外骨骼技术的负责任使用

外骨骼和外穿服的负责任使用：在欧洲背景下确保国内安全

1 引言

各种类型的可穿戴机器人外骨骼，从动力式、被动式、伪-被动式或主动式版本，应用于康复护理[1,2]和工业制造[3,4]到休闲活动和军事作战[5–7]。由于这些机器人外骨骼可以根据需要随意穿脱于人体上或身体部位(或某个身体部位)，因此它们是可穿戴的，尽管某些版本如软性外骨骼由软质材料制成的（称为“外穿服”）比由刚性硬质材料制成的更易于穿戴。外穿服和外骨骼可以是全身或局部设计，适用于上肢或下肢、背部等部位。从终端用途角度来看，各类外骨骼和外穿服之间的紧密联系在于不同应用之间存在显著的技术重叠，使得为某一目的设计的外骨骼和外穿服能够轻松地用于或适应各种其他用途。

一个有力的例子是ABLE 7轴上肢外骨骼的重新利用。该设备最初由法国原子能委员会开发，用于中风患者的康复治疗[8]，但后来被标致雪铁龙集团（汽车巨头）重新利用，以帮助其工厂工人更轻松地持握螺丝枪[9]。因此可以设想，旨在减轻携带螺丝[9]焊接或喷漆枪[10]时50%至70%手臂负重的外骨骼，也可能增强恶意用户的持枪能力，使其更容易在拥挤的公共场所制造更大破坏或危及生命。同样可以设想，最初为战场军事应用设计的外骨骼和外穿服的商业改装版本，在恶意用户手中可能对公共法律与秩序构成威胁。以萨科斯机器人公司的守护者XO3 −为例，这是为美国军方设计的全身型“超级士兵”外骨骼的商业改装“敏捷”版本，原本用于举起高达90公斤的重量。萨科斯不仅承认守护者XO可能对民事法律与秩序带来的威胁，还主动融入了特定设计特性，以增加“合法[和非法]滥用”的难度（萨科斯首席执行官本·沃尔夫在接受《连线杂志》[11]采访时表述）。令人担忧的是——

萨科斯公司自己也承认，守护者XO的“设计安全性”功能虽然会使恶意用户更难滥用，但并不能完全阻止滥用。因此，如果正如本·沃尔夫所言，滥用是不可避免且可预见的，那么问题就变成了：我们该如何保护社会，防止恶意用户对外骨骼和外穿服的滥用？

通过讨论现有的法律-制度框架和执法机构，以应对欧洲境内对公共法律与秩序的类似威胁，本文提出了一个外骨骼和外穿服负责任最终使用的总体框架，以在该领域启动一场亟需的讨论。因此，本文旨在超越主要在国家安全背景下感知到的外骨骼安全风险，这些背景涉及防御外来侵略、战争和军事战略[6]或军事应用的伦理和哲学问题[5,7]。本文的重点是恶意用户滥用外骨骼和外穿服对国内法律与秩序构成的威胁，例如在公共空间制造混乱、蓄意危及平民生命(s)、实施类似于枪支暴力的暴力犯罪[12, p. 5],增强入室盗窃技术[11],等，正如文献中所承认的那样(下文将讨论)。正如本文所示，需要采取积极的内向型国家策略，以承认并管理持有外骨骼带来的滥用风险，同时鼓励其在残疾康复、工业生产、工人长期健康等方面为欧洲社会带来益处-，促进负责任的使用-用于thebenefit欧洲社会，如残疾康复、工业生产力、工人的长期健康等-。

重要的是，本文并未暗示所讨论的用于管理滥用的法律‐制度机制是该领域唯一相关的机制，而仅作为鼓励在该领域进一步开展工作的指导。此外，需要牢记的是，外骨骼‐外骨骼服技术正在迅速发展，有效的治理将依赖于对技术进步进行系统性和周期性的监管审查，以保持执法的有效性并防止监管过时。

