2016年度十大發明：總會有一款打動你

 點擊上方「材料科學與工程」快速關注材料類綜合、全面、專業的微X平臺在這個世界上，總有那樣有些人，她們或出于好奇、熱情；或出于處理問題的愿望；或出于填補市場的需要，始終在孜孜不倦地專注于發明創造，給咱們帶來非常多獨具特殊、充滿創意的新奇制品。

美國《公眾科學》雜志在近期的報告中，梳理了2016年度十大發明：從能夠吞進肚子里的生命體征檢測器到“高顏值”、高技能的私人飛機；從小而精的3D掃描儀到又萌又貼心的設備人小伙伴，這些或炫酷、或精巧的發明讓咱們身處的世界變得更智能、更有趣、更美好。

能監測生命體征的“藥丸”——可吞服“聽診器”EnteroPhone

發明人：哈佛醫學院布萊根女性醫院的喬凡尼·特拉法索、麻省理工學院（MIT）的羅伯特·蘭格、MIT林肯實驗室的阿爾伯特·斯威士頓、泰德·休斯、克里·約翰遜、格雷格·奇卡雷利所屬公司：哈佛醫學院、MIT林肯實驗室成熟度：1/5生命體征是身體健康的重要指標，但有時要跟蹤心、肺等身體深部器官的體核溫度可能需要采取侵入性手段，這對病患來講常常會產生負功效。不外，要是只吞下一顆“藥丸”就能搞定，那任何人都能夠承受。2012年，當哈佛醫學院布萊根女性醫院的胃腸病學專家、生物醫療工程師喬凡尼·特拉法索和MIT林肯實驗室的生物材料專家阿爾·斯威士頓在一個工作場合偶遇時，都認識到了這一點。當時，特拉法索正在科研可吞服醫療設備，而斯威士頓則在科研生命體征監測，兩人一拍即合，決定聯手打造特拉法索所說的“能夠吞服的聽診器”。“從基本上來講，它便是一個微型擴音器，能夠聽到大夫想要聽到的哪些聲音。”斯威士頓解釋說。這款名為“EnteroPhone”的生理狀態監測（PSM）藥丸包括有有些特制的、能夠“收聽”心跳聲和肺部活動聲音的迷你擴音器，以及一個能夠測繪體核溫度的迷你體溫計。它是日前獨一一種能夠同期跟蹤三項關鍵生命體征的藥丸式檢測器。日前，這種藥丸的樣品已在豬身上測試成功，該科研團隊計劃接下來進行人體實驗。倘若一切順利，那樣軍方或許有一天會用這一設備在戰場監測士兵的健康情況；馬拉松運動員亦能在比賽中密切監測自己的心率狀況。另一，大夫亦能借用它發掘心率失常或哮喘的初期癥狀。科研人員期盼有朝一日能把藥品傳送亦納入設計之中，如此一來，當EnteroPhone檢測到反常時就能即時給藥施救。讓普通人探測深海的“水下無人機”——海底探險家Trident發明人：埃里克·斯塔克波爾、戴維·朗所屬機構：OpenROV成熟度：5/54年前，埃里克·斯塔克波爾和戴維·朗打算進行一場尋寶之旅，她們想建造一個便宜的無人遙控潛水器（ROV）來探測一個水下洞穴——聽說洞里藏有金子。為了尋求幫忙，她們到網上向熱情的志同道合者咨詢。結果，一個開源社區快速成立，一塊進行這個無人遙控潛水器的設計。事實證明，雖然所說金子的傳說只是子虛烏有，但柳暗花明又一村，斯塔克波爾和朗依然取得了成功，他們發掘了便宜好用的水下探測工具的市場前景。于是，兩人決定研制出一款讓“人人都能享受”的探險裝備。迄今為止，已有數千人運用她們研制的裝備進行水下探險活動，如觀察瓜頭鯨、發掘蛤類的生物熒光能力等。此刻，她們成立的OpenROV機構這里裝備的基本上新推出了名為Trident的“水下無人機”。無人機上天自然不是資訊，但Trident這款無人機能夠下海，著實吸引了眾人的目光。借助開放社區內數千人的智慧，OpenROV賦予Trident許多區別于其他潛水器的新特殊：下潛深度達到100米；三推進器設計方便精細操作；流暢外形使運動更穩定、快速。