每天人們都在不斷地制造和向外釋放能量，而釋放的那些能量（汗水）大部分被白白浪費(fèi)，如果有什么辦法能讓人體產(chǎn)生的這些能量轉(zhuǎn)化成可用的能源作用于外界呢？那將會(huì)非常理想。

強(qiáng)大的人工智能生命會(huì)使用人類的生物電作為能源，滿足自身的電能需求。電影《黑客帝國》中密密麻麻的“人類飼養(yǎng)場”， 把人泡在罐子里做電池。場景讓許多人記憶猶新，也許你會(huì)認(rèn)為那很難想象會(huì)成真。但是，人類對于人體能量以及轉(zhuǎn)化的研究由來已久。沙漏就是典型的例子，當(dāng)我們將沙漏倒過來時(shí)，就已經(jīng)將人體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為砂粒的勢能。

編輯、作者: Vivian Peng @DamnDigital
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(原創(chuàng)內(nèi)容，轉(zhuǎn)載請注明來自DamnDigital)

傳說發(fā)明家愛迪生（Thomas Edison）曾經(jīng)將自己的房門和一個(gè)水池以及屋頂?shù)乃溥B接起來，任何推門進(jìn)來的人，都會(huì)向水箱里壓入幾加侖的水。這個(gè)傳說不一定是真的，不過最少說明了人們早已將人體動(dòng)能和物體勢能之間的轉(zhuǎn)換玩得滾瓜爛熟。而在我們現(xiàn)在這個(gè)能源相對匱乏的時(shí)代，研究者們開始嘗試更多的人體能源轉(zhuǎn)換方式。

人體——巨大的能量場

體溫、生物電，還有包括心跳在內(nèi)的種種運(yùn)動(dòng)，都需要能量。人體的新陳代謝，幫助我們了解能量在物理和生物系統(tǒng)上的流動(dòng)，它提供了我們對于使用能量的感覺。人體通過食物攝取營養(yǎng)，通過酶催化作用生成碳水化合物、脂肪等人體活動(dòng)所需要的能量，而在碳水化合物或脂肪里剩下的化學(xué)能會(huì)被轉(zhuǎn)換成熱能向外界排出，其中只有一小部份的化學(xué)能是用來做功的。

跑一段100米的距離的動(dòng)能為4kJ 將一150公斤的重量抬起2米的重力勢能為3kJ 一正常成年人一天食物攝取6到8MJ 這顯示生命體明顯低效。

正常人每天消耗的熱量大約在 2000千卡（ Kilocalorie）到 3500千卡之間。按照現(xiàn)在都市人的生活狀態(tài)，大部分男性的消耗熱量約在 2500千卡左右，女性則相對要少一些。

2500千卡的熱量意味著可以將 25升水從冰點(diǎn)加熱至沸騰 —相當(dāng)于燒開 50瓶飲用礦泉水。可惜的是，這些能量，大約有 1/3都被浪費(fèi)了。我們的皮膚無時(shí)無刻不在向外散熱，將熱能散失在空氣中。

infographic：These Exercise Machines Turn Your Sweat into Electricity

如果我們可以將這些能量收集起來加以利用，雖然不能立竿見影地改變現(xiàn)有的能源產(chǎn)業(yè)格局，但是對我們的生活也許不無小補(bǔ)。

人體能量的轉(zhuǎn)化技術(shù)

“Green” 健身房的故事

收集能源最有優(yōu)勢的場所莫過于健身房了 —人們抱著消耗熱量的目的在健身房揮汗如雨，把大量能量拋擲在健身器械和地心引力的拉扯當(dāng)中。現(xiàn)在已經(jīng)有研究人員和健身房合作，在一些比較容易進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的器械上安裝能量收集裝置，將人體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能儲存起來。

