愛華網(wǎng)???? 20世紀(jì)90年代中期，電子商務(wù)和數(shù)字媒體還處于起步階段。在充滿奇妙預(yù)測(cè)的1995年暢銷書《數(shù)字化生存》（Being Digital）中，作者尼古拉斯·尼葛洛龐帝預(yù)測(cè)道：“娛樂原子”正在消亡。在數(shù)字媒體粉墨登場(chǎng)的幾年前，尼葛洛龐帝準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了娛樂傳媒的實(shí)體形態(tài)（傳統(tǒng)的圖書出版、光碟租賃和大型電視網(wǎng)絡(luò)）將面臨與恐龍同樣的命運(yùn)。 集中控制的大眾媒體和圖書出版的消亡只是開始。20世紀(jì)末，信息開始走向數(shù)字化。21世紀(jì)，虛擬世界將與實(shí)體世界更緊密地聯(lián)系在一起。 虛擬世界是一個(gè)可以在其中自由選擇的地方。在視頻游戲里，人物可以跨越建筑物、長(zhǎng)出新的手臂、變身成為不同的實(shí)體形狀。虛擬世界也很容易編輯和修訂。雖然改變一棵真樹的樹皮顏色是不可能的事，但在數(shù)碼照片中改變樹的顏色卻很簡(jiǎn)單。虛擬世界的行為可以被編程。如果實(shí)體對(duì)象的詳細(xì)信息可以通過設(shè)計(jì)文件捕捉，設(shè)計(jì)的數(shù)字“原料”就可以模塊化，由屏幕上微小的離散光點(diǎn)或像素構(gòu)成。 3D打印技術(shù)將跨越虛擬世界與實(shí)體世界的鴻溝。當(dāng)然，懷疑論者會(huì)立即指出，數(shù)字世界和實(shí)體世界已經(jīng)有了一些交匯點(diǎn)。畢竟設(shè)計(jì)和制造工藝已經(jīng)由計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)了數(shù)十年，現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)幾乎實(shí)現(xiàn)了完全自動(dòng)化（除了最后一步，即勞動(dòng)密集型裝配流水線）。 虛擬世界和實(shí)體世界的融合將是一個(gè)緩慢而微妙的過程，這一過程具有階段性。首先，我們要獲取實(shí)體物品的形狀；其次，我們上升到新階段，控制其材料組成；最后，我們要控制實(shí)體物品的行為。 掌控產(chǎn)品形狀：現(xiàn)實(shí)生活中不可能的形狀也能制造 3D打印機(jī)可以詳細(xì)闡釋數(shù)字化設(shè)計(jì)文件，帶我們到接近充滿豐富的創(chuàng)造力和自由的虛擬世界。如果你看動(dòng)畫片，顯然，屏幕上的畫面就是在用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的：恐龍?jiān)诂F(xiàn)代化的地鐵站里漫步，狀如禿鷹的飛行機(jī)器戰(zhàn)士用致命激光掃射所經(jīng)之處。 如果影片在動(dòng)畫和現(xiàn)實(shí)之間來(lái)回切換，對(duì)觀眾來(lái)說，在計(jì)算機(jī)繪制的充滿豐富想象的多彩世界和現(xiàn)實(shí)生活中顯然有一個(gè)明確的界限。欣賞3D打印的前景和風(fēng)險(xiǎn)的方法之一是思考掌控材料世界的鐵律。由于3D打印機(jī)分層形成物品，它們可以塑造過去只有在自然界存在的形狀，曲線、鏤空與復(fù)雜的內(nèi)腔制造將成為可能。
目前的挑戰(zhàn)是原子以不可預(yù)知的方式走到了一起。數(shù)字設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)屏幕上令人震驚，但理論上被制造出來(lái)后隨時(shí)會(huì)坍塌，因?yàn)樗荒芡黄浦亓筒牧舷拗?。相比之下，?shù)字世界讓我們放飛想象的翅膀，自由創(chuàng)造。數(shù)字世界急需制造出現(xiàn)實(shí)生活中不可能的形態(tài)。 控制材料構(gòu)成：實(shí)體物品能不能也變成數(shù)字世界的“1”和“0” 在融合的第二階段，3D打印會(huì)給我們帶來(lái)對(duì)物質(zhì)構(gòu)成和材料構(gòu)成的精確控制。多材料3D打印機(jī)將為新產(chǎn)品的生產(chǎn)打開大門，這種新產(chǎn)品由嚴(yán)格控制的原材料構(gòu)成，其整體性能將大于部分之和。 試想在一個(gè)水彩調(diào)色盤中，將藍(lán)色和黃色混合，可以形成無(wú)數(shù)深淺不同的綠色。在自然界中，22種氨基酸以不同的方式組合，創(chuàng)造出可以形成驚人物種的蛋白質(zhì)。配備精確的設(shè)計(jì)文件的多材料3D打印機(jī)，可以將熟悉的原材料混合成全新的組合。 隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，我們將看到很多由當(dāng)前不可行的材料混合制成的物體。我們將看到可以自我修復(fù)的機(jī)器部件，或者看到可以將其長(zhǎng)度延伸近10倍的無(wú)線網(wǎng)格。醫(yī)療設(shè)備將對(duì)特定病人的血型做出回應(yīng)，或檢測(cè)其體溫變化。 