Trident還能夠半自動地進行長長的平行線式行進，因此呢能拍下海床或湖床的地貌；用戶亦能夠運用其他輔助設備，如特殊的照明系統和海水采樣器等對此款水下無人機進行改裝。另外，朗認為：“Trident的操控非常有趣：普通的ROV操控起來會感覺更重、飛行速度更慢?！彼顾瞬?span style="color: green;">彌補道，操作Trident簡直就像在駕駛一架噴氣式戰斗機，是會上癮的。據說，OpenROV計劃今年11月出貨。便攜又精確的3D掃描儀——小而精的Eora 3D發明人：埃里克·斯塔克波爾、戴維·朗所屬機構：Eora 3D成熟度：5/52012年，拉胡爾·柯杜力、阿斯凡德·可汗和理查德·博爾思三人正在設計一個太陽能跟蹤系統，但失敗了。為了搞清楚問題在哪里，她們需要經過3D掃描認識一起金屬盤是怎樣變形的。但始終敗興，高精度3D掃描儀都應用在專業行業且身價不菲，動輒上萬，使普通消費者只可遠觀而不可近玩?！爱敃r能找到的3D掃描儀最便宜亦要2萬美元，咱們買不起?！笨珊拐f，“于是咱們去圖書館查公開資料，用一個攝像機和一個便宜的激光器拼湊了一個3D掃描儀?！痹诮柚_資料對這款3D掃描儀進行改進的過程中，她們認識到，原來有非常多人和自己同樣，期盼持有便宜且精確的3D掃描儀。于是，她們把太陽能項目放到一邊，造出了Eora 3D。這是一個與智能手機相連的激光掃描儀，分辨率達到工業掃描儀的水平，但價格要可愛得多，只需319美元。經過一輪成功的眾籌活動，這款掃描儀將于6月上市。Eora 3D成功的關鍵在于，它利用了智能手機的處理能力，使得它“既是一項軟件創新，亦是一項硬件創新”。日前市面上亦有其他智能掃描儀，但分辨率很低，這是由于它們只是將照片拼在一塊卻無捕捉靠譜的深度數據。而Eora 3D經過一個碳酸瓶體積的設備來得到更高的精度，這一設備與智能手機相連并且采用520納米波長的綠色激光（非一般激光掃描儀所采用的紅色激光）對物體進行環繞掃描，并在智能手機上重建出物體的高精度三維模型。為了從區別方向捉捕對象，用戶能夠將設備置于一個與藍牙相連的轉盤上，轉盤與激光同步旋轉，這一辦法非常適合掃描小型物體。對更大的物體來講，Eora 3D能夠從區別方向掃描幾次，而后將圖像拼貼在一塊構建出物體完整圖像。能自己發電的照相機——自給自足的“永恒照相機”發明人：什里·那亞爾、米哈伊爾·弗里德伯格、丹尼爾·希姆斯所屬公司：哥倫比亞大學成熟度：3/5乍看上去，四四方方的“永恒照相機（Eternal Camera）”像是老款的銀版照相設備，但外表常常擁有詐騙性，它其實完全是一個鮮嫩玩意：一款能夠給自己充電的相機。計算機專家什里·那亞爾帶領哥倫比亞大學計算機視覺實驗室的科研人員制造出了這款“永恒照相機”，其關鍵在于讓將光轉化為電的光電二極管身兼兩職。在數碼相機中，光電二極管重點負責測繪光；而在太陽能電池板內，它們的重點職責是捕捉能量。此刻，“永恒照相機”內的光電二極管承擔起了這兩份工作。如此一來，只要有光存在，該照相機就能產生足夠的電力一直拍照。那亞爾團隊最初只制造了一個兼職光電二極管，一次只能拍一個像素，湊成份辨率不高的整幅照片大約需要一個小時。此刻，“永恒照相機”的攝像傳感器運用1200個光電二極管，排成30×40的陣列，每一個二極管都會檢測穿過透鏡的光并將它變成電信號，一個電信號表率一個像素，這些電信號集合在一塊就能創造出一幅圖像，就像在普通相機中同樣。