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新興科技正在改變R&D流程:利用機器人、3D列印、AR / VR

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科技產業資訊室 - May 發表於 2018年7月11日

圖、新興科技正在改變R&D流程:利用機器人、3D列印、AR / VR
 
根據CBInsights調查,過去12個月,大企業每年投入R&D毫不手軟,尤其製藥、科技業、航空業,前三名是 Amazon(174億)、Google母公司Alphabet(145億)、三星(128億)在產品開發方面花費巨資。
 
CBInsights報告,探討新的網路平台、機器人和3D列印、人工智慧演算法以及AR / VR技術等如何重塑R&D行業,從下世代人才到產品設計與測試等所有方面。
 
尋找下世代人才
R&D面臨下世代技術,最重要就是尋找高素質的專家人才成為最大的挑戰之一。現在,軟體(Software)正在幫助企業挖掘世界各地的人才庫。像Kaggle, Quantopian, 及 Numerai這樣的平台正在協助企業尋得人才,這個概念已經在製藥R&D取得了成功。
 
像Science Exchange 科學交易所平台目前以跨研發垂直領域開展工作,並允許企業透過外包研發來迅速解決缺乏內部人才荒的問題。還有,R&D過程的假設性測試部分也是需改進之處,必須掌握時程來完成。
 
機器人與3D列印加快了產品在垂直方向的發展
根據一項產業調查,使用3D列印是企業加速新產品開發的一項利器,其中第一階段的57%工作由3D列印來完成新產品開發(即概念驗證和原型製作)。同時,機器人可以自動化進行各種垂直方向的試驗和錯誤的物理過程。
 
如,在生物合成研發方面,機器人技術公司 Zymergen及 Ginkgo Bioworks對生產酵母微生物客製化生物品生產有巨大影響,因尋找完美的微生物需要同時測試多達4,000種不同的變異,這代表著巨量的實驗室工作要做。
 
還有,liquid handling robots 自動移液管(pipette)系統和機器人手臂也是運送樣品的機器人,提供高生產量實驗既快且少錯誤而獲得組合採用。Zymergen移液機器人用於自動化微生物培養測試。
 
材料科學在運算和電子學領域發揮了關鍵作用
隨著半導體變得越來越小,在奈米尺度下工作需要的精細度超出人類能力範圍,使機器人成為首選。例如:英特爾Intel與三星這類的晶片製造商。
 
未來的科學工具,將越來越自動化和精密地處理微小或奈米級的精準度。
 
AI正加快材料科學的發現
儘管研發的數位化和軟體化程度仍不如人類的預期(美國國家科學院稱開發新材料往往是新產品開發過程中最耗時的階段)。把科學方法更好地進行數位化對於開發新產品和新材料以及隨後的大規模生產是至關重要。

目前AI新創最熱門的投資交易領域在醫療保健領域,因此各公司將AI投注到藥物研發上,例如:Recursion Pharmaceuticals 及 twoXAR。

一家從事化學和材料科學的公司Citrine Informatics,納入AI於其龐大的材料數據庫上,並聲稱它可以節省企業50%的研發時程。類似公司,Deepchem開發了一種將深度學習應用於化學Python數據庫。
 
在3D列印領域,開發或商業化複雜材料的新創公司已經開始發展。MarkForged等公司採用碳纖維複合材料,其他類似BMF的公司正在開發具有罕見奈米結構和特別物理特性的複合材料。
 
擴增與虛擬實境將建模流程「抽象化」
目前,製造商依賴電腦輔助設計(CAD)軟體進行原型設計製作。然而,未來的製造流程,將以AR擴增和VR虛擬實境在研發過程扮演更大的角色,可將PC桌面“抽象化”以供工業設計師使用,可能不需要3D列印物理模型。例如:AI新創公司Atomwise 、Autodesk。遊戲和VR引擎製造商Unity也跟Autodesk進行了合作以增加可互操作性。
 
蘋果公司方面,也想結合AR/VR以及3D列印來促進研發及設計流程。從蘋果申請一項專利,該專利設想AR「疊加計算機生成的虛擬信息」(AR/VR facilitating the design process in combination with 3D printing)到現有對象的現實世界視圖當中,從而讓工業設計師可以在現有或者未完成的對象上有效地進行可3D列印的「編輯」。該項專利藉由AR「半透明眼鏡」,「配備了攝影鏡頭的行動設備」,可能透過iPhone上的ARKit來達到3D列印的可能性。
 
康奈爾大學研究人員最近展示了在3D列印時透過AR/VR來進行描繪的能力。人機介面最終可以做到如此無縫到3D模型可即時雕刻出來。未來將會探索AR和VR的應用,並且測試如何結合3D列印以及傳統的原型開發流程。(1285字;圖1)
 


參考資料:
R&D Is Time Consuming And Expensive. Robotics, 3D Printing, & AR/VR Are Changing That. CBInsights, 2018/6/7.


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