還記得電影《黑鏡》中第二集的故事嗎，在那里所有學(xué)院每天只做一件事情，就是不斷地使用健身自行車運(yùn)動(dòng)，我們盡管不知道所產(chǎn)生的能量除了給予健身者虛擬貨幣學(xué)分之外究竟用于什么，但是它也正告訴我們，運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的能量能夠用于其他事物上。

美國紐約一家健身房，健身愛好者們不但能夠練習(xí)肌肉力量，還能夠“人體發(fā)電”，滿足健身房日常照明所需。這是一種新的有價(jià)值的發(fā)明。

紐約運(yùn)動(dòng)俱樂部里掛著一張海報(bào)，上面寫著：“讓你的健身成果轉(zhuǎn)化為電能!不久，你就可以在減小腰圍的同時(shí)減少碳足跡。”俱樂部號召顧客“使用踏板的力量幫助創(chuàng)造一個(gè)更健康的地球”。

在海報(bào)下面的健身車上，20余名健身者正在揮汗如雨地鍛煉，他們的努力都將轉(zhuǎn)化為電。

“這是個(gè)好主意，很有意思，”法新社5日援引俱樂部負(fù)責(zé)人里克·梅多斯的話報(bào)道，“健身者可以自己觀察，顯示器會(huì)告訴你創(chuàng)造了多少電力，這是一個(gè)雙贏的局面。”

法新社說，用健身設(shè)備發(fā)電的原理很簡單：健身者踩踏踏板產(chǎn)生能量，令交流發(fā)電機(jī)發(fā)出12伏電，接著再經(jīng)由另一個(gè)發(fā)電機(jī)生成110伏電流。這樣，健身房就可以利用這些電力自給自足。

健身房里，教練使勁地鼓勵(lì)正在健身的人們堅(jiān)持下去。健身器械上的綠色小燈正在提示人們發(fā)電量。

“我剛才發(fā)了69瓦電，但是我得停下來，換背景音樂，”他說，“有的人能一口氣發(fā)電105瓦。這種競爭氣氛能激勵(lì)人們，讓他們做得更好，而且他們喜歡這種自己創(chuàng)造能量的感覺。”

健身發(fā)電系統(tǒng)由“綠色革命(Green Revolution)”公司出品。

“我們在2007年發(fā)明這個(gè)系統(tǒng)，”公司首席執(zhí)行官杰伊·惠蘭介紹，這一系統(tǒng)于2009年在加利福尼亞州投入市場。他說：“兩個(gè)星期前我們在華盛頓推廣，現(xiàn)在來到紐約。”

根據(jù)Green公司提供的信息，20個(gè)人同時(shí)使用健身器械鍛煉1小時(shí)可以產(chǎn)生3千瓦電能。如果這些健身設(shè)備每天運(yùn)轉(zhuǎn)4小時(shí)，每個(gè)月就能產(chǎn)生300多千瓦能量，可以供一個(gè)普通家庭照明半年。

在一年時(shí)間里，健身者所發(fā)電量可供72個(gè)家庭使用1個(gè)月。惠蘭說，小規(guī)模的健身房甚至可以完全依靠這個(gè)設(shè)備發(fā)電。當(dāng)前，這一發(fā)電系統(tǒng)只適用于健身車。“綠色革命”公司下一步計(jì)劃改進(jìn)發(fā)電機(jī)，使它適用于包括橢圓運(yùn)動(dòng)機(jī)和踏步機(jī)在內(nèi)的健身器材。

如今這種方式在受到越來越多人的歡迎， “Green”健身房的分店也即將在美國俄勒岡開張。 然而，如果僅將健身房作為人體能源的收集場所，未免有點(diǎn)太少了。是不是能夠?qū)⑦@些技術(shù)擴(kuò)大適用范圍呢？

戶外健身設(shè)備的誕生——The Great Outdoor Gym

我們現(xiàn)在常常可以在住宅小區(qū)中看到各種戶外健身設(shè)備，英國有一家名叫做The Great Outdoor Gym Company的公司在2007年把最早在中國使用的這種戶外健身器械的點(diǎn)子引入了英國。而最近(2012年4月左右)，這家公司又把另一種更為有價(jià)值的戶外健身器械帶到了英國城市的綠地公園等戶外場所.