但與普通相機區別的是，“永恒照相機”的每一個光電二極管都連接到一個專用電路中，它能夠收集吸收到的光線產生有些電力，將它們存在電容中供自己運用。該相機每秒能夠拍攝一幅照片并在外邊表示屏表示出來。下一步，科研團隊期盼在縮小相機尺寸的同期，加強拍照速度和分辨率。將來，“永恒照相機”可用于對電力供應有特殊需求的專業項目，如跟蹤野生動物、降低太空探索項目中的電力消耗或供給24小時安保監控等。對那亞爾來講，這臺相機的魅力遠遠超出其取得的技術成就?！八?span style="color: green;">亦有浪漫的一面?！彼f，“它能在不消耗電力的狀況下持續得到信息，能夠永動——這本身便是一個強大的概念?！?img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/mOFibDJQYXp042oHKPglhT5IqWLBlmgvoAHqucQy6ZibqIUdIM6wtjcpZhjXSMYPfiblsv0B17ETXmK5Q7ficWiaIgQ/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;">更好用的盲人平板電腦——“神圣盲文（Holy Braille）”平板電腦發明人：布倫特·吉萊斯皮、亞歷克斯·魯索曼諾、馬克·伯恩斯和賽萊·奧莫德萊所屬公司：密歇根大學成熟度：1/5平板電腦能讓人們更自由地在信息的海洋里遨游，但視力受損者似乎無福享受這一福利：由于日前安裝在平板電腦上的盲文閱讀器一次只能表示一行文字，還無一種優雅且便宜的辦法讓她們進行流暢的電子閱讀。在布倫特·吉萊斯皮、亞歷克斯·魯索曼諾、馬克·伯恩斯和賽萊·奧莫德萊等人領導下，密歇根大學的專家期盼研制出一種一次能夠表示一整頁的新型盲文電子閱讀器。該項目部分受到了奧莫德萊的啟發，她自己便是視力受損者。奧莫德萊說：“現有的盲文顯示器不準許用戶接收非常多盲文編碼和圖像信息，而數學和音樂必須立體呈現，通常會跨越好幾行，現有盲文表示器沒法表示。”從理論上說，現有技術能夠讓盲文表示器像平板電腦那樣實現整頁瀏覽，但成本極高，如現有單行表示器運用的電子元件成本超過3000美元，整頁表示價格可能高達55000美元，讓普通人望而興嘆。為了降低成本，科研人員最后選取用微流體來制造這款叫作為“神圣盲文（Holy Braille）”的設備。日前研制出的樣品僅有幾英寸寬，科研人員期盼將其擴大實現整頁表示，并將成本掌控在1000美元到2000美元之間。讓夢想照進現實——懸浮滑板“Omni”發明人：來自加拿大蒙特利爾的發明家亞歷山德魯·杜魯機構：全懸浮滑板（Omni Hoverboards）成熟度：3/51989年面世的《回到將來2》告訴咱們，咱們將能夠在墻上彈來彈去，或從地面漂浮起來上演追車大戰，而這些全靠一起滑板就能實現。2015年5月22日，加拿大魁北克的烏阿霍湖在溫暖陽光照射下顯出非常平靜，但一個像從《回到將來2》中飛出來的東西出此刻水面上，打破了這種清閑。亞歷山德魯·杜魯站在一個自制滑板上“飛”到了離水面16英尺（約合4.88米）高的地區。他總共“飛行”了275.9米，創下“懸浮滑板最遠飛行距離”，完爆此前滑板飛行50英尺的紀錄。此后不久，吉尼斯世界紀錄官方正式對此暗示認可。杜魯說：“這個滑板能夠給你其他設備沒法供給的感覺，它無可比擬?！倍鹏斒且幻浖こ處?，在過去五年間始終致力于完善他叫作之為“Omni”的飛行滑板設計。他最初做出的版本極其簡陋：一起木頭綁在一個發動機和推進器上。而此刻的版本經過其新機構“全懸浮滑板”和當地大學生的改進，已精良了不少。