编者按:本文来自微信大众号“硅谷洞悉”(ID:guigudiyixian),作者:Norah,36氪经授权发布。
未来的国际,现已没有人运用智能手机,手上贴的一块电子皮肤将满意你对智能设备的一切需求。
每天早上,电子皮肤代替闹铃将你唤醒。你在刷牙的时分向电子皮肤宣布需求,厨房主动预备早餐。大脑和眼部安装了电子传感器,你用思维传递电子操控传感器开灯关灯,再用意念经过物联网挪开前方挡道的椅子。
吃完早餐,你想了想叫了一架直升飞机去上班。直升机抵达开会的大楼,眼部传感器衔接VR告知你接下来怎么走,不需求走弯路。
你在会场做讲演,在场的听众经过大脑传感器传达对你所讲演内容的爱好,头顶灯的色彩反响他们的心情,而你能够随时依据观众的即时反应调整自己的讲演节奏。
小探今日并没有改行写科幻小说,以上这一段是小探在高山大学2019级秋季班硅谷斯坦福之行,在化学工程明星科学家鲍哲南教授的课上听到鲍教授对未来的斗胆想象。
(鲍哲南教授,版权归于原作者)
鲍教授现执教于斯坦福大学化学工程学院, 主攻柔性电子资料,2015年被尖端学术科研刊物《天然》杂志列为“对全球科学界发生严重影响的年度十大人物”,2017年联合国教科文组织评其为“国际出色女科学家”。
鲍教授本月在Nature Electronics杂志最新宣布的科研文章,描绘了她在斯坦福实验室最新的研讨效果 - 可穿戴无线皮肤传感器BodyNet。在高山大学硅谷站课堂上,鲍教授给同学们同享了今日,小探就来带咱们了解一下鲍教授实验室最新发布的效果,以及全球顶尖实验室在柔性电子范畴的科研前沿。
(手腕上的电子皮肤将脉冲读数发送至衣服上的接收器。图片来历:斯坦福官网Bao Lab)
鲍哲南教授最新科研效果 - BodyNet
鲍教授介绍,BodyNet的形状十分小,能够像一张小创可贴相同贴在患者需求观测的皮肤外表,便于运用。它将首要被用在医疗方面,如监测患有睡觉妨碍的患者夜间睡觉质量,呼吸心跳肌肉等体现;或长时间观测心脏病患者日常日子中的心脏体现。
BodyNet传感器不需求电池,作业原理相似于ID卡:运用无线射频辨认技能RFID,从服装接收器吸收能量,为传感器供电,然后从皮肤读取数据并发送回接收器。鲍教授团队的方针是开发穿戴舒适,能够跟着皮肤拉伸或缩短,而且不需求电池或刚性电路的资料。
(用金属墨水将天线和传感器丝网印刷到可延展资料上,该贴纸规划用于粘附于皮肤外表以盯梢脉息和其他健康数值。图片来历:斯坦福官网Bao Lab)
她的实验室也在研制新传感器检测皮肤的汗液或其他分泌物,并盯梢体温文压力等变量。她期望发明一系列能够贴在皮肤上的无线传感器,协作智能设备同享各种健康方针。
文章最开端鲍教授叙述的片段,是她和斯坦福大学Bill Burnett教授一同想象的未来场景。后者现在任教于机械工程学院规划方向,曾领导苹果产品规划团队,著有热销作品《做自己的生命规划师》。
(Burnett教授作品,截图自豆瓣)
鲍教授提及,有时分科学家们以为自己在实验室发明的东西十分好,但商场纷歧定会承受。所以产品必定要对顾客有用,或是在已有产品的功能上加新功能。
她和Burnett教授想象,未来电子皮肤的运用场景,能够使运用者接触东西时不只要触觉感触,也能够有即时数据剖析,比方说知道外表上是否有任何细菌;或许说对接触的前史有记载;乃至能够经过用户手部的颤动,猜测用户的变老体现等。能够运用户才能进步的运用才是商场会承受的运用。这也是他们考虑将来的开发思路。
在用户习气调研方面,Burnett教授特别提及应该不只仅采访普通用户,更应采访的是最早有或许运用抢先技能,思维最为超前的人。比方美国视频游戏开发者Zoe Quinn曾在自己手掌的拇指和食指之间植入了一枚NFC芯片,以探究开发操控手机和游戏新的或许性。
时代周刊早在2014年9月一篇叙述Apple Watch的文章Never Offline就详细描绘并想象了未来可穿戴技能对人类日子的改动。现在科学技能正一步一步使人们对未来日子的想象照进实际。可是现在从实验室效果转化为实际日子中的每日运用的产品,未来有无数种或许,但仍然有很长的路要走。
(图片来历:TIME)
柔性电子范畴,全球其他科研实验室的方向和效果怎么?
