利普森：3D打印会颠覆你的行业

　　下面一位分享的嘉宾是Hod
Lipson，他有一本著作《3D打印：从想象到现实》，这本书可以说是在中国每一个对3D打印有兴趣的朋友都要研读，引发了3D打印之火，为什么很多人说成第四次革命，因为它把制造能力或者说权利，从大机构，大公司，大企业手里拿回来，分给了每一个个体。这个权利只是分到个人为止吗，不一定。如果机器也具有了3D打印的能力，它会做一些什么？

　　这就是今天Hod
Lipson要和我们讲的，欢迎Hod
Lipson教授。

　　Hod
Lipson教授很谦虚地说，《3D打印：从想象到现实》其实是他夫人写的，而他只负责提供一些数据和思想，但他的夫人负责让它故事化、喜剧化和冲突化，可以让我们读者以一个更美好的形式去理解这些东西，所以说咱们在座的作者都得好好地听一下教授的分享，一会儿有问题的话积极地提。在座的都是您最喜欢的科技作者，希望您给他们很好的分享。

　　Hod
Lipson：我谢谢百度组织这次活动，邀请我来给大家进行一个讲座。今天我想给大家讲讲关于制造方面的问题，具体的是关于我认为接下来的几十年会改变我们生活的一件事，这里讲的就是制造单一化到来。我们作为人类，痴迷于制造东西，几千年前的早期人类制造工具，千年之后，人们现在制造一些东西的方式和之前有一些相近，只是使用了更加复杂的材料，更多的部件，把这些部件制成一些系统或者产品。

　　可能在一百年之前开始，我们制造工具的速度越来越快，现在我们的制造方式没有太大的变化，现在我们的工具比之前更好，但是我们在设计和制作东西方面的能力有限，我们现在可以制造的东西是通过我们的想象所实现。现在就算是我们可以设计很多东西，但我们的制造能力比起自然的制作能力还差很远，特别是在一些物体的复杂度方面。这里非常简单的一个例子就是一个门闩，我们的媒体都在使用，它使用一些非常简单的东西。比在自然制造出的一些轴状的地方，有自然润滑的功能等等，这些是我们没有办法制造和设计的。为什么有这样的情况？为什么我们人造的机器、设计，尽管它们已经经历了多年的改善还是没有办法能够追赶自然的步伐呢？我觉得其中一个原因就是在千年以来，我们设计东西都是通过一些简单的部件把它变成结构，某种程度没有规模，越想生产很多的产品，需要的部件就越多。你要花能力把这些部件结合在一起的精力就需要更多，所以这就使得部件更加重要，所以投入更多的精力，需要更多的技巧和钱去制造。这点和自然在制造东西时很不一样，因为它们通过所有的部件同时完成制造，这就是一个要变化的地方。

　　新的制造业技术，像是3D打印，使得我们第一次可以通过把所有部件组合在一起制造一些非常复杂的东西，这是一个最大的变化。今天所有人可以使用打印机，打印出这样的一个物体。这个问题是大多数人在几年前没有办法做到的，现在可以让大家用任何一种材料制造出来。这个东西也是在几年以前刚刚能够制造出来的。我们如果想制作这样一个产品，或者在这样一个部件上增加几个刀片，现在只需要打印就可以完成，复杂性没有增加。如果我们能够把多种材料结合在一起，就可以制造出这样一些产品。它可以使用机器人的手臂来制作出这样的物体，而且它不需要进行组装，不需要进行工业部件的生产。当我们能够把多种材料结合在一起制造出一些新材料，将更令人振奋，这是我们未来的前景。这些新的能力，就是我们对东西的制造能力如何与我们的人工智能结合在一起，人工智能的工具可以让我们对这些物体进行自动设计。这种方法比之前更好、更优化，而且它比任何最优秀的设计师都设计得好。人工智能过去把设计物体，以及3D打印之类的制造结合在一起，可以使得这些物体通过使用多种物体共同制造的方法从零生产出来，最终可以实现制造的单极化。我们可以生产更多更好的产品，设计出更好的设计，能够在未来给我们带来更好的机器，这是我们的一个愿景。

