李维铮在国内外大学任教二十三年,见识过这个领域的各种专家和天才,真指望一名大二学生能给他带来怎样的学术贡献和惊喜,那是不可能的。何况季桀对机械工程专业并没有非常浓郁的兴趣,花花绿绿的股票市场更能吸引他的注意力。
但季桀确实有他以往遇到的其他学生所不具备的一些特质,比如说动手能力极强,同时还有着鬼魅一般敏锐的直觉。用不太理工科的表述就是,这人仿佛天生就和机械有某种奇妙的默契,总能没来由的发现常人花数十倍时间都察觉不出的关键问题。
这从他在大一上学期被乔映臻初次抓来打杂的时候就能初见端倪,原本只是随手到足球队找一帮搬重物的苦力牲口,但季桀仅凭靠一个照面就说出了当时还只有小半截身体的工程机左前臂扭矩不足的问题。
这当然是一种天赋,和理论知识以及学术积累没有关系,是近乎野性的直觉,也是李维铮对季桀最看重的特质,以至于招进小组后才发现这家伙原来还拥有一副强悍肉体时,那反而是其次了。
“叶总是在开玩笑呢,季同学可是李教授的心头好,怎能当着别人面挖人家墙角的。再说了优秀的士兵部队里多了去了,而优秀的科研人才更为珍贵。”好在叶先生身旁的女军官一眼就看出了李教授的难处,赶紧打个圆场。
“小禅,我可没开玩笑……”叶先生侧头对女军官低声解释了依据,却被这年轻女人给瞪了一眼。
季桀绝对没有看错眼前奇怪的一幕,这位年纪看着也没有比自己大上三两岁,走位始终落后叶先生一个身位,身份上就和普通副手文秘一样的女军官,用冰凉的眼神瞪了身为上级领导的叶先生一眼,关键是叶先生还真没好意思继续说下去,只能分析女人的身份也不简单。
“当年利国不也说了吗,要算价值,身为科学家的明老一个人能顶他们九个步兵师。季同学如果能跟着李教授好好学习研究,帮我们研究出能够更加轻便实用的外骨骼系统,那贡献可比在战区拿个几等功当个小兵王要厉害多了。”女军官补充道。
叶先生也是连连点头,面露惋惜:“只可惜目前的「擎天-1A」并不具备大规模量产的价值,当然我并不是说机甲本身有什么问题,而是对驾驶员的要求太高了,要在这次投入实战怕有些操之过急。”
李教授和程院长听罢也没有否认,一时间众人都陷入了莫名的沉思。
“我能说句话吗?”季桀脱下机甲后光着膀子正要换衣服,听的气氛有些尴尬,这群领导似乎有些苦恼,就凑了上来“领导们的意思是想让外骨骼系统能应用到这次陨击救灾行动中对吧。”
“不错,这对我们来说,是一次机遇也是巨大的挑战。我一直致力于推动军队装备全自动智能化进程,李教授和我相识多年,我和他说过太多次了,希望我们九夏国能拥有一支全自动智能机甲作战部队。救灾只是科研成果试验产品推出的第一步,是秀肌肉展示应用成果的重要一步。只要这第一步走好走成功,上头也会加倍重视这个项目的投入产出,到时候无论是经费还是所需的场地以及其他各种支持将超乎你的想象。”说到这里,叶先生目光坚毅地看向了季桀“你知道这项目为何叫「铁脊」吗?”