當(dāng)你在這些健身器材上鍛煉臂力，騎自行車，跑步的同時(shí)，也正在不斷地貢獻(xiàn)出能量，用于增加城市的電能，甚至可以用這些能量為iPhone充電。

來自The Great Outdoor Gym Company的創(chuàng)始人說道：“這不僅能夠有效地將人們在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化成電能，更讓人們體驗(yàn)到了一種全新的運(yùn)動(dòng)模式，人們一邊健身，一邊會(huì)覺得自己正在為城市的電力能源做出貢獻(xiàn)。”.

TGOG公司負(fù)責(zé)人的采訪，對于該產(chǎn)品的介紹

把以往非常單一個(gè)人化的跑步健身變成一種具有公共意義的事情，一邊健身，一邊還能切實(shí)地感受到自己的淋漓汗水正在轉(zhuǎn)化成電力。這種感覺一定非常激勵(lì)人吧！

跳個(gè)舞，能點(diǎn)亮霓虹燈

不僅是健身房開始回收能量，其他那些適合揮灑體力的地方也開始嘗試這種新方式。

荷蘭鹿特丹的一家舞廳“WATT”就采用了他們自己的專利技術(shù)，讓顧客們跳得更高興的同時(shí)，有效回收他們所釋放的能量。他們聲稱這樣可以為舞廳減少30%的能量消耗。

簡而言之，他們是在自己的舞廳中用有彈性的地板來收集人們的機(jī)械能——主要是勢能，然后用地板將其轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最后再轉(zhuǎn)成電能。這就像是我們在玩蹺蹺板一樣，唯一不同的是，蹺蹺板的另一端不是一個(gè)人，而是一個(gè)可以將地心引力轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。

Crowd Farm

對于大規(guī)模使用人體能源，研究者們還提出了另外的設(shè)想，其中一些也已經(jīng)有了小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。 2007年，麻省理工學(xué)院的兩位博士生詹姆斯 ?格雷厄姆（ James Graham）和薩迪厄斯 ?加斯克澤克（ Thaddeus Jusczyk）設(shè)計(jì)了一個(gè)叫做“人群農(nóng)場”（Crowd Farm）的系統(tǒng)。

他們計(jì)劃在人流量大的公共場合使用這套系統(tǒng)，將人們踩在地板上的力傳遞到地板下安裝的墊塊上，藉由觸發(fā)一個(gè)裝置，將勢能轉(zhuǎn)化為電能。這種設(shè)備在家里使用當(dāng)然是得不償失的，但是在擁有足夠流量的公共場所，就可以成為一種新的能源提供方式。 對于人的動(dòng)能和勢能，大型的收集系統(tǒng)大都沿著同樣的思路來進(jìn)行設(shè)計(jì)。倫敦建筑設(shè)計(jì)所也在做類似“人群農(nóng)場”的嘗試，還有人將旋轉(zhuǎn)門當(dāng)作手表的發(fā)條來處理。

在這種系統(tǒng)中，人們推動(dòng)旋轉(zhuǎn)門的時(shí)候，就可以將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為地下裝置的彈性勢能，然后用這些儲存了能量的彈簧或者發(fā)條來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。 而熱能則有所不同。人體是一個(gè)熱能輻射源，將這些熱能收集起來，也同樣大有可為。

Crowd Farm的設(shè)計(jì)人，來自MIT的兩位博士生James Graham）和Thaddeus Jusczyk

自給自足的人體發(fā)電

神秘博士第三季中有一個(gè)集故事有這樣一個(gè)場景：汽車內(nèi)完全是自給自足地提供食物供給和排泄物回收轉(zhuǎn)化，這種方式也許過于極端，很難讓人接受，但是這一理念卻獲得了學(xué)術(shù)界的熱烈追捧。

