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4D打印驾到!可编程生命体完成自动组装

摘要: 导语:在不远的将来,你从宜家买一张椅子带回家后,可以亲眼看着它在你面前组装完成。如果你被诊断出患上癌症,可以注射纳米机器人追踪并选择性杀死癌症细胞,整个过程中你不 ...

导语:在不远的将来,你从宜家买一张椅子带回家后,可以亲眼看着它在你面前组装完成。如果你被诊断出患上癌症,可以注射纳米机器人追踪并选择性杀死癌症细胞,整个过程中你不会有什么感觉,只是有点轻微发热。这不是科幻,这就是4D打印为我们打开的一个新世界。在这个世界里可编程生命体将颠覆我们的生活。

3D打印技术还未普及,4D打印已经开始强势登陆。4D打印并非3D的延续,它彻底地掀起了编程和生物学的革命,倘若4D打印时代到来,那么我们将可以看到的景象有:家具实现自我组装;癌症将不再不可治愈;城市地下管道系统都可以实现智能伸缩变换。

自己完成组装的椅子+治疗癌症的机器人

会自己组装的椅子和治疗癌症的机器人听起来像是科幻小说里的东西,但实际上确实卡洛斯•奥古恩(Carlos Olguin)正在研究的两个真实存在的项目。奥古恩是软件开发商Autodesk旗下的生物/纳米/可编程物体项目主管。上世纪80年代Autodesk成立的时候是一家古怪的初创公司,现在它已经从为8位PC开发AutoCAD软件成长为研究未来可编程生命体的公司。

奥古恩在参观伦敦合成生物学研究机构途中对《卫报》表示:“我们正在从设计领域角度思考生命问题。我们正在试图探索惰性世界以外的地方,看看如何能将在设计领域学到的经验应用于有机生命。”

进行这项跨越式技术研究的机构有个未来主义的名字赛博格项目(Project Cyborg),Autodesk称,这个创新项目是为“可编程物体准备的基于云的设计工具元平台”。本质上,这是一款非常复杂的软件,在超级电脑上通过网络远程运行,让建模、仿真和设计最优化变得简单,而且快速。奥古恩表示:“以前建模要花费数个星期,还需要博士后水平的人才能完成,现在几秒钟就能完成,相对也简单多了。我们一直在想办法简化这类技术。”

自动伸缩的水管——生物智能地下排水系统

赛博格项目的能力正在多个领域的数家机构进行检验,从麻省理工学院的建筑学研究到哈佛大学的生物学研究。麻省理工学院自行安装实验室主管,建筑师斯凯拉•蒂比茨(Skylar Tibbits)就是在研究可以自行组装的构筑物模型,从纳米级的到一般的建筑物。

蒂比茨今年2月在TED大会上表示:“我们正在研究对物理和生物材料进行编程,使它们具备改变形状的能力。”他现场展示了一捆可以自我折叠的线束。这捆线束是Stratasys使用“智能”材料3D打印出来的,但遇到水之后会自动折叠成一个立方体。蒂比茨解释,这项技术可以放大应用至水管网络等基建项目。

蒂比茨表示:“水管的容量都是固定的。因此如果环境发生变化,地基移动或需求改变,我们就必须把水管挖出来重新铺设新管。”使用了可以自行建造和适应的可编程材料,那么在水流过时,这些水管可以伸缩,甚至跳动,模仿人类肠子的蠕动。“这就像是机器人,只是没有电线和马达。”蒂比茨展现的未来,这项技术可以用来制造任何东西,包括家具、自行车、汽车,甚至是建筑物,自行组装的过程可以使用不同的能源驱动,包括加热、震动、重力和气体力学等。

在蒂比茨研究将这项技术应用于建筑学的同时,其他人利用这项技术的领域是我们即使在显微镜下也是看不见的。哈佛大学威斯研究所(Wyss Institute)的肖恩•道格拉斯(Shawn Douglas)、埃杜•巴切莱特(Ido Bachelet)和乔治•彻奇(George Church)一直在使用Autodesk的软件,在“DNA折叠”过程中建造纳米级蛋白质结构。

奥古恩表示:“DNA是一种非常有用的结构材料。因为它的折叠方式是可以预见的。”道格拉斯已经利用DNA链开发出一种纳米机器人,形状如同一个蛤壳状的篮子,只有在机器人接触到特定癌细胞时双螺旋“锁”才会打开。当蛤壳打开后,它会释放出特定的定向抗体,模拟我们自然的白细胞,阻止癌细胞的增长。这是革命性的技术,未来将取代化学治疗法。

这种大胆全新的智能药物学和个人医学世界只是赛博格项目的一部分。从追踪通风建筑内的细菌到自行组装的家具,它将从根本上彻底改变设计师思考和工作的方式,接受自下而上的新理念。

奥古恩表示:“我们在学设计的时候,传统上使用的是自上而下的方法。这种技术的设计理念完全不同:它设定范围,然后让材料自行发展和进化。”(柯山)

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