　　我们往后退一步，谈一下技术本身如何实现，我们如何才能使世界有所不同。3D打印机大家可能已经看到过很多，现在我们有一些小的打印机是有多种规格的，可以来打印出很多东西。甚至可以通过打印的这些材料逐层堆起来形成，比如塑料或者金属。大家可能都见过这种类型的消费产品级的打印机，非常小的规模，我们知道有非常多类似的技术，类似的机器。技术已经存在了30多年的时间，它是83年时候形成的概念，现在的3D打印概念比当时进步很多，而当时的情况是，大多数的职业都处在比较稳定的发展阶段，当时没有人关注3D打印。近期3-5年的时间里，这一技术腾飞，所有人在讨论3D打印。这里稍微介绍一下我自己的背景，我对3D打印感兴趣，是因为我想制造一些机器人，希望制造出的机器人能够更加的智能，希望它和人一样做事情。很多人设计机器人的时候是把部件组合在一起，他们是针对这些部件对机器人进行工程化。现在想采取不同的方式，我们想做的是使用设计之母来设计，我们使用就是进化论。希望能够来育种，实现机器人的育种，把所有机器人的一些骨骼或者是一些电线，使用演进的方式，通过一个简单、基本的模拟器，把这些东西放在一起来制造出一些机器人。一开始我们进行随机的组件，结果证实这是不行的。我们后来不断进行尝试，最终发现有一些部件可以通过某种方式组合在一起，能够产生出一些像手掌一样的部分，后来可以制作更多的机器人。我们生产出很多的机器人，选择出一些比较好的，我们对这些机器人做一些改善，对一些基本的模拟器可以进行不断的、非常快速的设计。

　　几分钟的时间就可以制作出来，现在可以看到在这个过程中，机器人诞生。我们可能有百万个不同的机器人，这些点都是一些机器人，可以看到现在所处的，从左边到右边的演变，可以看到机器人的速度，纵向发展在开始的时候机器人发展速度没有很快，速度是0，经过几百万代以后它们的速度越来越快。最后我们可以获得的机器人可以爬行，这些机器人它们在四处爬行。右手边看起来是智能的设计，因为它可以做一些对称的结构，可以往前爬行，我们也使用3D打印机来制造这种类型的机器人，这里大家可以看到这两个机器人可以一起在地面上爬行。当我们看这些机器人的时候，你必须要记得它们不是设计出来的，它不是由工程师坐在桌面上进行设计的，它们是自动设计出来的，而且可以自动制造出来。在这样一个3D过程中我们实现这种演进，我们更近地看一下机器人，它们整个机体是怎么设计出来。这是2000年的时候，差不多5年以前的样子，你可以看一下机器人，它们机体的打印，它们的线路，所有的部件都是通过这种方式来制造的。我们如果能够来打印所有的东西，那将是多么的伟大，比如电池、电线，甚至是微处理器，甚至是算法，所有的都可以打印出来，我们可以实现设计自动化，可以使设计师能够有自由设计出一些新的机器人，这是我们没有办法想象的。应该说在2000年之初我们的打印机还是比较贵，打印机它们大多数都是不能允许被改变一些材料，可能有一些能够改变材料，但是却很难来使用这样的一些制造技术，所以我们想坐下来创造我们第一代的打印机，这是当时我们一个开源的打印机。这是十年以前，2006年的时候，这是一个开源的打印机，所有的蓝图和代码都可以下载。打印机有意思的一点就是可以采取多种材料进行打印，我们可以看到有来自英国，有很多的开源系统的演进，开源的一些消费者级别的打印机的出现。

　　之后，突然一下打印机的价格开始下滑，开源的打印机出现以后，你可以用越来越便宜的价格购买这些打印机，低于一千美元就可以买到，所有人都可以买得起这样的打印机。现在大家对3D打印的概念很熟悉，因为有了这些开源的3D打印机以后，可以加深创造技术的意识程度。过去大家不了解这个技术，现在大家都了解，现在有越来越多的消费者级的打印机，它可以拓展到一些工业级的打印机，数目在不断往上增长，引起人们关注。另外一点，是材料范围的拓展。重新回到2000年，我们可以打印的唯一材料就是塑料，这是比较软的塑料，可以打印一些非常高分辨率的一些部件，但不是非常的硬。实际上这些材料如果来生产一些物理部件也是比较困难，现在基本上可以用任何材料进行打印。你可以用一些钛金属进行打印，可以打印一些功能性的部件。甚至可以用陶瓷进行打印，你可以用木头、玻璃、水泥、纸来进行打印。你可以来打印沙子，对很多材料进行打印，甚至可以用知识来进行打印，甚至黄金都可以打印。所以这样一个材料方面的拓展，也是真正地革新了我们的3D打印行业，甚至可以打印任何规格。可以有这种桌面级别，甚至有办法打印一些微级别。这些材料可能只有一颗沙那么大，可以打印建筑级别，可以打印出一些建筑级别的物体。比如整个建筑结构可以在很短的时间内打印出来，现在的应用级别在不断上升，可以进入到任何一个领域，所以我对3D打印感兴趣是因为它和机器人密切相关。