移動(dòng)電話的發(fā)明人馬丁·庫珀，曾經(jīng)多次談到過他夢想的未來手機(jī)。他設(shè)想在未來的15年到20年內(nèi)，能夠植入體內(nèi)的手機(jī)將會(huì)問世，而驅(qū)動(dòng)手機(jī)的將是人體自身的能量。

我們都知道，人體內(nèi)部是會(huì)發(fā)電的，機(jī)械手表只要在人體上戴著，靠著體溫可以使機(jī)械表芯永遠(yuǎn)走動(dòng)。心電圖、腦電圖都是根據(jù)人體的生物電來進(jìn)行診斷的設(shè)備，而這些生物電的來源是細(xì)胞膜內(nèi)外的電勢差。細(xì)胞膜內(nèi)外所攜帶的不同電荷和鉀、鈉離子的不均勻分布是產(chǎn)生生物電的基礎(chǔ)。不幸的是，這樣產(chǎn)生的電壓實(shí)在是太小了。人們開始嘗試其他的方法。

也許英國的科學(xué)家略微超前了一些。英國南開普敦大學(xué)的研究者斯蒂夫·碧比和他的團(tuán)隊(duì)正在試驗(yàn)將振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為電能的方法。這種本來是為工業(yè)用途而設(shè)計(jì)的能源轉(zhuǎn)換裝置理論上也可以應(yīng)用于人體，而心臟就是最好的能源提供者。斯蒂夫希望這種技術(shù)可以改良一些需要植入體內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備，例如心臟起搏器。他也提到了這種技術(shù)在其他領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用的可能：“這將會(huì)對那些小型設(shè)備的設(shè)計(jì)思路產(chǎn)生巨大的影響。”

鞋子可以變成充電器

新加坡國立大學(xué)和新加坡國防科技局合作進(jìn)行了一項(xiàng)研究，打算設(shè)計(jì)出可以穿戴的發(fā)電裝置。兩年后，他們公布了研究成果——一雙能夠發(fā)電的鞋。這雙鞋里安裝了壓電材料，每走一步，都能發(fā)電。

這種思路和一次性打火機(jī)差不多，就像我們按下開關(guān)的時(shí)候，打火機(jī)中的壓電材料變形，產(chǎn)生電流打出藍(lán)色的電火花一樣。當(dāng)然，打火機(jī)里面的壓電材料，無論是面積還是發(fā)電能力，都不能和發(fā)電鞋相提并論就是了。等這種技術(shù)成熟以后，也許鞋子就可以變成充電器。

利用新材料轉(zhuǎn)化能量

通過新材料來進(jìn)行有效的熱量收集，來給建筑物供暖或者使用溫差發(fā)電機(jī)發(fā)電，是利用人體能源的一條新路。據(jù)說有些企業(yè)和建筑已經(jīng)開始嘗試采用這種方式來減少傳統(tǒng)能源的消耗，畢竟現(xiàn)在的大型建筑物中，能夠容納的人數(shù)往往已經(jīng)超過數(shù)萬。我們可以相信，隨著技術(shù)發(fā)展和人們對于環(huán)保的重視程度加強(qiáng)，收集人體能源將不會(huì)再成為新聞。

衣服可以發(fā)電

11年3月， 美國喬治亞理工學(xué)院的王中林教授和他的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種可以發(fā)電的衣料。這種衣料基于納米技術(shù)，只要有任何變形，都可以發(fā)電——這就是知名的納米發(fā)電機(jī)。他們用這種衣料給倉鼠做了一件小馬甲，當(dāng)倉鼠跑起來的時(shí)候，就可以檢測到電流。這種衣料采用直徑數(shù)百納米的壓電纖維，將其織入衣料當(dāng)中，只要運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生電流。只要能動(dòng)，就能發(fā)電，這種衣料給人們帶來無盡的想象空間。