季桀摇头。
“那是因为我希望这是一项,能够成为九夏国‘钢铁脊梁’般的重要项目。”
叶先生沉声说道。
季桀恍然,其实在「铁脊」项目上,李教授有所求、程教授有所求,甚至季桀自己也有所求,那么愿意为这个项目投资的政府和军方也定有所求,而对于叶先生来说,也未尝不是他一笔浓墨重彩的功绩。但在功绩之外,他们也确确实实在为国家殚精竭虑地做出各自的贡献。
“我有个想法,对于救灾,也许并不需要「擎天-1A」这样的完全体机型。我们将外骨骼系统这一套机甲分为四大部分,每一部分都有其相对的技术难点,那便是电源模块、高新材料、机械架构(仿生运动控制)、处理系统(结合LQR和神经网络)以及肌肉电信号捕捉模块(深层技术耦合)。在制作原型机时,我们力求的是它能够通过捕捉模块上的触点,识别人类浅层肌肉的所有讯号,理论上就是人类能够做出来的动作,它也能够做到。但实际上我们身体有许多肌肉动作是没有价值的,例如我可以让自己的耳朵抽搐,又或者让我的胸肌抖动,这样的动作捕抓不具有任何转化的价值……”
“说重点。”李教授催促道。
“我的意思是,仅针对救灾所需要的动作组,我们整理编程写入系统中,同时根据这一套动作评估需要用到的“肌肉”,然后拆除掉不必要的机械架构,降低机甲重量。另一方面我们也能够减少信号处理难度,降低操作驾驶的门槛。”
为了让初代机能够理论上完成几乎所有人类可能实现的动作,项目小组采集了超过150名志愿者合计三百多种基础动作的肌电图谱。对于电脑来说,每一个动作甚至每一次肌肉的抽动都是一组特别的数据,比如说同样是手指收拢,但抓和挠的差别是很难被识别到的,这些都需要庞大的数据存储对应的数据。
而基础动作往往被定义为“大动作”,也被分成了九大运动式,三百多个基础动作就从运动式中演变出来。比较难以理解的特点在于,许多动作对于人类而言完全就是左手倒右手的程度,但对电脑来说则是完全不同的东西。
而进一步来看,每一个基础动作还能被肢解成许许多多的“小动作”,哪怕是一些肉眼都无法观察到的细枝末节的动作也不放过,这样的小动作就更是数不胜数。以至于当我们要把各种大小动作通过合理的身体协调性给组合起来,人们会惊讶的发现原来人体动作的量化工程也如此纷繁复杂。
“就是做一套功能简化版机甲?”程院长立即明白。
“我愿意称之为救灾特供版,特供版的动作会比较生硬,重点放在走、跑、端、拿、抬、掰等救灾常用的动作上,并且减少这些动作的变量。我们可以立即研究以往救灾的视频,投喂片段给AI研究救援人员的常用动作,然后通过真人捕捉写入到系统中。这些预设的动作组通过驾驶员的肌肉识别进行触发,甚至可以实现接近0载荷。”季桀继续说道。
预设动作说白了就类似于把肌肉抽动的动作讯号变成了键盘上的某个特殊按钮,和直接按控制键操作机器是一个道理,这自然违背了人机结合的初衷,改变了交互的基础逻辑,和需要电脑识别肌肉电讯号再配合驾驶员身体做动作的本意大相径庭。
“你的意思就是把复杂的动作,肌肉电讯号直接通过编程识别成简单的动作组。原本一条右小前臂抬起的动作需要识别十几条肌肉协同的电讯号,变成了只需要确认主要的肱桡肌、旋后肌和肱二头肌三条肌肉即可?”李教授觉得这方法可行。
“甚至只需要两条就行,只要不与别的动作冲突。”季桀点头“但这样也有个问题,因为动作都是预设进去的,如果驾驶员要做预设之外的动作,那就必须承担100%甚至以上的作用力才行,这意味着几乎所有人都只能循规蹈矩地做动作。”
至于为什么是几乎所有人,自然是季桀没有把自己放在里头。
程院长明白了,既然是预设动作,类似于按遥控器按钮操作机甲,那自然也不需要力反馈,驾驶员承担的负荷也会大幅减少。
“可行吗?”叶先生有些着急地向李教授确认道。
“如果只是做减法的话应该没问题,毕竟电池模块、机械结构和动作处理系统都是现成的,只需要尽快地完成动作组的预设导入,理论上拆卸多余的机械也并不难,最多是关注新结构组的稳定性和协同性……”李教授沉吟片刻,最终狠一拍板,仰头看向叶先生“可行。”
叶先生大喜过望:“你们需要哪些人手,我立即找来。五个小时……不,三个小时内必须给出修改后的方案,发给兵装集团让其试产!”