新款滑板由碳纖維制成，但仍然充滿了DIY感：它用8個大推進器實現離地飛行，由16塊鋰電池驅動。杜魯和其科研團隊日前正在研制功能更強大、外形更美麗亦更安全的第二款樣本，并計劃2017年推出正式制品。他說：“非常多人期盼將來能用上懸浮滑板，我認為她們的美夢就要成真了?！?span style="color: green;">不外，Omni機構日前對該滑板上鋰電池過重暗示擔憂，她們打算以后用燃料發動機代替。如此看起來，懸浮滑板雖然離普通人的生活還有一段距離，但這些高科技原型讓人們相信，有朝一日人類是能夠像阿拉丁同樣坐上飛毯飛起來的。最炫酷的私人飛機——“女武神（Valkyrie）”飛機發明人：戴維·勞瑞機構：美百姓營飛機制造商深藍色（Cobalt）成熟度：5/5私人飛機已作為富豪們的標配，但長時間敗興，私人飛機的設計大同小異，不像豪車那樣令人眼花繚亂，因此呢她們的選取并不太多?；蛟S是看到了其間潛藏的商機，獨立航空工程師戴維·勞瑞發明了“史上最拉風的私人飛機”“私人機中的戰斗機”——“女武神”。它不僅設計酷炫、“顏值”超高，同期還持有同級飛機中最快的速度和最遠的航程。從外觀上看，“女武神”不僅美麗，況且將來感十足。勞瑞坦言，自己在設計時充分思慮到了美學問題。他解釋說：“機體前部外凸，后部內收，兩者結合之處有個連接點?！眲谌鸩⒎墙浀滠嚸裕跊Q定“重塑”私人飛機時，還是將目光投向了豪氣汽車及其設計美學，期盼從中尋找靈感。他說：“我重點看了瑪莎拉蒂和奔馳，從它們身上得到啟發，逐步孕育出概念和想法?！币粋€例子便是令人眼前一亮的駕駛艙：一體成型的透明艙蓋是私人飛機中最大的頂篷，能夠為駕駛員供給多達320度的視角，亦讓其他乘員非常便利地欣賞到飛行中的景色。除了高顏值外，勞瑞還期盼“女武神”節能、有效、便于操作，因此呢，他借鑒戰斗機的設計，讓機翼采用鴨式布局。這種在主機翼前再設置一個小副翼的好處很顯著：可大幅加強飛機操控度之余，還能和主機翼形成耦合效應，為飛機供給額外的升力?！芭渖瘛辈僮鞣浅：唵?，勞瑞說：“就像駕駛汽車同樣。”“女武神”的發動機和螺旋槳都在飛機尾部，渦輪增壓下的發動機動力達到了350匹，況且能夠經過加氧維持高空飛行的速度。得益于出色外形和動力設計，其飛行速度最高達到483千米/小時，比通常單螺旋槳飛機快；航程為1931千米，同期消耗的燃料更少。    勞瑞的“深藍色”機構打算最早于今年年底起始接受用戶對實驗版 “女武神X（Valkyrie X）”的預訂，并于2017年中推出消費者版本Co50 Valkyrie。這兩款飛機在配置上無太大差別，只是Co50得到的認證更加多有些，能在更加多的國家飛行，因此呢售價亦更昂貴。誰都向往在天空自由飛翔，但前提是你得有錢?！芭渖瘛焙推胀ㄈ酥g獨一隔著的，是75萬美元的價格。勞瑞認為，這必定價只比同級私人飛機貴一點兒，相當恰當。他說：“造這般一架飛機不易，‘女武神’誕生之前，市面上的私人飛機既無吸引力，又無操作樂趣?！?img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/mOFibDJQYXp042oHKPglhT5IqWLBlmgvobSlKvD2ibjibbwlz9ibic8DibDhAam22xicj9qV09hibfTIyx11Okiac1pyR7A/640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;">迄今最快的3D打印機——M1 3D打印機發明人：約瑟夫·德·西莫內、亞歷克斯·葉爾莫什金、艾德·薩穆爾斯基機構：碳（Carbon）成熟度：5/52015年3月，在一場演講中，約瑟夫·德·西莫內靜悄悄地實現了三維打印革命，他只用6分多鐘，就打印出了一個手掌體積的網格球體，而過去打印出這般一個球體通常需要幾個小時。