未來隱身衣的技術設想

戴榕菁

一提起隱身衣人們通常會想到的是設法讓自然光在隱身衣表麵發生連續折射而繞過被隱身的物體。這也確實是世界各地的相關的科研和工程機構所努力的一個目標，但是經曆了幾十年的嚐試目前沒看到有什麽突破性進展，估計主要難度在於無法解決複雜的表麵幾何問題。

2018年我在我的英文科幻小說“The Red Hat”中，描述了一種隱身衣的設想。雖然那隻是在科幻小說中的設想，但是我可以有把握地認為按照人類目前已掌握的材料與芯片以及光學攝像顯像技術來說，即便不是馬上能製作出來，也很快能夠製作出來。可惜，我的那本小說一直被主流出版社排斥，盡管我自己拿它來與BN那些充斥在書架上的大量科幻小說來相比，認為我的小說隻有比它們強而沒有半點遜色，就是英語文筆也不會比他們差。但是，畢竟當今出版界的水平實在太差，他們所追求的並不是這高水平的具有實際潛力的科幻，而是那種渲染氣氛的鬧劇而已。既然無法讓英文讀者欣賞我的小說，那我就將該小說中設想的未來科技之一的隱身衣技術直接與這裏的中文讀者分享一下吧。

為方便讀者理解這裏要介紹的關於一般任意物體的隱身衣的設想，這裏要分兩部分來寫，在介紹關於一般的隱身衣的設想之前先談一下簡單的容易想象也容易製作卻有著很大的實用潛力的隱身屏風技術，然後再來談關於一般物體的全包隱身衣的設想。

1. 隱身屏風

隱身屏風的概念聽起來不複雜，那就是用幾對相互平行的平板圍出一個小空間，將該空間內部的物體進行隱身。因為這種做法比較粗糙，因此隻能對遠處的觀察者進行隱身，接近了就不行了。但在開闊的戰場上仍然可以起到一定的隱身的效果，最多在頂部再裝上偽裝層以防止引起遠距離偵察的無人機的注意。

它的基本思路就是每塊平板本身是布滿微小的針孔攝像頭的顯像屏幕。我們知道，所有的顯像屏幕都是由不連續的像素集合構成。這裏的要點就是在顯像屏幕的硬體上的像素顯示之間嵌入微小的針孔攝像頭，對一定距離（如幾米）外的人來說，根本不會注意到像素之間由於分布針孔攝像頭而產生的畫麵不連續。而每個屏幕上顯示的就是與它平行的另一個屏幕上針孔攝像頭所拍攝的畫麵，因此在一定的意義上，這就相當於讓每一麵的光線透過了被隱身的空間而打到了另一麵去。而攝像與顯像的電腦處理器就可以放在中間隔出的空間中。

上麵這一步應該是不難的，主要的困難有兩點：

a) 如何做到不反光。一般家用電器的屏幕都能把觀眾的臉反射出來，這種狀況即便是對遠處的觀察者來說，也容易發現異常。所以，屏幕的反光的處理是一個關鍵。不過，由於上述屏幕不是一整塊平板而是嵌入了針孔攝像頭，這本身也具有一定的減少反光的效果，具體效果有多好隻有做出來測試一下，如果效果不錯，那麽至少對於這種隱身屏風來說就不需要采用專門的無反光材料了。

b)如何降低紅外輻射。未來的戰場上可能會大量用到紅外掃描，在空曠的田野中一個小隔間的紅外輻射當然會高於周圍的空間。但是，如果能適當地降低它紅外輻射，那麽對於遠處的掃描來說也可以將就過去了，畢竟在曠野裏人們還是會以光學偵照為主。而適當的降低紅外可以通過在屏幕內部貼上防熱材料或圖上放熱顏料來實現。當然，當用在戰場上時，表麵防雷達波的功能也很重要。

這樣的隱身屏風的原理稍加修改，就可以用在飛機，船隻，和地麵運行載具上。因此對於不論民用還是軍用目的的光學隱身都很重要。現有的雷達隱形技術雖然可以幫助飛機躲過雷達偵察，卻無法躲過衛星上的光學偵查。而用這種隱身屏風的原理製造出的飛機可以幫助飛機甚至躲過衛星上的光學偵查。

