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企业搞研发耗时又昂贵 机器人和3D打印在改变这一切

来源:客户端

发布时间:2018-11-06 17:45:06

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在各行各业,设计师、化学家和工程师都在不断地进行假设实验。这个设计合适吗?这种化合物符合我们的需要吗?测试和迭代是研发的本质。医药、科技、航空航天等领域的大公司每年都投入数十亿美元用于研发。仅通用汽车去年就在新开发项目上花费了超过80亿美元。





我们着眼于新的网络平台、机器人技术和3D打印技术、人工智能算法和AR/VR技术是如何改变万物的,从人才获取到假设测试和产品设计。


网络平台拓宽了人才池

在高度科学化的研发领域,找到高质量的专家是最大的挑战之一。如今,软件正在帮助企业挖掘世界各地的人才资源。在数据科学和金融领域,像Kaggle、Quantopian和Numerai这样的平台能够将尚未开发的数据科学和金融人才联系起来,这让“量化”工作民主化,也让他们的合作者得到了补偿。这一概念也已经随着制药研发的兴起而兴起,尽管它在其他领域也在发展。

像科学交流这样的按需供应的平台,目前正在跨研发领域工作,并通过外包研发可以让企业迅速解决缺乏人才的问题。但是,即使公司引进了更多的人才,假设测试的过程仍存在改进的空间。缩短迭代时间的行为可以持续不断地转化为更快更好的科学上的发现。


机器人和3D打印技术加速了垂直领域的产品开发

根据最近的一项产业调查,使用3D打印技术的公司的首要任务是加快产品开发。此外,57%的3D打印工作是在新产品开发的第一阶段完成的(即概念验证和原型制作)。



3D打印已经成为任何设计工作室的主要内容。在订购数千个实体部件之前,设计师们可以通过3D打印来看看未来的产品是什么样子的。类似地,机器人技术正在自动化各种垂直领域的试错过程。

例如,在合成生物学的研发领域,机器人技术对Zymergen和Ginkgo Bioworks等公司都产生了重大影响。要找到完美的微生物,需要同时测试多达4000种不同的变种,这意味着大量在潮湿实验室工作。利用自动吸管系统和机器人手臂,液体处理机器人通过高通量实验,达到更快的速度和更少的人为误差的平衡。下面是机器人基因测试仪Counsyl(左)用于样品的转染的自动化测试和Zymergen的输液机器人(右)用于微生物培养的自动化测试。


人工智能正在加速材料科学的发现

托马斯·爱迪生以强调材料科学是一个消除的过程而闻名:我没有失败过一万次。我从未失败过一次。我已经成功地证明了这一万种方法是行不通的。爱迪生的精神在今天的研发实验室中依然存在,尽管研发的数字化程度和软件赋能的程度仍低于人们的预期。(美国国家科学院表示,开发新材料往往是开发新产品的最长阶段)。更好的科学方法的数字化对于开发新产品和材料,而后进行大规模的生产至关重要。

目前,人工智能初创企业的投融资最热门的领域是医疗保健。因为企业利用人工智能开发药物。制药公司正在投入大量资金向追踪药物研发的初创公司(如RecursionPharmaceuticals和twoXAR。而在其他领域取得成功只是时间问题。

一家从事化学和材料科学的公司Citrine Informatics,在其庞大的材料数据库上运行AI,并称它可以帮助机构组织减少研发费用,并把制造时间削减一半,这具有里程碑意义。与之相似的是,Deepchem公司开发了一个Python库,将深度学习应用于化学领域。简而言之,各个行业的制造商——工业生物技术、药品、汽车、电子或其他材料产品——都依赖于机器人自动化和3D打印来保持竞争力,并在推出产品时收紧反馈回路。

正在开发或者对复杂材料进行商业化的初创公司已经在3D打印领域起飞。像Markforge这样的公司使用碳纤维复合材料,而像BMF这样的公司正在开发具有稀有纳米结构和奇异物理特性的复合材料。当然,未来的制造商将可以依靠智能软件进行研发。




增强现实和虚拟现实“抽象”了建模过程

目前,所有类型的制造商都依赖于计算机辅助设计(CAD)软件的原型设计。在未来的制造过程中,增强现实和虚拟现实可以在研发中发挥更大的作用,可以有效地为工业设计师“抽象”出桌面PC,有可能会削减对3D打印物理模型的需求。

Autodesk是一家AutoCAD软件开发公司,是未来原型设计和协作技术的领头羊。该公司在3D打印等尖端技术上投入了大量资金,包括与健康人工智能初创公司Atomwise合作开发一个“机密项目”。近来,Autodesk公司对AR/VR游戏引擎的探索,预示着沉浸式计算将在设计过程中发挥更大作用。Autodesk的游戏引擎Stingray已经增加了对HTC Vive和Oculus Rift耳机的支持。此外,游戏和VR引擎制造商Unity已经宣布与Autodesk合作以提高互操作性。

同样,苹果公司也设想通过AR/VR与3D打印相结合可以优化设计过程。利用CB Insights数据库,我们获得了一项苹果专利,该专利设想将“计算机生成的虚拟信息”叠加到现有对象的真实世界视图中,从而允许工业设计师对现有或未完成的对象进行有效的3D打印“编辑”。

这项专利设想通过“半透明的眼镜”使用AR,但也提到了“配备摄像头的移动设备”,暗示了存在的潜在3D打印机会——在iPhone上使用ARKit。康奈尔大学的一名研究人员最近展示了在3D打印时使用AR/VR绘制草图的能力。最终,人机界面可以实现无缝连接,3D模型可以实时雕刻。未来的研发团队将会继续探索AR和VR,并测试它是如何与3D打印以及传统原型堆栈相结合的。

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