生命在于运动 边运动,边发电
独家周刊
我们每天都在摄取食物以获得能量，而这些能量在每次运动中被消耗，同时这些被释放的能量就如汗水蒸发了。能源科技可不允许这样的浪费，研究人体能量以及转化的科技看似在未来，其实我们并不陌生，沙漏就是典型的例子，当我们将沙漏倒过来时，就已经将人体的动能转化为沙粒的势能。如果能加以利用，这些不经意流失的能量能否成为新型的能源呢？
探索前
“发明永动机”或“找到取之不尽的能源”一直是科学探索里恒久不变的野望，而作为消耗的主体——人类，为了实现这一目标走向了太空，不过从自身出发或许也能找到答案。
传说发明家爱迪生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。这个借力转化的传说我们不确定其真实性，但相同的实例已经在如今得到应用——大厦前的旋转门，利用进门时的推力，将所做的功转化成电力储存以备不时之需。
这样的先例表现出了，利用生活存在的运动功耗转化为其他能量的可能性。而我们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化方式。不过，在探索前我们还得了解这个能源的主角——人体。
人体=能量场
人体的新陈代谢，帮助我们了解能量在物理和生物系统上的流动，它提供了我们对于使用能量的感觉。体温、生物电，还有包括心跳在内的各种运动，都需要能量。人体通过食物摄取营养，通过酶催化作用生成碳水化合物、脂肪等人体活动所需要的能量，而在碳水化合物或脂肪里剩下的化学能会被转换成热能向外界排出，其中只有一小部分的化学能是用来做功的。
我们如何来了解它们的关系呢？研究数据表明：人体跑动100米的动能为4kJ；将150公斤的重量抬起2米高的重力势能为3kJ ；而正常成年人一天由食物摄取的能量为6MJ~8MJ，这显示我们的生命体明显工作低效了。
一个正常人每天消耗的热量在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瓶矿泉水。显然，我们的皮肤无时无刻不在向外散热，可惜的是，这些能量，有很大部分都被浪费了——将热能散失在空气中。
如果我们可以将这些能量收集起来加以利用，虽然不能立竿见影地解决能源问题，但是这样的思路或许可能改变我们如今的能源结构。
人体能量的转化技术
如今，将人体能量转化的前沿科技已经慢慢从实验室走出来，在各种实际的应用中它们已经开始和人打交道，不管是投放人体运动集中的社交区域，抑或是利用人体内部的心跳脉动，研究者们开始兑现科幻故事，并宣称它们是绿色的（低碳能源）。
这个新的生活方式或许真的在不久后就会影响到社会，而此时我们不妨通过具体案例来了解这些绿色科技。
健身房或许向你支付费用
●不只是电影情节
提到健身房的能源转化，不得不提到《黑镜》这部只有三集的迷你电视剧（每集故事独立存在，以科幻背景反讽的现实主义题材），在第二集中的故事背景——所有的人都生活在大厦里，每天以在类似健身房的空间里，做重复性的运动（健身自行车）为社会提供能源，而自己通过每天的运动获得里程数（虚拟货币），可用以消费或旅行。
●案例：美国——绿色俱乐部GREEN GYM
电影里的设想，在现实社会中，已经有了先行者，位于美国纽约的绿色健身俱乐部，这里的健身爱好者们不但能够练习肌肉与力量，还能够让这些运动产生电力，满足健身房的照明需要。
这家俱乐部里挂着一张海报，上面写着：“让你的健身成果转化为电能！不久，你就可以在减小腰围的同时减少碳使用。”俱乐部号召顾客“使用踏板的力量共同创造一个更健康的地球”。
这套健身发电系统由绿色革命（Green Revolution）公司出品，早在2007年便着手研发，于2009年在加利福尼亚投入市场。
根据绿色革命公司提供的信息：小规模的健身房甚至可以完全依靠这个设备发电；20个人同时使用健身器械锻炼1小时可以产生3千瓦时电能；如果这些健身设备每天运转4小时，每个月就能产生300多千瓦时能量，可以供一个普通家庭照明半年；在一年时间里，健身者所发电量可供72个家庭使用1个月。
或许这样的设备所产生的能量还远不能满足社会的需求，但如同计算机和电池技术的发展一样，数据总是惊人地随着需求上升，加以量产，或许健身就如电影情节里的一样，成为工作的一部分。
当前，这一发电系统只适用于健身车。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？
让电器运转一小时你所需要运动的时间
18分钟节能灯
30分钟笔记本
1小时电风扇
10小时咖啡机
14小时吸光器
40小时洗衣机
户外健身，由中国走到英国的再设计
●案例：英国——The Great Outdoor Gym Company绿地公园
