今天我想給大家講講關(guān)于制造方面的問題，具體的是關(guān)于接下來的幾十年會(huì)改變我們生活的一件事。我們作為人類，癡迷于制造，幾千年前的早期人類，以及千年之后，人們制造東西的方式是有一些相近的，只是使用了更加復(fù)雜的材料，更多的部件。3D打印的興起

　　可能從一百年前開始，我們制造工具的速度就越來越快，雖然我們的制造方式?jīng)]有太大的變化，但是我們的工具卻越來越好。然而，就算是我們可以設(shè)計(jì)很多東西，但我們的制造能力比起自然的制作能力還是相差很遠(yuǎn)，特別是在一些物體的復(fù)雜度方面。為什么會(huì)有這樣的情況？為什么我們?nèi)嗽斓臋C(jī)器、設(shè)計(jì)，盡管它們已經(jīng)經(jīng)歷了多年的改善還是沒有辦法追趕自然的步伐呢？我覺得其中一個(gè)原因就是在千年以來，我們設(shè)計(jì)東西都是通過一些簡單的部件把它變成結(jié)構(gòu)，在某種程度上沒有形成規(guī)模，越想生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，需要的部件就越多，你也就需要更多的精力要把這些部件結(jié)合在一起。這點(diǎn)和自然在制造東西時(shí)很不一樣，因?yàn)樗鼈兪峭瑫r(shí)完成所有部件的制造，這就是一個(gè)要改變的地方。

　　新的制造技術(shù)，像3D打印，使得我們第一次可以把所有部件組合在一起進(jìn)行制造。我們?nèi)绻胫谱饕粋€(gè)產(chǎn)品，或者在一個(gè)部件上增加幾個(gè)刀片，現(xiàn)在只需要打印就可以完成，過程并不復(fù)雜。它可以使用機(jī)器人的手臂來制作出這樣的物體，而且它不需要進(jìn)行組裝，不需要進(jìn)行工業(yè)部件的生產(chǎn)。當(dāng)我們能夠把多種材料結(jié)合在一起制造出一些新材料，將更令人振奮，這是我們未來的前景。這種前景如何實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于我們的制造能力如何與我們的人工智能結(jié)合在一起。

　　那么，這項(xiàng)技術(shù)該如何實(shí)現(xiàn)，如何才能使世界有所不同呢？大家都知道3D打印機(jī)，近期3-5年的時(shí)間里，3D打印技術(shù)飛速發(fā)展，所有人都在討論3D打印。我對3D打印就非常感興趣，這是因?yàn)槲蚁胫圃煲恍C(jī)器人，并且希望制造出的機(jī)器人能夠更加智能，希望它能和人類一樣做事。很多人設(shè)計(jì)機(jī)器人的時(shí)候是把部件組合在一起，他們是針對這些部件對機(jī)器人進(jìn)行工程化?，F(xiàn)在，我想采取不同的方式，希望能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的育種，把所有機(jī)器人的一些骨骼或者是一些電線，使用演進(jìn)的方式，通過一個(gè)簡單、基本的模擬器，把這些東西放在一起來制造出一些機(jī)器人。一開始我們進(jìn)行隨機(jī)的組件，結(jié)果證實(shí)這是不行的。后來不斷進(jìn)行嘗試，最終發(fā)現(xiàn)有一些部件可以通過某種方式組合在一起，能夠產(chǎn)生出一些像手掌一樣的部分，最后我們就可以完整的制作機(jī)器人了。

　　從機(jī)器人的誕生到掌握多種技能，是需要經(jīng)過不斷地演進(jìn)和發(fā)展的。機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制造也經(jīng)過了一段漫長的發(fā)展過程。現(xiàn)在，隨著3D打印技術(shù)的興起，我們已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)設(shè)計(jì)和自動(dòng)制造。也是因?yàn)?D打印技術(shù)的發(fā)展，才得以實(shí)現(xiàn)我們對機(jī)器人的諸多設(shè)想，如智能化、規(guī)模生產(chǎn)等等。現(xiàn)在，機(jī)器人的機(jī)體、線路，以及所有的部件都可以通過3D打印的方式進(jìn)行制造。之前，由于打印機(jī)價(jià)格非常昂貴，以及打印機(jī)自身技術(shù)的限制，使得我們很難完成一些制造技術(shù)。由此，我們想創(chuàng)造一個(gè)開源的打印機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)所有藍(lán)圖和代碼下載，以及可以采取多種材料進(jìn)行打印。