　　我们在设计机器人时可以看到打印出来的机器人，它们都是使用3D打印机打印出来的，使我们可以完全不用顾及太多的东西，这里是一个机器人，它是一次性打印出来。你可以看到整个机器人，它所有的机制，所有的内部部件都是一次性打印，所以我们可以把电机装进去，整个机制都是预装打印。我们可以打印一些灯，可以看到是一个3D带翅膀的打印机，可以到处飞行，它是90秒速度的飞行，所有的电池等等都是打印出来的。

　　在机器人之前我还想让大家记住一点，无论你感兴趣的领域是哪一个部分，整个行业都会由3D打印影响，因为现在所有的东西，任何的一个地方都受到影响，比如在教育、艺术、珠宝设计。我们有一个学生几周之前设计的这些东西，下面我希望让大家来继续的思考，到底还有哪一些东西可以打印。你可以看到这是一个什么东西？这是一个可以使芭蕾舞者舞蹈时更舒适的东西。所以可以看到任何领域都可以看到这个技术的进入，可以使人们打印更加复杂的东西，不需要用老的办法来设计、组装。比如这里是一个3D打印出来的膝盖，是使用活细胞进行打印，可以通过三个月的孵化，最后可以打印成一个真正的身体部件。我相信在三年的时间内可以看到生物打印的临床应用，可以打印很多东西，谈到的不光是关于塑料，不光是关于其它的一些，比如说金属等等。这是非常令人振奋的一项打印，这是3D打印出来的饼干，它看起来好像是这样的一个形状，把它切成两段的话就是这样的一个形状。我们还可以进行食物营养控制，可以进行食谱规划，非常有意思。这是几个月之前帮纽约时报打印出来的披萨，可以看到它的形状，这些碟子也是打印出来的。

　　我写过3D打印方面的书籍，我们访问了一些美国人，我们听过很多的故事是关于这个技术是如何来进行使用的。尽管我们与很多的人进行了交流，他们最后讲到3D打印都会回到重新的原因，很多人使用这样的技术在不同的应用中，最后他们都会有一种同样的驱动力。我想和大家分享一下动机，你可以看到所有的这些因素，所有的这种颠覆，最后都是会影响到你关心的，你感兴趣的一个领域，3D打印会革新你的行业。

　　第一个颠覆，这也是一种很好的独特性，存在着一种随意的复杂性，它是什么意思？它代表你打印左边的物体，它的成本和打印右边物体的成本是一样的，做出的努力是一样的，花的钱也是一样的，需要的技能还是一样的。一个物体它的形状复杂与否不是很重要，如果我打印一个盒子和打印一个非常复杂的物体所花的时间和成本都是一样的，这里有一个孔的话成本会便宜，加一些边，把我的名字刻上去会更加便宜。把一些复杂性增加到形状当中并不会提高你所花的时间和努力，不会增加金钱，不会增加费用。在人类的历史上我们如果去生产更加复杂的东西，总是需要更多的技能，需要花更多的钱。但是现在不一样了，大家可以看到随意的复杂性，这是一个空中设备的组件，大家可以看到背部还有前部是怎么制造的，前面的部件和后面的部件都是一样的，但重量是后面重量的一半。飞机利用这个部件重量降低会带来很大的变化，复杂性可以随意的实现。这里有很多其它的生产技术，比如说CNC也可以打印出来这样的形状，如果你要打印和生产更加复杂的结构，成本会上升。现在波音还有空客，它们都在考虑利用3D打印飞机组件使将来飞机变得更好。