當然，我們不用擔心坐在屏風圍出的空間裏的人看不到外麵，因為屏風四麵甚至頂部都長滿了“眼睛”，裏麵隻要多裝幾個監控視頻就可以了，甚至還可以直接與衛星聯絡以了解大範圍的狀況。

2. 全包隱身衣

我這裏所謂的全包隱身衣就是如在電影哈利波特中的那種可以將任何物體在任何場所下進行全麵隱身的材料。很顯然，這種材料與前麵提到的隱身屏風相比有兩大基本不同點：

首先，它一定要像布一樣的柔軟，而且不能太厚，其厚度要在半毫米左右或以下。今天的柔軟屏幕的技術正向這方麵發展，估計在不遠的將來就可以滿足上述的厚度及柔軟度要求；

其次，除了分布有針孔像頭的屏幕之外，隱身材料必須還要有另一層隔熱材料，在隔熱材料與屏幕之間的夾層中便是分布有大量芯片和線路的處理器。這是因為這種需要穿著到處跑的的隱身衣的電腦處理器顯然不能象上麵的隱身屏風的電腦處理器那樣地坐落在被屏風隔出的空間中，因此必須內置在隱身材料中。現如今的最小芯片為奈米（nm）級大小，而一奈米是1毫米的一百萬分之一，因此如果屏幕層和隔熱層各為半毫米的話，中間處理器夾層的厚度基本可以忽略。

當然，上述的隔熱層應該是吸熱但不散熱的一層。它應該能將被隱身的人體或其它物體以及芯片和屏幕散發出的包括紅外輻射在內的熱量盡可能地吸收進去，而且需要熱容量極高。最好是某種可以定向定點散熱（比如從物體底部或人腳上散熱）的複合材料。

以目前人類的材料和電子技術來說，要滿足上述兩個要求應該不會是很久以後的事。不過，如前麵的隱身屏風類似，真正的挑戰是在滿足了上述基本條件之後的如下幾個問題：

1）隱身材料的屏幕麵的反光問題必須得到解決。我相信隨著奈米材料科學的發展，這一點應該是可以解決的，加上如前所述，屏幕上所分布的針孔像頭本身就會具有一定的減弱反光的作用。

2）雖然隱身衣不像上麵提到的隱身屏風那樣有著固定的相互平行的兩個平板以創造出光線虛擬穿透的效果，但其基本原理是一樣的，還是要將任何一麵的攝像頭攝錄的畫麵即時地在相反麵上顯示出來。

但是，由於實際物體（比如有著雙臂雙腿和腦袋的人體）的形狀比固定的平行平麵要複雜千百倍，夾層中的分布式的電腦處理器就要扮演比隱身屏風中的處理器重要千百倍也複雜千百倍的任務。而其中最重要的一點就是隨時找到隱身衣的動態的幾何中心，並以這個中心為原點建立虛擬的三維坐標係，並在這個坐標係中隨時算出從任何方向看去的對應的相反的兩點，然後將這兩點為中心的局部上的針孔像頭攝錄的畫麵在相對應的麵相應的局部屏幕上顯示出來。

很顯然，這樣的計算不但算法難度大，而且要求的計算量也很大，特別是在處理諸如雙臂與身體之間的部位或衣服上出現的皺褶的地方的計算難度會更大些。好在我們的隱身材料的夾層中可以有成千上萬個芯片進行並行運算處理。另外，為了減少難度，也可將隱身衣做成一個外表圓滑的罩子，這樣相對容易些，隻是穿隱身衣的人需要經過特殊的訓練才能熟練的使用這樣的隱身衣而不跌跤。

3）這裏我們又遇到一個高難度的挑戰，那就是要采用特殊的變畫技術，使得同一個局部表麵從不同的角度看上去會根據它在相關方向上所對應的不同點而呈現出的不同圖案。這應該是這裏所設想的隱身衣技術中的最大的難點。但是，隨著奈米技術的發展，我相信在這方麵能夠達到一定的滿意度。