　　開源的打印機(jī)出現(xiàn)以后，使得打印機(jī)的價(jià)格越來越便宜。因?yàn)橛辛碎_源的3D打印機(jī)以后，可以加深創(chuàng)造技術(shù)的意識(shí)程度。另外一點(diǎn)，是材料范圍的拓展。2000年，我們可以打印的唯一材料就是塑料，實(shí)際上這些材料如果來生產(chǎn)一些物理部件是比較困難的，現(xiàn)在基本上可以用任何材料進(jìn)行打印。你可以用一些鈦金屬進(jìn)行打印。甚至可以用陶瓷進(jìn)行打印，你可以用木頭、玻璃、水泥、紙來進(jìn)行打印。所以這樣一個(gè)材料方面的拓展，真正地變革了我們的3D打印行業(yè)。這些材料可能只有一粒沙子那么大，卻可以打印出一些建筑級別的物體?，F(xiàn)在的應(yīng)用級別在不斷上升，可以進(jìn)入到任何一個(gè)領(lǐng)域，所以我對3D打印感興趣是因?yàn)樗蜋C(jī)器人密切相關(guān)。

　　由于機(jī)器人的機(jī)制和內(nèi)部部件都可以通過3D打印機(jī)打印完成，那么，我們在設(shè)計(jì)機(jī)器人的過程中就不用去擔(dān)心太多。我們可以直接將電機(jī)裝進(jìn)已經(jīng)打印完成的機(jī)器人機(jī)體中，從而完成機(jī)器人組裝。

　　除此之外，我還想讓大家記住一點(diǎn)，因?yàn)楝F(xiàn)在所有的東西，任何的一個(gè)地方都受到3D打印技術(shù)的影響，比如在教育、藝術(shù)、珠寶設(shè)計(jì)等方面。這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)入，可以使人們打印更加復(fù)雜的東西，并且不需要用老的辦法來設(shè)計(jì)、組裝。比如說一個(gè)使用活細(xì)胞打印出來的膝蓋，通過三個(gè)月的孵化，最后可以打印成一個(gè)真正的身體部件。我相信在三年的時(shí)間內(nèi)可以看到生物打印的臨床應(yīng)用。我們還可以通過3D打印進(jìn)行食物營養(yǎng)控制，可以進(jìn)行食譜規(guī)劃。

　　3D打印引領(lǐng)行業(yè)變革

　　我寫過3D打印方面的書籍，也訪問過一些美國人，我聽過很多關(guān)于這個(gè)技術(shù)如何來進(jìn)行使用的故事。盡管我們與很多的人進(jìn)行了交流，但是很多人在不同的應(yīng)用中使用這樣的技術(shù)，最后他們都會(huì)有一種同樣的驅(qū)動(dòng)力。3D打印技術(shù)所產(chǎn)生的顛覆，最后都會(huì)影響到你關(guān)心的，你感興趣的一個(gè)領(lǐng)域，3D打印會(huì)革新你的行業(yè)。

　　第一，這是一種很好的獨(dú)特性，存在著一種隨意的復(fù)雜性。這是什么意思？它代表我們隨意打印兩個(gè)物體，它們的成本是一樣的，做出的努力是一樣的，花的錢也是一樣的，需要的技能還是一樣的。一個(gè)物體它的形狀復(fù)雜與否不是很重要，如果我打印一個(gè)盒子和打印一個(gè)非常復(fù)雜的物體所花的時(shí)間和成本都是一樣的，把一些復(fù)雜性增加到形狀當(dāng)中并不會(huì)提高你所花的時(shí)間和努力，不會(huì)增加金錢，不會(huì)增加費(fèi)用。在人類的歷史上我們?nèi)绻ドa(chǎn)更加復(fù)雜的東西，總是需要更多的技能，需要花更多的錢。但是現(xiàn)在不一樣了，大家可以看到隨意的復(fù)雜性。以一個(gè)空中設(shè)備的組件為例，飛機(jī)前面的部件和后面的部件都是一樣的，但重量是后面重量的一半。飛機(jī)利用這個(gè)部件重量降低會(huì)帶來很大的變化，復(fù)雜性可以隨意的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在波音還有空客，都在考慮利用3D打印飛機(jī)組件使將來飛機(jī)變得更好。

