劃。次年，時任總統(tǒng)的奧巴馬也表示美國“正在研發(fā)自己的鋼鐵俠”。TALOS旨在為特戰(zhàn)分隊特別是破門而入的第一名戰(zhàn)士提供有史以來最為全面的防護和戰(zhàn)斗力提升，包括全身防彈、四肢助力、綜合加熱和降溫系統(tǒng)、嵌入式傳感器和計算機、動態(tài)調諧天線、3D音效系統(tǒng)和夜視儀等等。除此之外，這位幸福的TALOS穿著者還將享有核心體溫、體表溫度、心率、肌體含水量等實時檢測，當他受傷時，還能夠第一時間獲得維持生命的氧氣或止血措施。與其它采用的剛性材料防護服不同的是，TALOS采用了麻省理工學院開發(fā)的液態(tài)防護材料，這種材料平時為流體，但在特定磁場或電流作用下會在數毫秒內變?yōu)楣虘B(tài)，與陶瓷或凱芙拉材質相比，流體防護材料在防護面積、舒適度和抗多次打擊能力方面都有顯著優(yōu)勢。由于TALOS的技術指標全面而超前，不僅在披露伊始就吸引了媒體和公眾的縱情想像，其研發(fā)團隊的陣容也頗為“豪華”，共有多達56家公司、16家政府機構、13所大學和10個國家實驗室參與研發(fā)進程，將有源外骨骼、全身防彈衣、態(tài)勢感知全息顯示器等多項概念技術進行深度整合。

然而，美國國內對于TALOS的研發(fā)進度還存在爭議，美國特種作戰(zhàn)司令部計劃于2018年7月獲得“獨立運作的作戰(zhàn)服原型”并開始測試，但有科研機構認為TALOS囊括的部分全新技術至少要到2026年左右才能實現。在它所面臨的挑戰(zhàn)中，電源系統(tǒng)是最大問題，現有發(fā)電系統(tǒng)的小型化和輕量化程度與TALOS的需求相距甚遠。同時，項目的資金投入也備受關注，特種作戰(zhàn)司令部所做8 000萬美元的預算貌似難以維系，與之類比的是先前美國陸軍的“陸地勇士”計劃，從1996年研發(fā)開始，到2006年全部技術實現實用化的漫長進程中共耗資5億美元之多。

總的來說，盡管可穿戴技術的突飛猛進能夠讓士兵在信息、防護甚至體能上獲得前所未有的支持，但其距離真正的戰(zhàn)場應用仍然有很長的路要走。雖然沒有誰能預測下一個10年會發(fā)生什么，但技術的不斷發(fā)展正在讓科幻世界中的超能戰(zhàn)士離現實越來越近。