盡管奈米變畫技術的滿意度有可能存在一個理論上限或瓶頸，這並不會對我們的隱身構成太大的威脅。這裏的關鍵在於不同角度的背景本身具有一定的連續性，因此我們的變畫卻反而不用對所有角度都具有連續性，當我們的變畫麵不能連續反映不同的角度時，由於背景本身所具有的連續性，會使得看上去的不連續性大大減少。有一種心理學理論甚至認為我們看到的圖像隻有10%是真正由目視接受的，90%都是人腦根據經驗拚湊出來的。因此，即便隱身衣顯示出的背景出現一些稍微不連續的恍惚，人們很容易忽略之，尤其當這個人在移動時，那種不連續會稍現即逝，人們通常會忽略。其實，人們平時在開闊處遠視時，常會因為地麵的空氣自由對流而出現恍惚。

所以，即便是我們的奈米變畫技術的滿意度存在一個理論上限或瓶頸，除非你遇上視力極好而且極為細心的人，對一般人來說，如果視力有些模糊，在采用了一定的變畫技術之後，應該不是大問題；即便是對視力較好的人來說，在一定距離（比如一兩米）之外，也應該不會是太大的問題，畢竟我們平時看東西總是存在著一定的模糊性。

當然，任何隱身技術都不可能象哈利波特電影裏那樣100%地完美地隱身，因為那畢竟是奇幻片。但是，隻要我們的隱身衣能夠在鬧市區的大多數人麵前蒙混過去就是很好的了。至少我們可以讓穿隱身衣的人在從黃昏到拂曉這段時間穿上它招搖過市而不用擔心被別人識破。我在小說The Red Hat裏還特別討論了穿這這種隱身衣應該注意的可以幫助減少被識破的一些要點，這裏就無須贅述，畢竟那隻是小說的情境而已。至於用它來對固定物體進行隱身，那就更不需要擔心變畫效果不完美的問題了。隻要物體外形保證一定的圓度，而且放在特選的部位，在絕大多數情況下應該不會因為變畫技術的瓶頸而被人識破。

4）隱身衣的分布式（它可以有成千上萬個芯片）的電腦處理器的並行運算的協調統合本身也會是一個挑戰。當然，盡管夾層中可以有成千上萬個芯片，我們並不一定真正需要有成千上萬個芯片，隻要有足以應付我們所需要的計算的芯片就可以了，如果兩三個就足夠了，我們就用兩三個，如果兩三百才足夠，我們就用兩三百個。

5）穿著隱身衣或披罩隱身鬥篷的人對外界的觀察就當然不能象前麵提到的隱身屏風裏的人那樣可以看監控視頻了，而是需要用特製的裝在隱身衣頭部的虛擬（VR）全息眼鏡，可通過切換頻道而看到隱身衣外麵的前後左右天上地下的一切。如同戰鬥機飛行員的全息頭盔一樣，隱身衣的使用者將需要經過特殊的訓練學會使用那樣的全方位的全息眼睛。被隱身的人還可通過特殊的助聽器清楚地聽到外部的聲音。總之，躲在隱身衣內部的人對外麵的狀況可以了如指掌。

 

上麵就是我在科幻小說The Red Hat裏麵構想的未來隱身技術的設想，其中所謂的“針孔”的大小是相對於屏幕上的像素而言，隻要在一定距離外不影響畫麵的“連續性”即可。如果這裏哪位有條件的讀者哪天能夠按照這裏的思路造出這麽一件來，別忘了拍一段錄像來分享J。

對了，還有非常重要的一點：任何有能力製造本文所構想的隱身衣的人都千萬記住：不要象我在小說中所描述的一類人那樣用隱身技術危害人類！我之所以會在小說中以及這裏介紹這樣的技術是因為我認為如果我能想的出，別人就算現在沒想到，早晚也會想到，因此提前將它的功能指出來，反而可幫助社會在合理利用隱身技術的同時防止它被用於危害人類的地方。。。。。。