發(fā)布日期:2018-11-07 09:47:34
在各行各業(yè),設(shè)計師、化學(xué)家和工程師都在不斷地進行假設(shè)實驗。這個設(shè)計合適嗎?這種化合物符合我們的需要嗎?測試和迭代是研發(fā)的本質(zhì)。醫(yī)藥、科技、航空航天等領(lǐng)域的大公司每年都投入數(shù)十億美元用于研發(fā)。僅通用汽車去年就在新開發(fā)項目上花費了超過80億美元。
我們著眼于新的網(wǎng)絡(luò)平臺、機器人技術(shù)和3D打印技術(shù)、人工智能算法和AR/VR技術(shù)是如何改變?nèi)f物的,從人才獲取到假設(shè)測試和產(chǎn)品設(shè)計。
網(wǎng)絡(luò)平臺拓寬了人才池
在高度科學(xué)化的研發(fā)領(lǐng)域,找到高質(zhì)量的專家是最大的挑戰(zhàn)之一。如今,軟件正在幫助企業(yè)挖掘世界各地的人才資源。在數(shù)據(jù)科學(xué)和金融領(lǐng)域,像Kaggle、Quantopian和Numerai這樣的平臺能夠?qū)⑸形撮_發(fā)的數(shù)據(jù)科學(xué)和金融人才聯(lián)系起來,這讓“量化”工作民主化,也讓他們的合作者得到了補償。這一概念也已經(jīng)隨著制藥研發(fā)的興起而興起,盡管它在其他領(lǐng)域也在發(fā)展。
像科學(xué)交流這樣的按需供應(yīng)的平臺,目前正在跨研發(fā)領(lǐng)域工作,并通過外包研發(fā)可以讓企業(yè)迅速解決缺乏人才的問題。但是,即使公司引進了更多的人才,假設(shè)測試的過程仍存在改進的空間??s短迭代時間的行為可以持續(xù)不斷地轉(zhuǎn)化為更快更好的科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)。
機器人和3D打印技術(shù)加速了垂直領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)根據(jù)最近的一項產(chǎn)業(yè)調(diào)查,使用3D打印技術(shù)的公司的首要任務(wù)是加快產(chǎn)品開發(fā)。此外,57%的3D打印工作是在新產(chǎn)品開發(fā)的第一階段完成的(即概念驗證和原型制作)。
3D打印已經(jīng)成為任何設(shè)計工作室的主要內(nèi)容。在訂購數(shù)千個實體部件之前,設(shè)計師們可以通過3D打印來看看未來的產(chǎn)品是什么樣子的。類似地,機器人技術(shù)正在自動化各種垂直領(lǐng)域的試錯過程。
例如,在合成生物學(xué)的研發(fā)領(lǐng)域,機器人技術(shù)對Zymergen和Ginkgo Bioworks等公司都產(chǎn)生了重大影響。要找到完美的微生物,需要同時測試多達4000種不同的變種,這意味著大量在潮濕實驗室工作。利用自動吸管系統(tǒng)和機器人手臂,液體處理機器人通過高通量實驗,達到更快的速度和更少的人為誤差的平衡。下面是機器人基因測試儀Counsyl(左)用于樣品的轉(zhuǎn)染的自動化測試和Zymergen的輸液機器人(右)用于微生物培養(yǎng)的自動化測試。
人工智能正在加速材料科學(xué)的發(fā)現(xiàn)
托馬斯·愛迪生以強調(diào)材料科學(xué)是一個消除的過程而聞名:我沒有失敗過一萬次。我從未失敗過一次。我已經(jīng)成功地證明了這一萬種方法是行不通的。愛迪生的精神在今天的研發(fā)實驗室中依然存在,盡管研發(fā)的數(shù)字化程度和軟件賦能的程度仍低于人們的預(yù)期。(美國國家科學(xué)院表示,開發(fā)新材料往往是開發(fā)新產(chǎn)品的最長階段)。更好的科學(xué)方法的數(shù)字化對于開發(fā)新產(chǎn)品和材料,而后進行大規(guī)模的生產(chǎn)至關(guān)重要。
