企業(yè)搞研發(fā)耗時又昂貴？機器人和3D打印在改變這一切

在各行各業(yè),，設計師,、化學家和工程師都在不斷地進行假設實驗。這個設計合適嗎,？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。醫(yī)藥,、科技,、航空航天等領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)絡平臺,、機器人技術和3D打印技術,、人工智能算法和AR/VR技術是如何改變?nèi)f物的，從人才獲取到假設測試和產(chǎn)品設計,。

網(wǎng)絡平臺拓寬了人才池
在高度科學化的研發(fā)領域，找到高質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)科學和金融領域,，像Kaggle,、Quantopian和Numerai這樣的平臺能夠將尚未開發(fā)的數(shù)據(jù)科學和金融人才聯(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，盡管它在其他領域也在發(fā)展,。

像科學交流這樣的按需供應的平臺,，目前正在跨研發(fā)領域工作，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)不斷地轉化為更快更好的科學上的發(fā)現(xiàn)。

機器人和3D打印技術加速了垂直領域的產(chǎn)品開發(fā)
根據(jù)最近的一項產(chǎn)業(yè)調(diào)查,，使用3D打印技術的公司的首要任務是加快產(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)成為任何設計工作室的主要內(nèi)容,。在訂購數(shù)千個實體部件之前，設計師們可以通過3D打印來看看未來的產(chǎn)品是什么樣子的,。類似地,，機器人技術正在自動化各種垂直領域的試錯過程。

例如,，在合成生物學的研發(fā)領域,，機器人技術對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的發(fā)現(xiàn)
托馬斯·愛迪生以強調(diào)材料科學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期,。（美國國家科學院表示，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)至關重要。

目前,，人工智能初創(chuàng)企業(yè)的投融資最熱門的領域是醫(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,。而在其他領域取得成功只是時間問題,。

一家從事化學和材料科學的公司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，將深度學習應用于化學領域,。簡而言之,，各個行業(yè)的制造商——工業(yè)生物技術、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)或者對復雜材料進行商業(yè)化的初創(chuàng)公司已經(jīng)在3D打印領域起飛,。像Markforge這樣的公司使用碳纖維復合材料，而像BMF這樣的公司正在開發(fā)具有稀有納米結構和奇異物理特性的復合材料,。當然,，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計(CAD)軟件的原型設計,。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，是未來原型設計和協(xié)作技術的領頭羊,。該公司在3D打印等尖端技術上投入了大量資金,，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,，預示著沉浸式計算將在設計過程中發(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,，蘋果公司也設想通過AR/VR與3D打印相結合可以優(yōu)化設計過程。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)原型堆棧相結合的,。

來源：3D打印智造網(wǎng)