我，发电机

强大的人工智能生命会使用人类的生物电作为能源，满足自身的电能需求——《黑客帝国》中密密麻麻的“人类饲养场”场景让许多人记忆犹新。人们也许一边惊叹编剧和导演的创造力，一边暗自怀疑：这真的可能吗？

也许不大可能。人体能够提供的能量太小、太分散，而且人体并不是一个很好的能量转化装置。想从人体获得能量，并不容易。不过这并不妨碍科学家们去做努力。自古以来，人们一直试图将人体的能量收集起来，并且应用到其他地方，沙漏和滴水钟就应该算是最早的尝试。我们将沙漏颠倒过来时，就已经将人体的动能转化为砂粒的势能，砂粒的流逝，便缓缓雕刻出人生的时光。传说发明家爱迪生（Thomas Edison）曾经将自己的房门和一个水池以及屋顶的水箱连接起来，任何推门进来的人，都会向水箱里压入几加仑的水。这个传说不一定是真的，不过最少说明了人们早已将人体动能和物体势能之间的转换玩得滚瓜烂熟。而在现在这个能源相对匮乏的时代，研究者们开始尝试更多的人体能源转换方式。

行走的机器

体温、生物电，还有包括心跳在内的种种运动，都需要能量。我们将每天吃进肚里的食物，用酶催化，并经过复杂的化学反应转化为能量，这些能量让我们生存，并最终都转化为散失在空气中的热能和机械能。

正常人每天消耗的热量大约在2000千卡（Kilocalorie）到3500千卡之间。按照现在都市人的生活状态，大部分男性的消耗热量约在2500千卡左右，女性则相对要少一些。2500千卡的热量意味着可以将25升水从冰点加热至沸腾——相当于烧开50瓶饮用矿泉水。

可惜的是，这些能量，大约有1/3都被浪费了。我们的皮肤无时无刻不在向外散热，将热能散失在空气中；我们的体重被地板默默承受，使得地板轻微变形；我们的心跳只在极少时候能够被恋人或者医生听见，其他的时间都只是将空气分子一次次弹开而已。

如果可以将这些能量收集起来加以利用，虽然不能立竿见影地改变现有的能源产业格局，但是对生活也许不无小补。

收集能源最有优势的场所莫过于健身房了——人们抱着消耗热量的目的在健身房挥汗如雨，把大量能量抛掷在健身器械和地心引力的拉扯当中。现在已经有研究人员和健身房合作，在一些比较容易进行能量转换的器械上安装能量收集装置，将人体的动能转换为电能储存起来。曾经为香港设计海浪发电系统的意大利发明家鲁西恩·高姆布赖特（Lucien Gambarot）就为连锁健身机构加州健身中心（California Fitness）设计了这样一套系统。现在有一些已经采用这套系统的健身房，已经开始使用这些来源于人体的电能来照明甚至是播放背景音乐和DVD。鲁西恩说：“我只是设法将电能储存在电池里而已。我试图向人们展示的是，人体能源发电也可以是非常简单的，它并不一定非得是什么高科技。”

比如，美国波特兰市的“Green”健身房就采用了这种方式。只是他们使用的是更广泛的绿色能源——不仅是人体能源，还包括风能在内的其他可持续能源。如今这种方式在受到越来越多人的欢迎，“Green”健身房的分店也即将在美国俄勒冈州开张。

然而，如果仅将健身房作为人体能源的收集场所，未免有点太少了。是不是能够将这些技术扩大适用范围呢？的确，人们运动最多的地方，除了健身房之外，就要数舞厅了。一般为了增强效果，舞厅中往往会铺设弹性地板，以让顾客们玩得更尽兴。荷兰鹿特丹州的一家舞厅“WATT”就采用了他们自己的专利技术，让顾客们跳得更高兴的同时，有效回收其所释放的能量。他们声称这样可以为舞厅减少30%的能量消耗。简而言之，就是在自己的舞厅中用有弹性的地板来收集人们的机械能——主要是势能——然后用地板将其转化为动能，最后再转成电能。这就像我们在玩跷跷板一样，唯一不同的是，跷跷板的另一端不是一个人，而是一个可以将地心引力转化为电能的发电机。

对于大规模使用人体能源，研究者们还提出了另外的设想，其中一些也已经有了小规模的实验。2007年，麻省理工学院的两位博士生詹姆斯·格雷厄姆（James Graham）和萨迪厄斯·加斯克泽克（Thaddeus Jusczyk）设计了一个叫做“人群农场”（Crowd Farm）的系统。他们计划在人流量大的公共场合使用这套系统，将人们踩在地板上的力传递到地板下安装的垫块上，藉由触发一个装置，将势能转化为电能。这种设备在家里使用当然是得不偿失的，但是在拥有足够流量的公共场所，就可以成为一种新的能源提供方式。