　　第二个颠覆，另外一个颠覆就是品种上的随意，生产技术有规模经济性，生产的越多就越便宜。在3D打印当中打印30个、50个不同的品种，成本上时没有改变的，你推出品种的多样性，成本不会上升，这不是说打印是免费的，只是说打印不同的品种，它的成本没有上升。一个很好的例子，我可以想出的例子就是这个，这里大家可以看牙齿的矫正器是打印出来的，是透明的，你可以戴这样的牙齿矫正器。有六万个打印的设备，每天而不是一年，一天可以打印六万个，每一个牙齿的装备都是不一样的。我们必须利用3D打印机打印出这么多品种的东西，其它的技术是无法这样做的。有时候人们问我，什么时候3D打印机会和批量打印达到同样的效益？这样的问题问的是不对的，真正的问题应该是说，这里存在着什么样的真正的机会，在什么时候3D打印机可以帮我们带来随意的品种和随意的复杂性。

　　第三个颠覆，无需装备，这可以降低复杂性。你看大部分产品的成本，大部分的成本都是涉及到劳动力的组装成本，不是零部件本身的成本，而是劳动手工组装的成本，而我们通过进行3D打印可以降低人工组装成本。大家看这是燃油喷射装置，不是GE公司在开发的燃油喷射器。GE，通用电器推出的引擎会把20个零件可以装在一个里面，这可以提高它的使用寿命，而且它的性能更好，可以减少人工失误。我们在讲打印一些真正的东西，这些东西对我们将来的生活会有着巨大的影响，我们不是进行组装零件，而是直接打印出一个整体。

　　第四，零间隔的时间，指的是从最开始生产一直到批量生产的时间。我们总是想去减少间隔时间，可以把间隔时间降到零，我们可以获得更好的经济效益。很多的学生他们都进行了很多重复，他们一夜之间就可以进行很多重复，生产出的东西是其它方式都无法生产出来的。而且其它公司也可以进行很多创新，我的学生一夜之间又可以进行数十个创新，可以进行预装，间隔的时间非常短。

　　第五，零限制。人们现在利用一种非常激动人心的方式进行产品的生产，并不是意味着复杂是免费的。我的意思是说可以打印一些非常复杂的东西，除了3D打印机以外，其它的方式无法生产出这样复杂的东西。你知道它的几何形状是没有限制可以随意设计，可能很少有人可以猜出来这些东西是什么，这是钛金生产的一种鼻子的移植物，没有其它的方式可以生产出这样的东西，不管是随意还是非随意的。

　　第六，零技术制造，这是非常激动人心的。这些孩子，你知道小学的学生他们可以在课堂上生产这些东西，制造这些东西，而且他们不需要接受任何的培训。很多人都可以利用3D打印机生产飞机的零部件，而它们不需要获得生产和制造方面的技能培训。因此，在这里存在很多的教育机会，你知道这些制造者他们可以更加快速地创新，他们不需要获得额外的培训。这些人他们可以去生产一些他们本来不能生产的东西，甚至孩子可以打印枪支，我们需要考虑一下这个问题，考虑一下它的安全问题。

　　第七，轻便手提制造工具，移动的。这样的打印机大家可以轻便的手提，像一些造型机一样。这样的设备无法手提，刚才的3D打印机可以轻松的手提，新技术会颠覆我们何时何地生产东西，会颠覆供应链，也会颠覆我们的分销网。现在所谈的是真正的批量生产，这样的零部件可以很快地生产出来，配送给你们，这是一种分布式的制造，是以前没有遇到过的。

　　第八，生产废料少，尤其是金属，塑料不是如此。金属方面，我们生产的时候产生的废料很有限，在过去进行金属生产的时候有大量的废弃料，我们现在只利用我们可以利用的材料。这是西北工业大学生产出来的一个设备，实际上它是一种涡轮机，涡轮机的打印没有太多的废料。

　　第九，无限的材料色度，大家可以把一些最基本的色料组装在一起产生出新的颜色。就像把不同的材料放在一起产生出新的材料一样。这是一个3D打印的心脏的阀，同时打印出来是一个心脏的瓣膜，我们现在真的可以追赶上大自然，我们可以同时打印不同的细胞，这些物体可以自己生长，可以和自然生产出来的东西一样。