2 外骨骼、外穿服及其多种用途

2.1 康复用途

现有的各种类型外骨骼具有多种用途。用于康复护理的外骨骼通常是有动力的或主动式的，这意味着它们需要一个电源“来为由计算机板[控制的-控制的]电机、气动装置、杠杆或液压装置系统提供动力”[13,第 113页]。当动力源来自附着在外骨骼上的电池单元、液压单元或气动单元（通常安置在用户所携带的背包中），此类外骨骼在无系绳意义上被视为自主的。而有线连接的版本则通过电线连接到外部电源插座。商用的动力康复型外骨骼，如ReWalk4和凤凰5，均为自主式，可协助脊髓损伤等无法行走的个体进行行走康复。部分身体动力自主外穿服也正在开发用于康复护理，例如哈佛大学怀斯研究所的软体机器人外骨骼，用于改善下肢活动能力。

2.2 工业应用

与动力外骨骼和外穿服相比，被动式版本不需要电源。它们依靠人体能量（因此是自主的6或无线连接），重量更轻，但在行走/跑步经济性方面相较于有线连接版本并无统计学上的显著降低（t检验：p = 0.90 在 [15, p. 5]）。被动式外骨骼和外穿服通常用于重量分配或减震，例如在工业制造中，以帮助人类工人更轻松地完成举升、移动或操作重型设备等任务[3,4,16]。到2014年，韩国造船厂建造商大宇造船海洋工程的工人已使用公司研发部门设计的特殊外骨骼7，能够举起高达62磅（30公斤）的工业产品；并计划将举升能力提升至220磅（100公斤）[4]。

事实上，《福布斯》最近的一项调查发现，仅在汽车行业中，外骨骼的使用量已从“几十套增加到接近一千套⋯⋯[其中]⋯⋯宝马、福特、本田、日产、丰田和大众共使用了585套设备[截至]2014年5月 2019]⋯⋯至少还有十几家制造商正在使用或测试外骨骼”[17]。休闲产业8也在兴起，并且同样容易被重新用于工业或军事应用。9

2.3 军事应用

与此同时，用于军事作战的外骨骼在军方中通常被称为“体外增强”，通常会优化动力设计，以实现对人类士兵的多种增强。这些增强包括在较长时间内提升其负重能力和战斗能力，以及提高人类士兵对各种攻击形式的抗性[18, p. S40]。然而，尽管全球各国政府表现出极大的兴趣和支持，全身动力外骨骼（常被通俗地称为“钢铁侠”套装，源自同名漫画人物）尚未成为现实。雷神公司的XOS和洛克希德·马丁‐埃克索仿生公司的通用人体载荷载体（HULC）——这两款均由美国军方支持并于2010年在高度宣传下推出的全身动力原型——在推出后不久便被放弃[19]。其中一个关键因素是技术问题，导致多关节的全身版本过于笨重、难以操控，不适合战场上的军事应用。与此同时，针对上肢或下肢的局部身体外骨骼变体（包括自主动力和被动式版本）的研发正吸引着大量私营企业和大学的关注（详见鲍比·马里诺夫的外骨骼报告10中的详细列表）。

2.4 可负担性、可及性、敏捷性：重新思考非正规使用的标准？

从工业界的商业化潜力角度来看，技术进步的实际“日常”实用性指导着研发方向。埃克索仿生公司总裁兼联合创始人（同时也是全身型HULC的联合开发者）拉塞尔·安戈尔德或许最能体现这一观点，他曾指出：

首先是耐力，然后是动力。有动力是未来的发展方向，但无动力（即被动式版本）是起步的方式。[16]

