在美國亞利桑那州立大學坦佩校區(qū)最東北角，一扇帶小玻璃窗的4英寸厚金屬門后面，站著一個機器人。
這個機器人名叫ANDI，是世界上第一個能進行呼吸和排汗的機器人。
物質、運輸和能源工程學院副教授兼亞利桑那州立大學新研究項目的首席研究員KonradRykaczewski表示，“ANDI會汗流浹背”，“他能產生熱量、顫抖、行走和呼吸”。
目前全球范圍內只有10個ANDI模型，大部分由運動服裝公司擁有和使用，用于服裝測試。ASU的ANDI是研究機構使用的兩個人體模型之一，也是現存首個可以在戶外使用的熱人體模型。
ANDI的開發(fā)目的主要在于讓研究人員更好地了解高溫對人體的影響，以及是什么讓炎熱的天氣如此致命。
“你不能將人類置于極端高溫環(huán)境中去測試。”可持續(xù)發(fā)展學院副教授JenniVanos說，他主要關注極端高溫與人類健康的聯(lián)系，特別是兒童、戶外工作者和運動員等。
“我們知道存在一些情況，熱浪正在剝奪越來越多人的生命，但我們仍然不完全了解這到底是怎么回事。而ANDI可以幫助我們解決這個問題。”
ANDI能模擬高溫環(huán)境下的人體變化情況
數據顯示，在接下來的幾十年內，美國每個地區(qū)都將經歷更高的溫度和更強烈的熱浪。美國每年都有數千人死于與高溫有關的疾病，2022年僅馬里科帕縣就有425人因高溫死亡，比上一年增加了25%。
為了了解高溫對人體的影響，研究人員在ANDI當前的家，也就是ASU新開發(fā)的熱室中，模擬了來自全球不同地方的熱暴露場景（heat-exposurescenarios）。這個被稱為“暖室”（WarmRoom）的實驗室配備了先進的技術，可以控制風、高達140華氏度的溫度和輻射。
ANDI可以模仿人體的熱功能，擁有35個不同的表面區(qū)域，所有表面區(qū)域均由溫度傳感器、熱通量傳感器和會出汗的毛孔單獨控制。
為了讓ANDI在“暖室”中“活下來”，其內置了冷卻通道，可在全身循環(huán)冷水，這使ANDI能夠保持足夠的涼爽以承受極端高溫，同時測量在不同環(huán)境中感知熱的復雜變量，比如太陽輻射、紅外輻射地面和周圍空氣的對流。
最近，研究人員還把ANDI與ASU生物氣象熱機器人MaRTy進行了“配對”，讓他們共同工作以更好地了解人體出汗機制，例如改變皮膚溫度和改變核心溫度，并確定特定環(huán)境如何增加熱風險。
實驗過程也很簡單，就是讓ANDI和MarTy首先一起在ASU坦佩校區(qū)散步，然后到大鳳凰城地區(qū)，在易受熱環(huán)境影響下進行測試，例如暴露在外的街道和空調壞掉的舊房屋。
“MaRTy可以告訴我們建筑環(huán)境如何改變身體周圍的熱量，但MaRTy不知道身體內部的機制，”研究城市氣候以及城市環(huán)境如何影響天氣災害的Middel說，“MaRTy負責測量環(huán)境因素，然后ANDI可以告訴我們身體會如何反應”。
定制模型以模擬不同人的熱應激感知
但是，對于熱量的感知，人和人之間其實也存在著不小的差距。
比如在115華氏度的室外溫度下，患有糖尿病的老年男性所經歷的熱應激與30多歲的女性就不同，與小學生也不同。
在這里，年齡、體型等整體健康特征會影響人們對極端高溫的反應和感知。
對此，ASU研究人員表示，他們正在考慮身體類型和健康特征的變量，為美國幾乎任何人創(chuàng)建和輸入ANDI不同的定制熱調節(jié)模型。
“我們將不同的BMI模型、不同的年齡特征和不同的醫(yī)療條件輸入到ANDI中，”領導建模工作的ASU研究科學家和ANDI主要操作員AnkitJoshi說，“糖尿病患者的體溫調節(jié)與健康人不同，我們可以用定制模型來修正這些”。
利用收集到的數據和信息，研究人員希望設計干預措施，例如冷卻衣服或背包的外骨骼，旨在提供冷卻支持。
“我們試圖從一個全面的角度來解決這個問題，可以說這沒有什么靈丹妙藥。”Rykaczewski說。
“針對極端高溫，有很多很棒的工作，但也有很多缺失。我們正在努力深入了解熱量如何影響人體，以便通過量化設計來解決這個問題。”