军队的人做事情就是这般风风火火,李维铮也不介意,表示需要几位运动生物力学相关的老师以及之前各种救灾影像,投喂给人工智能让其分析动作概要,同时项目小组的成员也要一并召回来加班,一个也别想跑。
至于生产制造方面,因为年前已经发过「擎天-1A」的部分订单,有大量备用零件,相关模具都在,加上原来的十五台初代机,只要肯不计成本,那么三天时间内较为粗糙的赶工四五十台救灾特供机难度不大,这就是工业大国的底蕴。
于是乎,在季桀小师弟亲切热情的电话呼唤中,几位师兄师姐如乳燕归巢般奔赴试验战场,满脸堆笑但内心骂骂咧咧地开始了一顿手忙脚乱。
除了一帮学生外,李维铮教授那许久不见的助理许助教也满眼血丝地出现在了现场,季桀记得这人之前被安排到外地出差,为外骨骼系统寻找轻便但高强度的特殊材料奔走了不知多少家新材料企业,把腿都跑肿了两圈。
对于搞研究项目的人来说,加班和通宵熬夜都是常态,程院长因为叶先生的缘故也拉着秘书一起在旁边的办公室陪同等待,而几名军官离开了实验室在走廊待命,只有那帅气的女军官安静地站在角落里观察着小组众人忙碌奔波,像一名监工似的。
李教授抓着许助教以及两位博士在读的师兄讨论减负后的机械架构的可信性,而另外几人则在电脑里跑模型数据看效果,至于乔师姐则去了体育学院找运动生物力学的王教授帮忙,唯独季桀出乎意料的空闲,以至于不是女军官主动找上来,他都要在角落垫块机甲零件当枕头睡过去。
“季同学,你不参与吗?”女军官好奇地问道。
“理论的东西我没什么兴趣,待会要改装动手实操的时候就能用上我了。”季桀打了个哈欠,李老板隔着几十米远在空旷的试验室另一头做计算,他也就不用当乖乖学生表现自己,露出了略微懒散的一面。
“你前后变化还挺大。”女军官有些没好气。
“这可不兴说的,没事做事要赶快休息养精蓄锐,后半夜他们叫我起来干活做可行性测试时,别的人也会到隔壁休息。”季桀顿了一下“我该怎么称呼您呢?长官?”
“你可以叫我,叶小姐。”女军官想了想,有些玩味地说道。
“好的叶小姐。”季桀点头,然后背过身去闭目休息。
“季同学,你能告诉我那在角落里躺着的纯黑色的机甲是做什么用的?”叶禅打从进来试验室开始就非常好奇,那纯黑色的机甲体格上比初代机要痩上两圈,但肉眼可见它的架构和初代机有所区别,无论臂膀腿脚都更为圆润,似乎隐约还感觉表面有鳞片结构的金属。
“那玩意儿?只是个概念机而已,我无聊的时候和赵师兄一起拼起来的。”季桀随口说道“我当时设想过如果有这么一套骨骼外衣,它由数千上万个特殊金属鳞片构成,这些鳞片是一个个指甲大小的单元模块,贴附在人的身体上。模块分为三层,最外层是通电后会变得异常坚硬的铠甲,强度高的同时也充满了弹性及韧性,最里层的是肌肉生物电流信号感应器,里外夹着的中间层是柔性芯片和电路板。这样每一个鳞片都是一个独立的模块,就算个别损坏也不会影响整体使用。”
“不需要电脑,不用中控?”叶禅好奇。
“并不需要,他们连接在一起就是一台巨大的计算机,而分开来每一片也都有自己的算力,你就理解成多核心多线程的CPU好了。”季桀摇头。
“那它怎么给使用者提供帮助?我的意思是比如说像初号机一样让你拥有超越常人的速度和力量。”
“这就得依靠鳞片外层的特殊材质了,它通过微电流让鳞片产生形变,来辅助穿戴者的动作,增幅其力量,虽然它看上去很轻薄,但也可以支撑起巨物……你如果这很难理解,你闭上眼睛想象有个五六米高的巨人,它身穿一件用钢筋网条构成的奇妙衣服,虽然钢筋强度很高,但对于巨人而言却显得那么‘轻薄’,毫无疑问这钢筋般的衣服能够承受数十吨的重量也不会变形。”
“那唯一的问题就是,如何让这个钢筋般的衣服可以根据人类的意志改变形态了。”叶禅恍然。
“所以说,这只是一台概念机。”季桀笑道“就算真有这种材料,对应的操作系统的研发也会非常麻烦。”
“还有电源!”叶禅忽然想到“电源放哪里呢?还是电池包放在背后么?”