在安格尔德的预测背后，是商业可行性、市场可负担性和盈利能力的无可辩驳的经济因素。近期用于腿部、肩部和背部的被动式外骨骼及外骨骼服设计不仅足够轻便，可长时间使用且疲劳感最小，而且价格也具有实质性可负担性。例如，加州大学伯克利分校衍生企业 SuitX推出的被动式模块化敏捷外骨骼（MAX），结合了可拆卸腿部、背部和肩部外骨骼（面向工人），预计零售价低于5000美元。而SuitX的动力型Phoenix外骨骼零售价则高达4万美元，是前者的八倍；ReWalk公司的动力外骨骼ReWalk的价格更是其两倍，约为7.5万至8万美元。

除了这一实质性的价格差异外，主要区别在于凤凰（Phoenix）和ReWalk均旨在用于康复护理中的医疗用途，因此更可能通过医疗机构渠道（如医院和诊所）经由保险公司和政府支付方获得准入和报销。相比之下，被动式上下肢外骨骼及外穿服（如SuitX的MAX）不仅更具成本效益，而且旨在让来自公共和私营各部门的工人广泛使用，涵盖“建筑业、物料搬运、造船、铸造、[到]机场行李处理[等]”。正如SuitX联合创始人胡马雍·卡泽罗尼教授所解释的，在开发BLEEX、HULC和凤凰之后继续开发MAX的逻辑如下：

[去创造]一些可及的东西。这就像制造一辆本田[指的是 MAX] ，而不是制造一辆兰博基尼[指的是BLEEX、 HULC和Phoenix动力原型]。对我来说，制造一辆兰博基尼并不难。你只需要不断添加功能即可。而要制造一辆更小的车，让数百万人能够驾驶并且仍然实用——这才是真正的挑战。除非你想在赛道上以每小时100英里的速度转弯，否则一辆本田就完全够用了。当你以每小时35英里的速度行驶时，性能是相同的。这正是我所追求的。这正是MAX的意义所在[…]让技术惠及大众的承诺。为了实现这一点[，为了让MAX]成为一款产品，一切都必须简单、实用，并以最低可能的成本实现。如果你要建造一栋建筑，为了使成本效益最大化，你无法负担得起购买一台2万美元的外骨骼。这就是商业现实。一个拥有20名工人的承包商，只希望他的工人第二天还能回来工作。他们不想花太多钱[20]。

事实上，被动式外骨骼服的版本旨在以可承受的价格提供（例如MAX的<5000美元价格）

广泛的个人消费者、中小企业（SMEs）和小型机构承包商等多样化群体。相应地，更高的可负担性反映了被动式外骨骼服对不同用户的更广泛覆盖范围以及由此带来的更高可及性，而随着行业预测所示，这种可及性将会大幅扩展：

市场终于在商用被动外骨骼服领域开始增长[，经过数年依赖军方和医疗保险公司后，建筑业、制造业、拆除业和物流行业将在八年内几乎占据工业收入的一半][16]

相比之下，动力型康复设备的可及性有限，因为它们主要通过医疗健康领域的机构渠道提供。

就本文而言——为了更好地理解新兴外骨骼技术对国内法律与秩序的威胁——现有被动式上下肢外骨骼和外穿服所具备的可负担性与可及性优势，表明这些设备最有可能被恶意用户所使用。此外，这些价格低廉且易于获取的版本通常还具有高度的多功能性，适用于多种用途，这进一步加剧了这一趋势。以SuitX公司开发者大力宣传的MAX的“多功能性”为例，这种特性在无意中也使其极易被滥用，因为

可以适应各种不同的工作任务[和/或滥用]，在降低受伤风险的同时保持足够的舒适性以全天佩戴⋯⋯[要求]减少[d]肌肉力量⋯⋯完成任务时最高可减少60%⋯⋯[并结合]智能设计、有效性、可负担性、出色的人体工学特性和易用性。11

恶意用户可能改造MAX以增强持枪能力-这是可以想象的。这并不是说成本更高的型号，例如 Delta & Sarcos’电池-驱动的全身-式守护者XO2 不会被滥用，而是其较高的成本可能会促使包括心怀不轨者在内的用户转向更便宜的版本。然而，重要的是要记住，尽管提高可负担性和可及性门槛会限制部分用户的获取，但无法阻止资源丰富的恶意用户。