創辦多家企業的西莫內在博士后亞歷克斯·葉爾莫什金幫忙下，發明了這一快速三維打印辦法。她們無用現有的常規技術，而是從電影《終結者》里液態金屬設備人T-1000那里得到靈感。就像那個虛擬設備人同樣，她們發明的M1打印機從液體樹脂中“長出”固體——利用“連續液體界面生產（CLIP）”技術，運用紫外線和氧氣“雕琢”樹脂。結果非常成功，與傳統3D打印相比，M1的打印速度加強了25到100倍。它亦能處理更加多材料，包含所有聚合物。與傳統分層打印機相比，連續液體界面生產技術的分辨率更高，非常適合商場定制。西莫內這般介紹這一技術：“經過重新思考3D打印的全部過程及其背面的化學理學原理，咱們開發了一項新技術，能以比傳統技術更快的速度創造零件——即從液態樹脂里‘長出’新零件。”美國《每日科學》網站在今年3月的報告中指出，這種3D打印技術使物體能夠產生于液態介質，而非像過去25年所運用的層層打印，它表率了3D打印的一種新方式，開啟了創新應用行業，不僅包含健康保健和醫療，亦包含汽車和航空等重大行業。此刻，西莫內與化學家艾德·薩穆爾斯基一起創辦的“碳”機構，正在與寶馬汽車、強生等機構合作測試其制品。貼心的設備人伙伴——又萌又暖的吉寶“Jibo”發明人：辛西婭·布雷澤爾、喬森納·羅斯、法達達·法瑞狄、安迪·阿特金斯、瑞奇·桑德伍斯基、托德·派克機構：吉寶（Jibo）成熟度：5/5還在孩提時代時，辛西婭·布雷澤爾就尤其愛好《星球大戰》系列電影中機智、勇敢而又魯莽的宇航技工設備人“R2-D2”及其設備人同伴C-3PO，由于它們不僅像人們期望的那樣功能強大，還尤其人性化。布雷澤爾說：“這些設備人在非常多方面是完全成熟的角色，她們會關心人。我認為，它真正激發了我的想象力。”幾十年后，做為麻省理工學院社會型設備人專家，布雷澤爾決定給一個真正的助手設備人注入一樣的人性魅力。在發明伙伴喬森納·羅斯、法達達·法瑞狄、安迪·阿特金斯、瑞奇·桑德伍斯基和托德·派克的幫忙下，她創建了一家吉寶機構，在網上發起了眾籌活動。功夫不負有心人，如今，她的作品——又萌又暖的設備人吉寶（Jibo）已然準備就緒，要跟主人們見面了。與之前的設備人重點用于教育和醫療不同，Jibo專為家庭用戶運用，布雷澤爾期盼用戶會發掘設備人制品有趣和友好的一面并作為家庭的一員。和許多優秀的人工智能助手同樣，Jibo能夠接tel、發出提醒。它“體重”7.6磅（約3.45千克），身高約1英尺（0.3米），能夠識別人臉，熟練并適應家庭成員的習慣興趣，還能夠按照你的心情講你愛好的睡前故事，或按你的需求給你拍張照片，在廚房教你做菜等。Jibo內置的360°麥克風和語音處理系統，能夠讓家庭成員在房間的任意位置與設備人交流。它還能夠經過圖像、聲音和肢體運動與小孩互動，在逗小孩高興的同期，豐富小孩的知識。哪些在最初的眾籌活動中多掏了100美元的人，能夠得到一個開發版的Jibo（標準的家庭版，售價499美元），況且在今年夏天售貨之后，她們還能夠一直往指令表里添加新內容。布雷澤爾暗示，與其他家庭設備人（例如亞馬遜的Amazon Echo）相比，Jibo向前邁出了關鍵的一步。Echo是亞馬遜推出的一款智能掌控設備，同期包括一位名叫Alexa的語音助理。