说到这个,季桀也是来了些许兴致,他盘腿坐了起来,指了指自己的胸口。
“可以放这里。”
“不明白。”叶禅不解。
“当然也可以放这里。”季桀指了指自己的臀部。
“外挂在胸口或者臀部?”叶禅以为这是属于理工男独特的鬼畜审美。
“不,我的意思是,要把电池塞到身体里头,挖掉心脏……或者挖掉臀部的肉块,换成电池模组。”季桀仿佛在讲某个鬼故事一般,故意压低声音说道“你愿意用哪里就用哪里。”
叶禅一愣,意识到这小男生似乎在和自己开玩笑,也不生气,而是转移话题。
“不愧是李教授的弟子,你的师兄师姐都和你一样满脑子奇思妙想么?”叶禅并没有上普通人的大学,而是在军校短暂进修过两年,因此对寻常校园生活一直有种微妙的憧憬。
“我们只能说是充满了各种妄想,而真正厉害的有且只有李维铮老板一人而已。”季桀摇了摇头“人形机甲比机器人的研发其实已经简单了许多,毕竟机器人是需要有自我意识,而机甲更多是辅助人类,依靠人类判断的这么一个玩意儿。我们今天之所以能够直接讨论机甲的应用层面的问题,在于李教授已经把最核心的技术难题做了一定程度的攻克……其实你可以理解为,整个机甲最难得地方,并不是材料或者机械架构,而是其系统。”
如何实现动态平衡与重心控制,本质是实时抗干扰能力,特别是在结构化环境适应中,需要考验机甲整套上下多传感器的时间同步精度和空间标定误差,毕竟人能走路感受地面的结构,但如何把机甲的脚底感受传递给驾驶员,那就非常复杂,更别说还要在IMU、视觉传感器、力觉传感器等数据进行多维度的融合。
其次人体74个主动关节带来138维状态空间,其运动规划计算量是呈现指数增长的,计算这些运动得依靠神经网络学习。至于机甲内部并不是人们所见到外表只有金属架构,而是需要有仿生筋肉来模拟生物肌肉的响应速度。
往大了说去,仿生驱动材料、类脑辅助控制架构以及能源系统革新三大方向才是根本性的问题,特别是前两者难度极大,需要跨界跨学科的融合创新,这并不是普通学科精英能做到的。
在解决了这些根本性问题,能让人形机甲安安稳稳地跑动跳跃,能让辅助系统精准完成大量运算,准确执行驾驶员身体信号,这才是李维铮的价值。
“看来你很崇拜李教授啊。”
“是吧。”季桀耸了耸肩,不置可否。
话该怎么说出口才能显得不那么肉麻?季桀其实想告诉叶禅,并非项目本身,而是有李维铮这样的人,才真正是国家的钢铁脊梁。