相反，基于技术（优势）劣势的威慑机制可能会更有效。例如，有线外骨骼或外穿服不太可能成为恶意用户的首选武器，因为它们限制（甚至禁止）了快速逃离；使位置检测更容易；并且几乎不可能改装成自主版本。相比之下，自主的（即可移动的）或无线连接）、软壳式、敏捷型版本更有可能被滥用，而执法机构若将重点放在这些版本的交易和持有上，则可能更具针对性和有效性。与此同时，若执法重点集中在自主式版本上，则会使通常用于研究实验室环境的有线连接版本处于法律监管之外，这可能会激励研究人员更多关注有线连接版本，但这种导向是否可取尚不明确。

2.5 用途与滥用

一方面，外骨骼或外骨骼服固有的增强人类能力特性在康复医疗和工业领域具有显著的有益用途[3]。另一方面，如果此类人体增强特性遭到滥用或落入不当之手，则可能产生致命或社会伦理上不可接受的后果[5,11,12,21–23]。一个意想不到的后果可能是，如果大量公众穿戴或使用诸如外骨骼之类的增强装置，可能会迫使其他未使用者也穿戴它们以保持竞争力[22, p. 2]。这引发了一个社会伦理问题：“我们是否希望成为一个被人工‘增强’的社会？”[22, p. 2] ，以及其他诸多相关但超出本文范围的社会伦理议题。本文的重点是针对国内法律与秩序的威胁——即和平时期因恶意用户对外骨骼的各种滥用而对日常人身安全构成的威胁（下文讨论）。

迄今为止，关于外骨骼和外穿服滥用风险的学术讨论仅作为新兴技术滥用风险谱系中的一个方面被间接提及，这些新兴技术具有类似的滥用风险特征，例如神经假体、脑‐机接口、“智能”药物、合成生物学、机器人技术等[5,12,21]。在此类学术讨论中，与这些新兴技术相关的负责任治理及研究管理问题占据主导地位[23,24]。与此同时，外骨骼或外穿服的安全风险主要被视为与国家安全相关的外部侵略、战争和军事战略问题，或涉及军事应用的伦理关切[5,7]。文献中虽已承认恶意用户滥用外骨骼可能对国内法律与秩序构成威胁，例如在公共空间制造混乱、危及平民生命、实施暴力犯罪以及增强入室盗窃技术，但此类问题在监管和执法层面尚未得到应对。

然而，在外骨骼技术变得无处不在且更难监管之前，应对这种对国内法律与秩序emerging的风险至关重要[26]。试想一下，如果臭名昭著的斯蒂芬·帕多克——2017年10月1日在拉斯维加斯曼德勒海湾酒店房间窗口开枪造成58人死亡、869人受伤的“独狼”枪手——当时使用了外穿服会怎样。帕多克使用了一种名为撞火枪托的枪支配件，以增强其半自动步枪的杀伤力[25]。据《每日电讯报》报道，撞火枪托“取代了枪支的肩托，用一个覆盖扳机开口的‘支撑台阶’取而代之。射手一只手握住握把，另一只手向前推枪管，使手指接触到扳机。后坐力导致枪支前后反弹，反复‘撞击’扳机”，从而提升其杀伤力[25]。现在试想，如果帕多克当时穿着一种外骨骼服（例如多功能MAX），不仅“舒适到足以全天穿戴”，还能“将肌肉力量减少多达60%”，从而进一步增强其shooting spree的杀伤力，那么可能造成的生命损失将是指数级增长的。这种因新兴外穿服和外骨骼滥用而对国内法律与秩序构成的威胁，尚未作为国家主导的前瞻性“负责任的使用”战略的一部分得到承认或应对，该战略本应起到威慑甚至防止此类事件发生的作用。