　　第二，品種上的隨意。生產(chǎn)技術(shù)有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性，生產(chǎn)的越多就越便宜。在3D打印當(dāng)中打印30個(gè)、50個(gè)不同的品種，成本上是沒有改變的，成本并不隨著品種的多樣性而上升，這不是說打印是免費(fèi)的，只是說打印不同的品種，它的成本沒有上升。一個(gè)很好的例子，就是一些人帶的牙齒矯正器。由于每一個(gè)牙齒的裝備都是不一樣的，這就需要打印出各種類型的矯正器，不過成本并不會(huì)增加。我們必須利用3D打印機(jī)打印出這么多品種的東西，其它的技術(shù)是無法這樣做的。有時(shí)候人們問我，什么時(shí)候3D打印機(jī)會(huì)和批量打印達(dá)到同樣的效益？這樣的問題問的是不對的，真正的問題應(yīng)該是說，這里存在著什么樣的真正機(jī)會(huì)，在什么時(shí)候3D打印機(jī)可以幫我們帶來隨意的品種和隨意的復(fù)雜性。

　　第三，無需裝備，就可以降低復(fù)雜性。大部分產(chǎn)品的成本都是涉及到勞動(dòng)力的組裝成本，不是零部件本身的成本，而是勞動(dòng)手工組裝的成本，而我們通過進(jìn)行3D打印可以降低人工組裝成本。我們打印一些真正的東西，這些東西對我們將來的生活會(huì)有著巨大的影響，我們不是進(jìn)行組裝零件，而是直接打印出一個(gè)整體。

　　第四，零間隔的時(shí)間。指的是從最開始生產(chǎn)一直到批量生產(chǎn)的時(shí)間。我們總是想去減少間隔時(shí)間，可以把間隔時(shí)間降到零，這樣我們就可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。很多的學(xué)生一夜之間就可以進(jìn)行很多重復(fù)，生產(chǎn)出的東西是其它方式都無法生產(chǎn)出來的。而且其它公司也可以進(jìn)行很多創(chuàng)新，我的學(xué)生一夜之間又可以進(jìn)行數(shù)十個(gè)創(chuàng)新，可以進(jìn)行預(yù)裝，間隔的時(shí)間非常短。

　　第五，零限制。人們現(xiàn)在利用一種非常激動(dòng)人心的方式進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)，并不是意味著復(fù)雜是免費(fèi)的。我的意思是說除了3D打印機(jī)以外，其它的方式無法生產(chǎn)出這樣復(fù)雜的東西。你知道幾何形狀是沒有限制的，并可以隨意設(shè)計(jì)的，沒有其它的方式可以生產(chǎn)出這樣的東西，不管是隨意還是非隨意的。

　　第六，零技術(shù)制造。小學(xué)的學(xué)生都可以在課堂上生產(chǎn)和制造這些東西，而且他們不需要接受任何的培訓(xùn)。很多人都可以利用3D打印機(jī)生產(chǎn)飛機(jī)的零部件，而它們不需要獲得生產(chǎn)和制造方面的技能培訓(xùn)。這些人可以去生產(chǎn)一些他們本來不能生產(chǎn)的東西。

　　第七，輕便手提制造工具。這樣的打印機(jī)大家可以輕便的手提，像一些造型機(jī)一樣。新技術(shù)會(huì)顛覆生產(chǎn)方式，會(huì)顛覆供應(yīng)鏈，也會(huì)顛覆我們的分銷網(wǎng)?，F(xiàn)在所談的是真正的批量生產(chǎn)，這樣的零部件可以很快地生產(chǎn)出來，配送給你們，這是一種分布式的制造，是以前沒有遇到過的。