鲍教授介绍,在柔性电子范畴全球抢先的三个实验室别离坐落:斯坦福大学、美国西北大学和东京大学。尽管咱们行进的研讨办法不太相同,可是期望到达的方针都是共同的。巧的是,三个实验室的科学家早年都来自贝尔实验室。贝尔实验室可谓是柔性电子资料的先行者,2000年就成功制造出其时国际上第一个用有机晶体管资料做成的柔性电子纸。
现在研制电子皮肤资料有两条大思路:一个是运用现在已知的资料,如硅等小的原件,用工业的办法切薄,加上传感器,再调配可拉伸的导线,这样能够到达相似皮肤拉伸的意图;另一种如鲍教授团队,研制现在还没有的资料,研制愈加和皮肤相似的新电子资料规划。
东京大学Takao Someya教授致力于研制能够传达人体内部状况的电子皮肤。这个电子皮肤能够给外科医生供给体征数据,当身体将患病时供给警报,乃至能够经过触觉来确诊另一个人体内的疾病。
(图片截图自CNN,版权归于原作者)
Someya团队现已成功研制了可用于测验含氧量的电子皮肤。经过点亮赤色,绿色或蓝色的微电子元件明晰地显现读数。超薄电子皮肤贴在手上能够变成数字显现屏显现信息。Someya期望未来这些电子皮肤能运用于监测手术过程中相关器官的含氧量水平。
(Someya教授研制的电子皮肤,版权归于原作者)
另一位学术大牛美国西北大学John Rogers教授的电子皮肤也现已测验在各个方面运用。除了在医疗方面研讨汗液成分、温度、压力等健康信息,Rogers教授在假肢佩带感知方面也颇有建树。
(John Rogers教授和他带领研制的电子皮肤,能够在身体的任何地方佩带。版权归于原作者)
Rogers教授的电子皮肤已有的商业协作项目十分风趣,比方说运用皮肤纹身监测阳光中UV值。以及最近和某化妆品品牌达到的协作,运用比创可贴更小的电子皮肤给客户测验皮肤的pH值、含水量等信息,再依据数据成果引荐化妆品。
(图片来自Engadget,版权归于原作者)
电子皮肤柔性资料未来可运用的场景还有哪些?
鲍教授在课堂上屡次说到,做研讨的时分不能只停留在实验室,而是要在实际日子中和不同的学科相结合起来,才会对人类有协助有价值。斯坦福大学可穿戴设备研讨中心活泼将化学科学和其他学科的研讨深化联合起来,比方说医学院、商学院等。
那么,电子皮肤数据搜集今后能够运用在医疗或商业的哪些方面?可穿戴传感器、电子皮肤是否能够运用在其他场景呢?
医疗范畴有或许深度运用的项目:
支撑残疾人操作假肢。可穿戴设备能够和脑科学、神经影响结合起来,比方运用传感器传达残疾人脑部电信号以实在感触并操控假肢运动。现在实验室中已成功使小老鼠经过电信号传递进行踢球。
(伊利诺伊大学今年在Nature Biomedical Engineering宣布的新研讨,版权归于原作者)
猜测脑中风。患者脖子通向大脑的血管假如阻塞,就会引起脑中风。能够将传感器安放在动脉,植入皮下丈量血管的蔓延缩短性。假如信号开端改变,那么血管有阻塞的或许。提前猜测或许减低死亡率,进步患者生存率。
监测脑部肿瘤。医生在开颅手术完结时,能够在颅内放入可生物降解的传感器以监测患者的颅压。患者自己能够经过设备传输数据观测自己脑压是否有改变,是否有复发的痕迹,以提前就医。
除了以上医疗范畴有或许运用的场景,未来电子皮肤等器材能够不只放在人体外表或是机器人外表,更能够放在建筑物、飞机等大型器械基建外表以监测数据。
乃至在增强虚拟实际方面,VR现在关于用户来说现在只要视觉的感触。而未来经过用户能够经过可穿戴设备传达电信号,实在感触到虚拟国际的实在。
现在,可穿戴电子中心和产业界、工业界都有不少协作。比方斯坦福教育学院现已在研讨怎么从生理数据研讨儿童学习方法的学习效果,而不只仅是从成果。经过传感器能够监测儿童学习时的脑电波、心率、乃至汗液的成分来检测注意力是否会集,或许哪种发问的方法能够使学生更有爱好,大脑愈加活泼。
电子皮肤现在所在阶段,现已不只仅是顶尖高校里创始的实验室项目。实际日子中产业化越多,商业化越多,越能加速开发运用。
小伙伴们一同来开动脑洞,你能想到电子皮肤还有哪些运用场景?欢迎在下方留言,让前沿的科学家们听到咱们的声响,一同发明未来!