目前,人工智能初創(chuàng)企業(yè)的投融資最熱門的領(lǐng)域是醫(yī)療保健。因為企業(yè)利用人工智能開發(fā)藥物。制藥公司正在投入大量資金向追蹤藥物研發(fā)的初創(chuàng)公司(如RecursionPharmaceuticals和twoXAR。而在其他領(lǐng)域取得成功只是時間問題。
一家從事化學(xué)和材料科學(xué)的公司Citrine Informatics,在其龐大的材料數(shù)據(jù)庫上運行AI,并稱它可以幫助機構(gòu)組織減少研發(fā)費用,并把制造時間削減一半,這具有里程碑意義。與之相似的是,Deepchem公司開發(fā)了一個Python庫,將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于化學(xué)領(lǐng)域。簡而言之,各個行業(yè)的制造商——工業(yè)生物技術(shù)、藥品、汽車、電子或其他材料產(chǎn)品——都依賴于機器人自動化和3D打印來保持競爭力,并在推出產(chǎn)品時收緊反饋回路。
正在開發(fā)或者對復(fù)雜材料進行商業(yè)化的初創(chuàng)公司已經(jīng)在3D打印領(lǐng)域起飛。像Markforge這樣的公司使用碳纖維復(fù)合材料,而像BMF這樣的公司正在開發(fā)具有稀有納米結(jié)構(gòu)和奇異物理特性的復(fù)合材料。當(dāng)然,未來的制造商將可以依靠智能軟件進行研發(fā)。
增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實“抽象”了建模過程
目前,所有類型的制造商都依賴于計算機輔助設(shè)計(CAD)軟件的原型設(shè)計。在未來的制造過程中,增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實可以在研發(fā)中發(fā)揮更大的作用,可以有效地為工業(yè)設(shè)計師“抽象”出桌面PC,有可能會削減對3D打印物理模型的需求。
Autodesk是一家AutoCAD軟件開發(fā)公司,是未來原型設(shè)計和協(xié)作技術(shù)的領(lǐng)頭羊。該公司在3D打印等尖端技術(shù)上投入了大量資金,包括與健康人工智能初創(chuàng)公司Atomwise合作開發(fā)一個“機密項目”。近來,Autodesk公司對AR/VR游戲引擎的探索,預(yù)示著沉浸式計算將在設(shè)計過程中發(fā)揮更大作用。Autodesk的游戲引擎Stingray已經(jīng)增加了對HTC Vive和Oculus Rift耳機的支持。此外,游戲和VR引擎制造商Unity已經(jīng)宣布與Autodesk合作以提高互操作性。
同樣,蘋果公司也設(shè)想通過AR/VR與3D打印相結(jié)合可以優(yōu)化設(shè)計過程。利用CB Insights數(shù)據(jù)庫,我們獲得了一項蘋果專利,該專利設(shè)想將“計算機生成的虛擬信息”疊加到現(xiàn)有對象的真實世界視圖中,從而允許工業(yè)設(shè)計師對現(xiàn)有或未完成的對象進行有效的3D打印“編輯”。
這項專利設(shè)想通過“半透明的眼鏡”使用AR,但也提到了“配備攝像頭的移動設(shè)備”,暗示了存在的潛在3D打印機會——在iPhone上使用ARKit??的螤柎髮W(xué)的一名研究人員最近展示了在3D打印時使用AR/VR繪制草圖的能力。最終,人機界面可以實現(xiàn)無縫連接,3D模型可以實時雕刻。未來的研發(fā)團隊將會繼續(xù)探索AR和VR,并測試它是如何與3D打印以及傳統(tǒng)原型堆棧相結(jié)合的。
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