　　第八，生產(chǎn)廢料少。金屬方面，我們生產(chǎn)的時(shí)候產(chǎn)生的廢料很有限，在過去進(jìn)行金屬生產(chǎn)的時(shí)候有大量的廢棄料，我們現(xiàn)在只利用我們可以利用的材料。

　　第九，無限的材料色度。就像把不同的材料放在一起產(chǎn)生出新的材料一樣。我們現(xiàn)在真的可以追趕上大自然，我們可以同時(shí)打印不同的細(xì)胞，這些物體可以自己生長，可以和自然生產(chǎn)出來的東西一樣。

　　第十，可以精準(zhǔn)重復(fù)，可以快速地進(jìn)行創(chuàng)新。不過，很多人可能會(huì)擔(dān)心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的問題，因?yàn)橛幸恍┪矬w可能是被復(fù)制的。現(xiàn)在所有這一切都已經(jīng)發(fā)生，我們接下來發(fā)展的軌跡應(yīng)該是怎樣的呢？我給大家講三個(gè)階段，很多人覺得也許現(xiàn)在是處于技術(shù)峰值頂端，將來會(huì)感到失望。但是我覺得我們現(xiàn)在只是處于一個(gè)顛覆性征程的起點(diǎn)，現(xiàn)在我們可能是處于技術(shù)發(fā)展第一階段的末端，這三個(gè)階段有哪些呢？

　　第一個(gè)階段，自由的創(chuàng)造新形狀。通過計(jì)算機(jī)描述出來的任何一個(gè)形狀，我們都可以打印出來，這在人類的歷史上是一個(gè)巨大的突破。過去可以想象很多的形狀，但是生產(chǎn)不出來，因?yàn)檫@些形狀太復(fù)雜，需要太多的技能，也需要太多的資源還有時(shí)間。但是現(xiàn)在只要計(jì)算機(jī)可以描述出來這樣的形狀，我們就都可以打印。但是這里也有挑戰(zhàn)，大部分人無法設(shè)計(jì)，或者說無法通過計(jì)算機(jī)描述形狀，這仍然是一個(gè)很大的缺口。將來將會(huì)怎樣呢？人工智能在這個(gè)方面可以發(fā)揮作用，人工智能可以幫我們進(jìn)行設(shè)計(jì)，大家在家里可以進(jìn)行想象，你需要一個(gè)新的支架在墻上把支架裝上去，我們可以不在互聯(lián)網(wǎng)購買支架，我們可以找到打印機(jī)。這是我的墻，我需要這樣的支架幫助我支撐多重的東西。你通過相關(guān)的設(shè)計(jì)軟件幫助你進(jìn)行設(shè)計(jì)，這里你可以看到是一種或多或少實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)。材料的特性給你提供最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，我覺得這只是我們征程的起點(diǎn)。

　　第二個(gè)階段，創(chuàng)造新材料。大部分的3D材料不會(huì)去創(chuàng)造新材料，不過，可以把不同材料，按照不同的方式組合在一起，生產(chǎn)出新的材料。有一種3D打印出來的皮毛，非常精細(xì)非常軟?，F(xiàn)在可以想象一下我們能夠手工組裝這樣的東西，過去我們必須要進(jìn)行手工的設(shè)計(jì)，而現(xiàn)在我們就可以利用3D打印機(jī)打印出這樣的材料，有可選的空間和結(jié)構(gòu)。還有泡沫等。

　　第三階段，3D打印可以創(chuàng)造新的活動(dòng)材料和系統(tǒng)。不僅僅可以打印那些被動(dòng)的部件，還可以打印一體整合的系統(tǒng)。我們還是希望可以打印機(jī)器人，現(xiàn)在只是打印了機(jī)器人的身體，還沒有把電池還有線路打印出來。大家可以想象一下，有一天你需要一個(gè)新的搖控器，或者說一個(gè)新的手機(jī)，你的設(shè)備可以幫你把這些材料打印出來，把這些材料給它組裝，最后形成你想要的產(chǎn)品。