对于人的动能和势能，大型的收集系统大都沿着同样的思路来进行设计。伦敦建筑设计所也在做类似“人群农场”的尝试，还有人将旋转门当作手表的发条来处理。在这种系统中，人们推动旋转门的时候，就可以将动能转化为地下装置的弹性势能，然后用这些储存了能量的弹簧或者发条来驱动发电机。

而热能则有所不同。人体是一个热能辐射源，将这些热能收集起来，也同样大有可为。通过新材料来进行有效的热量收集，来给建筑物供暖或者使用温差发电机发电，是利用人体能源的一条新路。据说有些企业和建筑已经开始尝试采用这种方式来减少传统能源的消耗，毕竟现在的大型建筑物中，能够容纳的人数往往已经超过数万。可以相信，随着技术发展和人们对于环保的重视程度加强，收集人体能源将不会再成为新闻。

自给自足的人体发电

还在为打电话时手机没电而苦恼吗？这个问题或许可以解决了。马丁·库珀（Martin Cooper），移动电话的发明人，曾经多次谈到过他梦想的未来手机。他设想在未来的15年到20年内，能够植入体内的手机将会问世，而驱动手机的将是人体自身的能量。

我们都知道，人体内部是会发电的。心电图、脑电图都是根据人体的生物电来进行诊断的设备，而这些生物电的来源是细胞膜内外的电势差。细胞膜内外所携带的不同电荷和钾、钠离子的不均匀分布是产生生物电的基础。不幸的是，这样产生的电压实在是太小了。人们开始尝试其他的方法。

也许英国的科学家略微超前了一些。英国南开普敦大学的研究者斯蒂夫·碧比（Steve Beeby）和他的团队正在试验将振动的能量转化为电能的方法。这种本来是为工业用途而设计的能源转换装置理论上也可以应用于人体，而心脏就是最好的能源提供者。斯蒂夫希望这种技术可以改良一些需要植入体内的医疗设备，例如心脏起搏器。他也提到了这种技术在其他领域内得到应用的可能：“这将会对那些小型设备的设计思路产生巨大的影响。”

如果不拘泥于“体内”发电的话，也许还会有更多可能。事实上，我们所戴的自动机械表就是采用人体能源的一个好例子。自动机械表通过我们挥动手臂的动作来带动手表内藏的半飞轮，飞轮的转动就会自动拧紧发条。而皮肤和环境的温差也是可能利用的一种方式，现在一些科学家们正在试图将温差发电机做得足够小，小到可以藏在手表里面。这样，只要手表还佩戴在我们手上，它就会一直工作下去。

早在2002年，新加坡国立大学和新加坡国防科技局就开始一起研发，试图设计出可以穿戴的能源转化装置。2004年8月，他们对外发表了研究成果，称能通过安装在鞋内的压电材料，将人们行走时的能量部分地转为电能。压电材料其实早已在我们的生活中出现了：现在的一次性打火机，大部分的点火设备都是用压电材料中的一种——压电陶瓷——制作的。压电陶瓷可以将形变转化为电流，当手指按下打火机开关的时候，产生的电流将会通过导线在燃气嘴之间形成电火花，从而点燃打火机中储存的可燃气体。

就是这种技术，让艾德里安·查尔克（Adrian Cheok）兴奋不已。他是新加坡国立大学的助理教授，也是可穿戴能源转化装置项目的负责人。其团队现在已经很好地解决了一系列技术问题，在鞋中安装了压电材料。当人们每迈出一步，都会有电流输送到电池当中。下一步，他们就会把这种技术商业化和军用化了。

2009年2月，美国乔治亚理工学院的王中林教授发表了一篇论文，表示对采用柔性的压电材料提供电能的可能性非常乐观。他们已经在小老鼠身上获得了不错的实验成果，“发电衣”也被英国《物理世界》评为2008年最值得注意的研究进展之一。将直径数百纳米的压电纤维织入衣料当中，只要运动，就会产生电流。这无疑会彻底改变我们的生活和时尚。

虽然我们不会像《黑客帝国》中那样通过思维来产生足够的电能，但是可以通过其他各种方式收集和转化在进化的千百万年中都曾经浪费掉了的能量。随着不可再生能源的逐渐减少，人类除了求助于风能、太阳能等可更新能源外，也许“反求诸己”也未尝不失为一条阳关大道。