控制材料組成的第二個(gè)渠道與第一個(gè)稍有不同。有一天3D打印機(jī)會(huì)制造出可控的材料。在虛擬世界中，所有的信息無(wú)論多么復(fù)雜，最終都可歸結(jié)為它的本質(zhì)，那就是兩個(gè)基本單位：1或0。 相反，實(shí)體物品由豐富的、非模塊化的螺旋結(jié)構(gòu)的原材料制成，它的基本單位是原子，不那么規(guī)則且難以控制。由于材料在實(shí)體世界具有多樣性，很難有意義地捕捉數(shù)字形式的“模擬”材料。結(jié)果是，模擬材料很難被精確地復(fù)制、控制和編程。 不兼容的原子是制造商的噩夢(mèng)。誠(chéng)然，3D打印機(jī)不能粉碎開放的原子，使它們更具可塑性。但是，3D打印機(jī)可以做的是將一度不能兼容的原材料巧妙地結(jié)合在一起，打印成單一的物品。 電子電路一直都臭名昭著，因?yàn)槿藗儽仨毾葐为?dú)制造出內(nèi)部的陶瓷和塑料零件，然后加以組裝，才能形成電子電路的金屬部件。事實(shí)是，制作電路關(guān)鍵部件的原材料必須通過單獨(dú)的制造機(jī)器生產(chǎn)出來(lái)，這決定了電路板是平坦的，由多個(gè)薄層構(gòu)成。 如果電子電路的組件不受制于彼此不兼容的影響，我們可以創(chuàng)造出各種形狀和樣式的電路。如果我們能將導(dǎo)電和非導(dǎo)電材料組裝在3D打印機(jī)里，我們可以制造出各種形狀和大小的電路。我們可以打印內(nèi)置電路的機(jī)械裝置，這些裝置和生物世界一樣復(fù)雜。 實(shí)現(xiàn)對(duì)材料組成控制的另一種方式是體素化。體素是等效的實(shí)體像素，它可以是微小的、固體材料的碎片，也可能是微小的容器，可以容納你放入的任何東西。 我們正在了解由體素制成的3D打印物品。由體素制成的物品可以替代構(gòu)成大多數(shù)實(shí)體材料的模擬材料。如果你用體素制造物品，你就離像可編程物品一樣制造物品更近了一步?？刂茖?shí)體物品的材料組成打開了通往下一階段（即控制實(shí)體物品行為）的大門。 打印智能物品：機(jī)器人將過時(shí) 拿廚房的木桌為例，如果你用光學(xué)掃描儀掃描它的外表面，你可以把掃描獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)文件。一旦將桌子的實(shí)體尺寸轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，就可以輕易使用設(shè)計(jì)軟件暫時(shí)獲得對(duì)桌子設(shè)計(jì)的控制。 你可以先編輯桌子的設(shè)計(jì)文件，然后3D打印出一張新桌子。然而，除非你用數(shù)十億個(gè)體素進(jìn)行打印，否則新桌子將是模擬的。它的材料、它的部件和組片將仍然是原生的、非智能的、連續(xù)的和被動(dòng)的。如果你能用體素3D打印出新桌子，那么新的世界可能就會(huì)出現(xiàn)。 隨著電子元件的尺寸繼續(xù)縮小，計(jì)算能力不斷提高，總有一天我們能夠3D打印出含有微小電路的體素。就像圖形的像素，其完美的集合會(huì)創(chuàng)建優(yōu)美的高分辨率的數(shù)字圖像一樣，完美的體素集合可以制造智能的、有活力的實(shí)體物品。 體素催生出活躍的智能原材料。與今天我們能3D打印的非智能部件不同，未來(lái)我們能打印出智能系統(tǒng)，例如一部可使用的手機(jī)。3D打印機(jī)將創(chuàng)造出智能面料、現(xiàn)成機(jī)器人的生命形式和能夠?qū)W習(xí)、響應(yīng)和思考的機(jī)器。我們可以打印帶有數(shù)字智能內(nèi)涵的實(shí)體物品。 未來(lái)有一天，3D打印將把人工智能從計(jì)算機(jī)拓展到現(xiàn)實(shí)世界，機(jī)器人將成為過去時(shí)。半機(jī)器人在20世紀(jì)90年代就成為文化遺跡，未來(lái)取決于可以編程的物質(zhì)以及本質(zhì)可以編程并可以被3D打印的原材料。 麻省理工學(xué)院教授尼爾·格申費(fèi)爾德在《當(dāng)鞋子開始思考》（When Things Start to Think）一書中預(yù)言，可編程物質(zhì)有自己的思想。數(shù)字處理能力將真正地找到自己的腿，走進(jìn)物質(zhì)世界。3D打印可編程物質(zhì)將形成自己的實(shí)體，具備機(jī)械和觸覺能力。 也許有一天，3D打印機(jī)器人的生命形態(tài)會(huì)被具有電池、傳感器和電路大腦的3D打印機(jī)打印出來(lái)。新生的3D打印機(jī)器人將從打印臺(tái)上邁出不太穩(wěn)當(dāng)?shù)牡谝徊?，并讓自身的電路學(xué)習(xí)周圍的運(yùn)行方式。也許有一天3D打印機(jī)器人會(huì)使用它們的3D打印機(jī)發(fā)明新功能，給它們的“生育機(jī)器”做體檢來(lái)校驗(yàn)或替換打印部件。
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