　　第十，可以精准重复，这是非常激动人心的，我们可以快速地进行创新。大家可以看到，这是一个精准的重复，在左边和右边这两个东西它的重复是完全一样，一模一样。还有很多人可能会担心知识产权的问题，因为有一些物体可能是被复制的。现在所有这一切都已经发生，我们接下来发展的轨迹应该是怎样的呢？我给大家讲三个阶段，很多人觉得也许现在是处于技术峰值顶端，将来会感到失望。但是我觉得我们现在只是处于一个颠覆性征程的起点，现在我们可能是处于技术发展第一阶段的末端，这三个阶段有哪些呢？

　　第一个阶段，我们可以很自由的创造新形状。通过计算机描述出来的任何一个形状，我们都可以打印出来，这在人类的历史上是一个巨大的突破。过去可以想象很多的形状，但是生产不出来，因为这些形状太复杂，需要太多的技能，也需要太多的资源还有时间。但是现在只要计算机可以描述出来这样的形状，我们就都可以打印，这是一个非常棒的自由。但是这里有挑战，大部分人无法设计，或者说无法通过计算机描述形状，这仍然是一个很大的缺口。将来将会怎样呢？人工智能在这个方面可以发挥作用，人工智能可以帮我们进行设计，大家在家里可以进行想象，你需要一个新的支架在墙上把支架装上去，我们可以不在互联网购买支架，我们可以找到打印机。然后说我有这样的量，我需要把支架给它匹配进去，这是我的墙，我需要这样的支架帮助我支撑多重的东西。你通过相关的设计软件帮助你进行设计，这里你可以看到是一种或多或少实时的设计，是AI的设计。材料的特性给你提供最优化的设计，它非常快，更快，更好，比大部分的工程师所做的都更好，这只是我们征程的起点。你可以说，哎呀，我改变了我的想法，我希望这个领域是开放的，希望这块有一个孔，可以放电缆。AI可以重新设计你的想法，这里没有工程师坐下来帮助你设计这个支架，然后在网上卖。我们是通过一个设备帮助你进行设计，然后进行批量的生产，我们现在可以现场基于大家的需求自动地进行设计和打印，这是一种最优化的设计，比你从任何其它工程师那里获得的设计都更好，现在这样的情况已经发生了。

　　第二个阶段，我们会看到有越来越多的趋势，我们可以去创造新的材料，利用3D打印机创造新的材料。大部分的3D材料现在不会去创造新材料，你把一些基础材料，比如说塑料放进来，但实际上可以把不同材料，按照不同的方式组合在一起，生产出新的材料来。大家可以看左边的图像，看起来像是灰色的影子，这些灰色的影子是由一种黑色的墨产生的，可以产生不同的黑色背景。3D打印机有随意的复杂性，现在可以生产出新的材料，这样的材料是非常软的。有这样一种崭新模式，这是三维打印钛的网格，这种新的材料比以前天然的材料更加灵活。我们现在可以有随意的复杂性，我们可以打印一些绝缘的材料。这是一种3D打印出来的皮毛，非常精细非常软，这是打印出来。现在可以想象一下我们能够手工组装这样的东西，过去我们必须要进行手工的设计，而现在我们就可以利用3D打印机打印出这样的材料，有可选的空间和结构。还有泡沫等等，这样的一种泡沫的财来，我们在实验室中偶然发现，有一个学生是用塑料打印，但打印机离打印床的距离有点远。比如你把一些材料放进去，有一些材料可能会旋转，最终我们生产出了这样有不同密度的泡沫。

　　第三阶段，对我来说最激动人心的就是3D打印可以帮助我们创造新的活动材料和系统。不仅仅帮助你打印那些被动的部件，比如说打印奶酪，可以打印一体整合的系统，这是非常激动人心的。我说希望可以打印机器人，我们现在还是希望可以打印机器人，我们只是打印了机器人的身体，我们还是希望把电池还有这些线路可以打印出来，这可以看出来打印的线路，这是塑料内部的线路可以打印出来，这是电池也可以打印出来，这个电池的电量和传统电池的电量一样，因此我们可以打印电池。我们不受限于长宽高，我们可以打印任何形状的电池，可以打造人造的鸡肉。这是一个能够播放音乐的扩音器，可以打印里面的词，还有线路等等，它是100%的3D打印机打印出来的消费者电子产品。这是最近打印出来的产品，是一个遥控的设备，是当打印机在打印的时候对这些零部件进行了组装，大家可以想象一下，有一天你需要一个新的摇控器，或者说一个新的手机，你的设备可以帮你把这些材料打印出来，把这些材料给它组装，最后形成你想要的产品。