　　3D打印前景廣闊

　　我們真的希望將來我們能夠打印機(jī)器人。我們可以思考一下在遙遠(yuǎn)的將來，也許十年，三十年，五十年之后的機(jī)器人，不會(huì)有很多的組建組成，不會(huì)通過人類在桌面上設(shè)計(jì)，然后最終像傳統(tǒng)工程一樣組裝成機(jī)器人。將來的設(shè)備，它的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和制造是自動(dòng)產(chǎn)生，自動(dòng)完成的，最終所有這些材料和機(jī)器人的組成部分都是打印出來，同時(shí)組裝，同時(shí)完成。

　　比如說有人讓我們設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人，有四種可用的材料，材料可以延展，也可以被擠壓，從而來進(jìn)行設(shè)計(jì)。不同的機(jī)器人，可以選擇不同的系統(tǒng)，把幾百、幾萬個(gè)機(jī)器人組合在一起，通過一個(gè)基本的模擬器，它們不是人類設(shè)計(jì)出來的，它們是由機(jī)器智能設(shè)計(jì)出來，并最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)活動(dòng)。我們之前沒有談到如何使人工智能進(jìn)入機(jī)器人的體內(nèi)，這些機(jī)器人不是通過工程師編程，它們是自己進(jìn)行自行學(xué)習(xí)。它們可以隨著時(shí)間的發(fā)展，能夠漸漸地進(jìn)行自我學(xué)習(xí)?？傮w來講，現(xiàn)在很多人談3D打印機(jī)，可能它像是這樣一個(gè)比較高端的曲線。人們可能會(huì)談3D打印到底能如何往上發(fā)展，很快我們看到它會(huì)遭遇到逐漸下滑的一個(gè)狀況，最后會(huì)停留在中間的位置。很多人不斷地問我說，3D打印到底會(huì)不會(huì)消失，或者會(huì)不會(huì)最終不見。我可以告訴大家的是，我認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)會(huì)保留下來，因?yàn)橛幸恍┘夹g(shù)沒有按照這樣的上升曲線發(fā)展。有一些技術(shù)的本質(zhì)是指數(shù)性的增長，它們在不斷發(fā)展，不斷往前進(jìn)。我認(rèn)為3D打印就是這樣的技術(shù)之一，不斷與機(jī)器智能結(jié)合在一起，促進(jìn)我們不斷往前發(fā)展，使我們可以制造出一些更加有意思，更加復(fù)雜的東西。

　　為什么我這樣想？如果回顧大多數(shù)的工業(yè)革命，我們會(huì)看到有一定的共同點(diǎn)。大多數(shù)的工業(yè)革命都是在出現(xiàn)一些大障礙，或者大的事業(yè)需求的時(shí)候發(fā)生的。第一次的工業(yè)革命是隨著電力成本逐漸降為零，隨著在蒸汽機(jī)出現(xiàn)以后，電力變得便宜，出現(xiàn)了更多的創(chuàng)新。第二次工業(yè)革命是在計(jì)算的成本降為零的時(shí)候，在電子計(jì)算機(jī)真正引入之前，可能人們一個(gè)小時(shí)只能計(jì)算幾百個(gè)數(shù)字的，現(xiàn)在有了計(jì)算機(jī)可以一小時(shí)計(jì)算好幾十億的數(shù)字，這會(huì)造成這一項(xiàng)技術(shù)的指數(shù)性增長。第三次工業(yè)革命是當(dāng)通信成本下降的時(shí)候，幾十年之前不同地區(qū)之間進(jìn)行信息交流很慢而且很貴，現(xiàn)在這些信息可以非常安全、便宜地到達(dá)。3D打印是將制造的復(fù)雜性降為零，以前制造復(fù)雜的東西要求時(shí)間、規(guī)模和精力，現(xiàn)在有了3D打印這種復(fù)雜性是完全自由的，我們可以使用3D打印改變所有的東西。

　　（根據(jù)胡迪·利普森教授在百度百家的THE BIG TALK上的演講內(nèi)容整理而成）

　　康奈爾大學(xué)創(chuàng)意機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室主任 胡迪·利普森

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