把人的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)成電能的設(shè)備還有不少，我們已經(jīng)能買到其中的一些。一種叫做“水虎魚”的電動(dòng)刮胡刀，背面有一個(gè)搖柄，猛搖一分鐘，可以刮70秒胡子；還有一種閱讀搖椅，坐在上面搖啊搖的時(shí)候，椅背上伸出來的小閱讀燈就會(huì)亮。至于安裝在自行車輪軸上，給頭燈尾燈供電的小型發(fā)電機(jī)，更是早就非常成熟的產(chǎn)品了。

更大的目標(biāo)——自給自足供給能源的未來城市？

一個(gè)實(shí)踐的范本：新西蘭：魔圖卡外提島（Motukawaiti）

魔圖卡外提島占地95英畝，是全世界知名的奢侈度假場所之一。島上沒有蟲子，所以在這里居住非常舒服，海灣里還有野生海豚經(jīng)常跳躍。如果你喜歡這些閑散的私人小島生活的話，這個(gè)小島是出賣的。這里有奢華的住所，現(xiàn)代化的設(shè)施，包括SPA，游泳等，在半山腰還有一個(gè)酒窖。而且這個(gè)小島是完全自給自足的，可以自己發(fā)電。

生態(tài)的未來能源城市

在上海世博會(huì)上，我們已經(jīng)看到了世界各國為縮小城市“生態(tài)足跡”所做的最新探索。

利用太陽能光伏板和熱力電力轉(zhuǎn)化器收集足夠的電能供給建筑的日常使用，收集的熱能將轉(zhuǎn)化為建筑制冷的動(dòng)力；雨水收集系統(tǒng)供應(yīng)館內(nèi)非飲用水；太陽能熱水板用于家庭用熱水收集；食物和有機(jī)肥料發(fā)酵產(chǎn)生沼氣能源；風(fēng)帽提供被動(dòng)式風(fēng)助力通風(fēng)和熱回收；屋頂?shù)木G化又通過光合作用將通過風(fēng)帽散發(fā)的室內(nèi)二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣……通過復(fù)雜而又精細(xì)的循環(huán)系統(tǒng)，倫敦案例館仿佛是一株有生命的綠色植物，吸收陽光雨露，生成氧氣。

倫敦案例館中的餐廳也盡顯循環(huán)再生的理念。每天多余的有機(jī)餅干經(jīng)特殊處理，可變成餐具，以減少洗滌帶來的污染和浪費(fèi)；廚房產(chǎn)生的生物垃圾將被收集到生物能爐內(nèi)用于發(fā)電、發(fā)熱；就連客人喝剩下的啤酒瓶、可樂罐也被收集起來，做成店內(nèi)電燈、燭臺等裝飾。

在全球各種各樣新能源技術(shù)層出不窮的今天，人體能源并不算是最有挖掘空間的黃金市場。但是這類技術(shù)讓人們得以通過各種方式收集和轉(zhuǎn)化人類在進(jìn)化的千百萬年中都曾經(jīng)浪費(fèi)掉的能量。隨著不可再生能源的逐漸減少，人類除了求助于那些風(fēng)能、太陽能等等的可再生能源之外，也許“身體力行”，從自身做起，哪怕僅僅是用自己的日常生活貢獻(xiàn)出一丁點(diǎn)微不足道的電能，也未嘗不是一個(gè)非常不錯(cuò)的新選擇。

參考資料：

• Green Revolution

• The Greater Outdoor Gym Company

• Watt ： The power of dance

• Partying Helps Power a Dutch Nightclub

• Time Business: In the Gym: Clean Energy from Muscle Power

• 外灘畫報(bào)： 用心跳來發(fā)電

• These Exercise Machines Turn Your Sweat Into Electricity

• Wikidpedia：能量