我们现在常常可以在住宅小区中看到各种户外健身设备，而这个公共设计发展于中国。在2007年，英国有一家叫做The Great Outdoor Gym Company的公司把这种户外健身器械的点子引入到英国，而最近（2012年4月左右），这家公司又把另一种更为有价值的户外健身器械植入到了英国城市的户外场所，储存户外锻炼产生的电力。
来自The Great Outdoor Gym Company的创始人自己指出：“这套健身设备不仅能够有效地将人们在运动过程中产生的能量转化成电能，更让人们体验到了一种全新的运动模式，人们一边健身，一边会觉得自己正在为城市的电力能源做出贡献。”
地板将其转化为动能，最后再转成电能。这就像是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。不过随舞步变化的霓虹灯地板，在利用率和视觉效果上都达到了应用目的。
跳个舞，能点亮霓虹灯
●案例：荷兰鹿特丹——WATT舞厅
荷兰的鹿特丹是有名的不夜城，正是这里有家叫做WATT（瓦特）的舞厅，由名字就能感觉出其科技特色。他们采用了自己的专利技术，让顾客们跳得更高兴的同时，能将这些兴奋后产生的动能有效地回收，并将其释放到华丽的霓虹灯地板上，他们声称这样可以为舞厅减少30%的能量消耗。
简而言之，他们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，最后再转化成电能。这就像是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，而是一个可以将地主引力转化为电能的发电机。不过随舞步变化的霓红灯地板，在利用率和视觉效果上都达到了应用目的。
地铁站也能被利用
●研究：美国麻省理工学院——Crowd Farm 人群农场
来自麻省理工学院的建筑和环境规划专业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，于是将目标锁定在了火车站、演唱会和足球场等区域。
设计在波士顿南站铁路枢纽的人群农场效果图解释了这个工作主要设计原理：主要在这个交通枢纽通道建设出带有高低起伏的地面结构，将各个出入站的地板设计出较人群行走略低的通道口，将人们踩在地板上的力传递到地板下安装的垫块上，借此触发一个发电装置，将势能转化为电能。借用上下的势能转化以获得更多的电力生产。
这种设备在家里使用当然是得不偿失的，但是在拥有足够人流量的公共场所，这样的装置能够产生出惊人的能源供应，并且是真正的循环资源，同时还能大大减少人力成本。
自给自足的人体发电
●研究：英国南开普敦——心脏振动带动起搏器
我们都知道，人体内部是会发电的，机械手表只要在人体上戴着，靠着体温可以使机械表芯永远走动。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，其利用率还远远不够。但这种思路，仍是生物和医疗实验室的重要课题。
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化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性：“这将会对那些小型设备的设计思路产生巨大的影响。”
可穿戴发电装置
●案例：新加坡——鞋子变充电器
新加坡国立大学和新加坡国防科技局合作进行了一项研究，打算设计出可以穿戴的发电装置。两年后，他们公布了研究成果，一双能够发电的跑步鞋。这双鞋里安装了压电材料，每走一步，都能发电。
这种思路和一次性打火机差不多，就像我们按下开关的时候，打火机中的压电材料变形，产生电流打出蓝色的电火花一样。当然，打火机里面的压电材料，无论是面积还是发电能力，都不能和发电鞋相提并论就是了。等这种技术成熟以后，也许鞋子就可以变成充电器，至于连接线的插卡位置，现在还不要考虑太多，至少手机会变得更轻薄吧。
●案例：美国——衣料也可以发电
2011年3月， 美国乔治亚理工学院的王中林教授和他的研究团队发明了一种可以发电的成衣材料。这种面料基于纳米技术，只要有任何变形，都可以发电——这就是著名的纳米发电 机。他们用这种衣料给仓鼠做了一件小马甲，当仓鼠跑起来的时候，就可以检测到电流。
这种衣料采用直径为数百纳米的压电纤维，将其织入衣料当中，只要运动，就会产生电流，如此发电，这种衣料给人们带来无尽的想象空间。
科技以人为本
随着不可再生能源的逐渐减少，人类除了求助于那些风能、太阳能等可再生能源之外，也许“身体力行”，目前只能解决微不足道的能源需求，但以本文中所罗列的各种科技尝试来看，将运动转化为能源的科技已经走入了现实生活。
科技发展的进程，催生人类对自然资源的过度获取仍不能满足，而科技以人为本的设计理念不能仅仅是以人的利益为驱使，将人的价值体现放入本位，让人力自身充当起发展的自给资源，这本身就是科学的进步与回归。
本期的“人本科技”栏目作为《电脑报》在5月末的试刊选登，或许是昙花一现，但关于科技领域的话题探讨我们未曾停止。