2016年度十大發明：總有一款打動你
中國科技網 2016-06-12 01:21
[導讀]1989年面世的《回到未來2》告訴我們,我們將可以在牆上彈來彈去,或從地面漂浮起來上演追車大戰,而這些全靠一塊滑板就能實現。例如,公路和鐵路運輸因故中斷時, 3D印表機器人將可以協助打通一條交通線等。
2016年度十大發明：總有一款打動你
——《大眾科學》雜誌盤點本年度目前的創意發明（下）
創造吉尼斯紀錄的懸浮滑板Omni
最炫酷的私人飛機「女武神」
◀有史以來最快的3D印表機-M1 3D印表機
▶又萌又暖的家庭機器人吉寶（Jibo）
MX3D列印3D大橋的藝術化表現
本報記者 劉 霞 綜合外電
讓夢想照進現實——懸浮滑板「Omni」
發明人：來自加拿大蒙特婁的發明家亞歷山德魯·杜魯
公司：全懸浮滑板（Omni Hoverboards）
成熟度：3/5
1989年面世的《回到未來2》告訴我們，我們將可以在牆上彈來彈去，或從地面漂浮起來上演追車大戰，而這些全靠一塊滑板就能實現。
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得十分平靜，但一個像從《回到未來2》中飛出來的東西出現在水面上，打破了這種寧靜。亞歷山德魯·杜魯站在一個自製滑板上「飛」到了離水面16英尺（約合4.88米）高的地方。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。此後不久，金氏世界紀錄官方正式對此表示認可。杜魯說：「這個滑板可以給你其他機器無法提供的感覺，它無可比擬。」
杜魯是一名軟體工程師，在過去五年間一直致力於完善他稱之為「Omni」的飛行滑板設計。他最初做出的版本極其簡陋：一塊木頭綁在一個發動機和推進器上。而現在的版本經過其新公司「全懸浮滑板」和當地大學生的改進，已精良了不少。新款滑板由碳纖維製成，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。
杜魯和其研究團隊目前正在研製功能更強大、外形更漂亮也更安全的第二款樣本，並計劃2017年推出正式產品。他說：「很多人希望未來能用上懸浮滑板，我認為他們的美夢就要成真了。」
不過，Omni公司目前對該滑板上鋰電池過重表示擔憂，他們打算以後用燃料發動機代替。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，有朝一日人類是可以像阿拉丁一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
公司：美國民營飛機製造商深藍色（Cobalt）
成熟度：5/5
私人飛機已成為富豪們的標配，但長期以來，私人飛機的設計大同小異，不像豪車那樣令人眼花繚亂，因此他們的選擇並不太多。或許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」「私人機中的戰鬥機」——「女武神」。它不僅設計酷炫、「顏值」超高，同時還擁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」不僅漂亮，而且未來感十足。勞瑞坦言，自己在設計時充分考慮到了美學問題。他解釋說：「機體前部外凸，後部內收，兩者結合之處有個連接點。」
勞瑞並非經典車迷，但在決定「重塑」私人飛機時，還是將目光投向了豪華汽車及其設計美學，希望從中尋找靈感。他說：「我主要看了瑪莎拉蒂和奔馳，從它們身上得到啟發，逐漸孕育出概念和想法。」一個例子就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，可以為駕駛員提供多達320度的視角，也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，勞瑞還希望「女武神」節能、高效、便於操縱，因此，他借鑑戰鬥機的設計，讓機翼採用鴨式布局。這種在主機翼前再設置一個小副翼的好處很明顯：可大幅提高飛機操控度之餘，還能和主機翼形成耦合效應，為飛機提供額外的升力。「女武神」操作非常簡單，勞瑞說：「就像駕駛汽車一樣。」
「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，而且能夠通過加氧維持高空飛行的速度。得益於出色外形和動力設計，其飛行速度最高可達483千米/小時，比一般單螺旋槳飛機快；航程為1931千米，同時消耗的燃料更少。
勞瑞的「深藍色」公司打算最早於今年年底開始接受用戶對實驗版 「女武神X（Valkyrie X）」的預訂，並於2017年中推出消費者版本Co50 Valkyrie。這兩款飛機在配置上沒有太大差別，只是Co50得到的認證更多一些，能在更多的國家飛行，因此售價也更昂貴。
誰都嚮往在天空自由飛翔，但前提是你得有錢。「女武神」和普通人之間唯一隔著的，是75萬美元的價格。勞瑞認為，這一定價只比同級私人飛機貴一點兒，相當合理。他說：「造這樣一架飛機不容易，『女武神』誕生之前，市面上的私人飛機既沒有吸引力，又沒有操作樂趣。」
迄今最快的3D印表機——M1 3D印表機
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
公司：碳（Carbon）
成熟度：5/5