2.6 管理使用与滥用

与此同时，用于医疗和工业领域民用的外骨骼和外骨骼服技术正在迅速发展。全球外骨骼市场在2014年仅为6800万美元16，2016年为9800万美元12，其中大部分收入来自医用外骨骼，因为该领域的大多数公司此前专注于医疗用途，但这一情况正在发生变化[16]。2014年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准ReWalk外骨骼“用于临床和家庭使用”，加上至少部分保险公司愿意为其提供报销13，这推动了医用外骨骼的进一步发展。2016年，FDA相继快速批准了帕克Indegeo和Ekso GT外骨骼，进一步促进了该领域的发展。在欧洲，尽管 ReWalk、Ekso GT和Indegeo均获得了CE标志，但欧洲医疗保健外骨骼市场的预计总收入到2018年仅达到3231万美元14。虽然这是

尽管收入微薄，但它仍占了2018年全球市场相当大的份额，该市场在2018年仅为9671.5万美元，但预计至2027年将每年增长43%（复合增长率）。

可以说，不同私营部门市场研究机构对全球市场的预测存在巨大差异，预计到2025年市场规模将在18.1亿至83亿美元18之间。问题在于，基于可疑假设的市场预测——例如声称在“x”年内欧洲(或全球)将售出“x”数量的外骨骼服设备——并不可靠。可以确定的是，随着竞争加剧，价格必然呈现下降趋势，外骨骼拥有量将随之增加，例如SuitX将其Phoenix外骨骼的价格几乎减半至4万美元19，而ReWalk的初始售价约为7.5万至8万美元20。因此，尽管不断变化的市场动态可能使我们难以确定到2027年外骨骼普及的程度，但不可否认的是，外骨骼将被更广泛地使用，并以更多样化的类型满足各种终端用途。

然而，在技术发展的早期阶段—当外骨骼技术的全球市场渗透率仍然相对较低时13,16,17—为构建实现负责任的社会采纳所需的治理结构提供了独特的机会。这是因为在技术发展的早期阶段，相较于后期技术本身及其在社会中的应用变得更加固化、深度嵌入社会且对监管日益产生抗性时，调整治理结构要容易得多[26]。“反-监管”联盟在美国20世纪80年代和90年代针对氟氯化碳排放监管的抵制[27,第140页–153]提供了一个有关行业在后期阶段抵制治理重构的警示性案例。同样，在外骨骼技术的发展与采纳方面，

在当前相对较早的发展阶段，对获取、持有和交易实施积极的国家干预可能远比后期更容易，因为在后期，工业抵制（通过游说、抗议）对监管的反对可能在政策领域获得更大的影响力。

为实现这一目标，现有的关于枪支贸易、所有权和使用监管的法律、法案和指令构成的治理机制，提供了一个有用的框架，可审慎地约束不良行为，同时不妨碍正当用途。现有的治理机制不仅在过去几十年中不断演进，以应对不断变化的社会、伦理、法律需求和技术进步，而且为实施自主外骨骼和外穿服的责任最终使用提供了现成的结构框架，无需重新发明“监管”轮子。最近的先例（利用现有治理机制管理新兴威胁）可见于利用现有执法机构来管控新兴“无人驾驶航空器系统”（UASs；或通俗称为“无人机”）带来的国内法律与秩序风险[33]。就我们的目的而言，UAS监管制度的一个关键启示在于，其围绕某些可能引发执法行动的最终使用后果而建立。例如，为管控UAS滥用带来的威胁，美国联邦航空管理局针对“鲁莽危及人身或财产安全[、窥淫、隐私侵犯、故意破坏财物、殴打和人身攻击、噪音、非法侵入、违反州航空/机动车法、妨碍司法以及干扰警察执行公务”],等行为进行监管。21

管控不良技术最终使用中的行为后果，而非快速发展的技术本身，是合理的；这有助于减少因每一项技术进步而频繁进行监管修订的需求，以及过于频繁的监管修正案所带来的高昂成本。同样，将外骨骼的政策处理方式与无人机系统（UAS）类似，并针对“危险器具”——通常在刑法中定义为“用于或企图用于造成死亡或严重身体伤害”的物品——例如火器，将有助于实施对不良最终使用行为的国家管控，同时鼓励诸如残疾康复、工业生产力、工人长期健康等方面的有益应用。”– such as firearms [28] would help to implement state controls over bad end‐use behaviours while encouraging good uses such as disability rehabilitation, industrial productivity, long‐term health of workers, etc.