　　再看一下机器人，我们真的希望将来我们能够打印机器人，我们希望这样一个机器人能够像打印机一样，能够运动，里面能有电池，我想我们将来打印出来的机器人不是这样的。我们可以思考一下在遥远的将来，也许十年，三十年，五十年之后机器人不会是这样的，不会有很多的组建组成，一些人他们在桌面上设计，然后最终像传统工程一样组装成机器人，不会这样。将来的设备，它的设计生产和制造是自动产生，自动完成的，最终所有这些材料和机器人的组成部分都是打印出来，同时组装，同时完成。

　　比如说我们来设计这样的东西，有人让我们设计一个机器人，你想有四种可用的材料，这些材料他们可以延展，可以被挤压，从而来进行设计，这是我们AI可以设计出来的。可以看到有不同的机器人，可以选择一些不同的系统，把几百、几万个机器人组合在一起，通过一个基本的模拟器，你可以看到非常多有意思的机器人，它们不是设计出来的，不是人类设计出来的，它们是由机器智能设计出来，它们最终可以实现自动活动。这些机器人可以设计机器人，这些机器人可以进行机器人的设计，所有的东西都是我们可以来逐渐发展起来的。这里的机器人是被打印出来的，举了一个机器人的例子，它的打印。你可以看到这些部件如何在一段时间里制造出来，24小时的时间里。这是另外一个例子，这也是一个机器人的打印过程，就是从打印机里出来的，所有的这些部件可以同时用预装的方式进行打印，它们可以进行自我学习。我们之前没有谈到如何使人工智能进入机器人的体内，这些机器人不是通过工程师编程，它们是自己进行自行学习。它们可以随着时间的发展，它们能够渐渐地进行自我学习。总体来讲，现在很多人谈3D打印机，可能它像是这样一个比较高端的曲线，它可能一直在往上走。人们可能一直在谈上升的曲线，人们可能会谈3D打印到底能如何往上发展，很快我们看到它会遭遇到逐渐往下下滑的一个位置，最后会停留在中间的位置。很多人不断地问我说，3D打印到底会不会消失，或者会不会最终不见。我可以告诉大家的是，我认为这项技术会保留下来，因为有一些技术没有按照这样的上升曲线发展。有一些技术的本质是指数性的增长，它们在不断发展，不断往前进。我认为3D打印就是这样的技术之一，不断与机器智能结合在一起，促进我们不断往前发展，使我们可以制造出一些更加有意思，更加复杂的东西。

　　为什么我这样想？如果回顾大多数的工业革命，我们会看到有一定的共同点。大多数的工业革命都是在出现一些有大障碍，或者大的事业需求的时候。第一次的工业革命是随着电力成本逐渐降为零，当蒸汽机出现的时候，当时电力是非常便宜的，在这之前每一千瓦时的电力非常贵。随着在蒸汽机出现以后，电力变得便宜，出现了更多的创新。比如交通等等，没有人谈到工业革命作为这样一个上升曲线，但实现了指数性的增长。第二次工业革命是在计算的成本降为零的时候，在电子计算机真正引入之前，可能人们一个小时只能计算几百个数字的，现在有了计算机可以一小时计算好几十亿的数字，这会造成这一项技术的指数性增长一直保留到现在。第三次工业革命是当通信成本下降的时候，几十年之前不同地区之间进行信息交流很慢而且很贵，现在的几GB数据不用担心把这个数据发在哪儿，可以非常安全、便宜地到达。3D打印是将制造的复杂性降为零，现在制造复杂的东西要求时间、规模和精力，现在有了3D打印这种复杂性是完全自由的，我们可以使用3D打印改变所有的东西，谢谢大家。

　　阳淼：非常感谢Hod
Lipson精彩的分享，什么可以繁殖自我呢？最近有一部电影大家很关注《超体》，里面有两个方面，第一个是传承知识，第二个是繁衍自我。王博士说机器怎么传播知识，Hod
Lipson说机器怎么繁衍自我。男人繁衍自我找一个女人，机器人需要繁衍自我需要找3D打印机，感谢Hod
Lipson的精彩分享。