2015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列印革命，他只用6分多鐘，就列印出了一個手掌大小的網格球體，而過去列印出這樣一個球體一般需要幾個小時。
創辦多家企業的西莫內在博士後亞歷克斯·葉爾莫什金幫助下，發明了這一快速三維列印方法。他們沒有用現有的常規技術，而是從電影《終結者》里液態金屬機器人T-1000那裡獲得靈感。
就像那個虛擬機器人一樣，他們發明的M1印表機從液體樹脂中「長出」固體——利用「連續液體介面生產（CLIP）」技術，使用紫外線和氧氣「雕琢」樹脂。結果非常成功，與傳統3D列印相比，M1的列印速度提高了25到100倍。它也能處理更多材料，包括所有聚合物。與傳統分層印表機相比，連續液體介面生產技術的解析度更高，非常適合商業定製。
西莫內這樣介紹這一技術：「通過重新思考3D列印的整個過程及其背後的化學物理原理，我們研發了一項新技術，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月的報道中指出，這種3D列印技術使物體可以產生於液態介質，而非像過去25年所使用的層層列印，它代表了3D列印的一種新方式，開啟了創新應用領域，不僅包括健康保健和醫療，也包括汽車和航空等重大行業。
現在，西莫內與化學家艾德·薩穆爾斯基共同創辦的「碳」公司，正在與寶馬汽車、強生等公司合作測試其產品。
貼心的機器人夥伴——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
公司：吉寶（Jibo）
成熟度：5/5
還在孩提時代時，辛西婭·布雷澤爾就特別喜歡《星球大戰》系列電影中機智、勇敢而又魯莽的宇航技工機器人「R2-D2」及其機器人同伴C-3PO，因為它們不僅像人們期望的那樣功能強大，還特別人性化。布雷澤爾說：「這些機器人在很多方面是完全成熟的角色，他們會關心人。我認為，它真正激發了我的想像力。」
幾十年後，作為麻省理工學院社會型機器人專家，布雷澤爾決定給一個真正的助手機器人注入同樣的人性魅力。在發明夥伴喬森納·羅斯、法達達·法瑞狄、安迪·阿特金斯、瑞奇·桑德伍斯基和托德·派克的幫助下，她創建了一家吉寶公司，在網上發起了眾籌活動。功夫不負有心人，如今，她的作品——又萌又暖的機器人吉寶（Jibo）已經準備就緒，要跟主人們見面了。與之前的機器人主要用於教育和醫療不同，Jibo專為家庭用戶使用，布雷澤爾希望用戶會發現機器人產品有趣和友好的一面並成為家庭的一員。
和許多優秀的人工智慧助手一樣，Jibo可以接電話、發出提醒。它「體重」7.6磅（約3.45公斤），身高約1英尺（0.3米），可以識別人臉，熟悉並適應家庭成員的習慣愛好，還可以根據你的情緒講你喜歡的睡前故事，或按你的要求給你拍張照片，在廚房教你做菜等。
Jibo內置的360°麥克風和語音處理系統，可以讓家庭成員在房間的任意位置與機器人交流。它還可以通過圖像、聲音和肢體運動與小孩互動，在逗小孩高興的同時，豐富小孩的知識。
那些在最初的眾籌活動中多掏了100美元的人，可以得到一個研發版的Jibo（標準的家庭版，售價499美元），而且在今年夏天售貨之後，他們還可以不停往指令表里添加新內容。
布雷澤爾表示，與其他家庭機器人（比如亞馬遜的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控制設備，同時包含一位名叫Alexa的語音助理。布雷澤爾說：「Alexa的出現證明，我們在創新家庭科技的體驗方面還有很大空間。但是，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，也能帶來個人化的關注感。」
能列印橋樑的機器人——多軸3D列印MX3D
發明人：蒂姆·古特詹斯、約里斯·拉曼、蓋斯·范·德-費爾登
公司：MX3D
成熟度：3/5
過去12年里，位於荷蘭阿姆斯特丹的約里斯·拉曼實驗室進行了很多實驗性家具和藝術品設計。為了獲得更富有創意的設計，拉曼及其合伙人很早就引入了3D列印。儘管如此，現有的3D印表機無法製造出那些較大型的設計，於是，該團隊乾脆研製出了自己的3D列印系統：多軸3D列印（MX3D）。「幹嘛不製造出一款工業機器人，給它裝上先進的焊接機，看看它能幹些什麼？」約里斯·拉曼實驗室及其附屬研發公司MX3D的首席技術官蒂姆·古特詹斯說。
該研究團隊首先研製了控制工業機械臂的軟體，然後裝配擠壓機——3D印表機「吐出」材料的那個部分，接著使用銅和鋁進行列印。大部分3D印表機將擠壓機裝到一個框架上，並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機器人，可以和被列印結構一起運動或圍繞它行動，從而列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，該研究團隊腦洞大開，決定在擁有165條運河的阿姆斯特丹列印出一個能夠使用的鋼鐵大橋。他們希望藉助這一活動證明這一技術的潛能，同時給人們更多啟發。
據悉，他們計劃於2017年將設計好的建築用3D印表機器人運送到阿姆斯特丹運河的邊緣。然後，只要啟動機器離開，3D印表機器人將從橋的一側開工，向另一側逐步推進。兩個月後，一座鋼鐵大橋將會出現在水面上。屆時，機器人將使用鋼材進行列印，焊接溫度達1500攝氏度，因此，最終建成的大橋堅固程度是可靠的。
假如這座大橋如期建成，那麼將可借鑑此方法開發出更多3D應用。例如，公路和鐵路運輸因故中斷時，3D印表機器人將可以協助打通一條交通線等。