然而，由于法律框架具有特定司法管辖区的性质，将外骨骼等新兴多用途技术纳入现有法律结构的法律细节不仅在不同司法管辖区之间存在差异，还取决于各司法管辖区面临的政治经济需求。对这些需求的实证探索为未来研究提供了机会。接下来，我们将基于对现有欧洲“枪支”指令和“两用”监管的分析，提出一个适用于欧洲司法管辖区的外骨骼和外穿服负责任使用总体框架。

2.7 欧洲的情况

在欧洲法律制度环境中，需要考虑的一个主要问题是外骨骼和外穿服是否可被视为“两用物品”23，以帮助管控其在欧洲境内的交易、转让和使用。根据欧盟（EU）的出口控制政策，“两用”一词指“可用于民用和军事用途的货物、软件和技术”，而这些物品的恶意使用则被归类为“滥用”[29]。一方面，在欧洲监管背景下将外骨骼和外穿服列为“两用物品”，有助于承认其兼具“民用和军事用途”的特性，并正视自主外骨骼和外穿服被滥用所带来的威胁。然而，这一“两用物品”的分类将使外骨骼受到理事会条例（ECR）428/2009关于“两用物品出口、转让、中介和过境管制”（ECR，2009）的监管，适用于从欧洲向非欧盟国家的出口。但这并不会直接影响自主外骨骼和外穿服在欧洲境内的交易、转让和使用（这正是本文的关注重点）。

无论如何，被列入欧盟“两用物品”清单的项目很少由单一行为体单方面决定，而是主要参考了若干国际机构的工作成果，例如具有影响力的《瓦森纳安排》年度更新的两用物品清单，以及欧盟自身的两用物品管制建议。

3 结论

本文旨在关注外骨骼和外穿服的无监管获取、持有和交易对国内法律与秩序构成的威胁，并呼吁采取积极的国家策略，以保护社会免受外骨骼拥有量带来的负面影响，同时鼓励其在医疗和工业生产等领域的有益应用。萨科斯机器人公司等主要制造商在新兴外骨骼设计中以及学术文献中对此类威胁的认识，促使人们考虑如上所述的监管措施。文章认为，扩展现有的法律结构框架以实施外骨骼的负责任的最终使用，而不是重新制定新法律或设立新机构来应对这一问题，是最佳前进方向。

通过两个欧洲对危害人类物品的治理机制，本文阐述了使用“火器指令”(CFR 91/477/EEC)或现有的“两用物项-物品”监管(ECR 428/2009)来规范外骨骼在欧洲的负责任使用的若干关键优势与劣势。重要的是，在撰写本文时，外骨骼技术的全球市场渗透率仍处于初期阶段，因此现在采用这些监管措施可能比将来技术及其社会应用更加深入后更容易进行重新调整（重）塑造[26]。这表明，能够认识到这些威胁并实施必要监管行动的司法管辖区将为其他地区树立先例。此外，在这一早期阶段处于领先地位的司法管辖区，很可能在全球范围内主导新兴外骨骼‐外骨骼服技术的负责任发展与使用的讨论和标准制定。最终，国家与政策的目标是在不抑制其有益用途的前提下，防范新兴有前景技术的滥用，并将现有的负责任研究与创新(RRI)框架[32,35]扩展到技术之外发展到对社会的负责任的使用[32]将是朝着这一方向迈出的第一步。