布雷澤爾說：“Alexa的顯現證明，我們在創新家庭科技的體驗方面還有很大空間。然則，我有一半時間會忘了它就在那兒。相比之下，Jibo既能帶來高品質的參與感，亦能帶來個人化的關注感?！?img src="data:image/svg+xml,%3C%3Fxml version=1.0 encoding=UTF-8%3F%3E%3Csvg width=1px height=1px viewBox=0 0 1 1 version=1.1 xmlns=http://www.w3.org/2000/svg xmlns:xlink=http://www.w3.org/1999/xlink%3E%3Ctitle%3E%3C/title%3E%3Cg stroke=none stroke-width=1 fill=none fill-rule=evenodd fill-opacity=0%3E%3Cg transform=translate(-249.000000, -126.000000) fill=%23FFFFFF%3E%3Crect x=249 y=126 width=1 height=1%3E%3C/rect%3E%3C/g%3E%3C/g%3E%3C/svg%3E" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;">能打印橋梁的設備人——多軸3D打印MX3D發明人：蒂姆·古特詹斯、約里斯·拉曼、蓋斯·范·德-費爾登機構：MX3D成熟度：3/5過去12年里，位置于荷蘭阿姆斯特丹的約里斯·拉曼實驗室進行了非常多實驗性家具和藝術品設計。為了得到更富有創意的設計，拉曼及其合伙人很早就引入了3D打印。盡管如此，現有的3D打印機沒法制造出哪些很強型的設計，于是，該團隊干脆研制出了自己的3D打印系統：多軸3D打印（MX3D）?！案?span style="color: green;">嗎不制造出一款工業設備人，給它裝上先進的焊接機，瞧瞧它能干些什么？”約里斯·拉曼實驗室及其附庸開發機構MX3D的首席技術官蒂姆·古特詹斯說。該科研團隊首要研制了掌控工業機械臂的軟件，而后裝配擠壓機——3D打印機“吐出”材料的那個部分，接著運用銅和鋁進行打印。大部分3D打印機將擠壓機裝到一個框架上，并賦予它們三個運動軸，而MX3D則有6個運動軸。它是一個能靈活移動的設備人，能夠和被打印結構一塊運動或圍繞它行動，從而打印出幾乎任何尺寸或形狀的物體。為了展示MX3D創造耐用大型物品的能力，該科研團隊腦洞大開，決定在持有165條運河的阿姆斯特丹打印出一個能夠運用的鋼鐵大橋。她們期盼借助這一活動證明這一技術的潛能，同期給人們更加多啟發。據說，她們計劃于2017年將設計好的建筑用3D打印設備人運送到阿姆斯特丹運河的邊緣。而后，只要起步設備離開，3D打印設備人將從橋的一邊開工，向另一邊逐步推進。兩個月后，一座鋼鐵大橋將會出此刻水面上。屆時，設備人將運用鋼材進行打印，焊接溫度達1500攝氏度，因此呢，最后建成的大橋堅固程度是靠譜的。假如這座大橋如期建成，那樣將可借鑒此辦法研發出更加多3D應用。例如，公路和鐵路運輸因故中斷時，3D打印設備人將能夠幫助打通一條交通線等。

源自：科技日報社-中國科技網。編輯：九雅*本文系轉載，如觸及版權等問題，請聯系咱們以便處理

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