內容摘要： 近日，美國《大眾科學》雜志梳理了2016年度十大發明：從可以吞進肚子里的生命體征檢測器到“高顏值”、高技能的私人飛機；從小而精的3D掃描儀到又萌又貼心的機器人小伙伴，這些或
近日，最神美國《大眾科學》雜志梳理了2016年度十大發明：從可以吞進肚子里的大發道生命體征檢測器到“高顏值”、高技能的明知
私人飛機；從小而精的3D掃描儀到又萌又貼心的機器人小伙伴，這些或炫酷、最神或精巧的大發道發明讓我們身處的世界變得更智能、更有趣、明知更美好。最神
能監測生命體征的大發道“藥丸”——可吞服“聽診器”EnteroPhone
發明人：哈佛醫學院布萊根婦女醫院的最神喬凡尼·特拉法索、麻省理工學院（MIT）的大發道羅伯特·蘭格、MIT林肯實驗室的明知阿爾伯特·斯威士頓、泰德·休斯、最神克里·約翰遜、大發道格雷格·奇卡雷利
所屬機構：哈佛醫學院、明知MIT林肯實驗室
成熟度：1/5
生命體征是身體健康的重要指標，但有時要跟蹤心、肺等體內深部器官的體核溫度可能需要采取侵入性手段，這對病患來說往往會產生負作用。不過，要是只吞下一顆“藥丸”就能搞定，那任何人都可以承受。
2012年，當哈佛醫學院布萊根婦女醫院的胃腸病學專家、生物醫療工程師喬凡尼·特拉法索和MIT林肯實驗室的生物材料專家阿爾·斯威士頓在一個工作場合偶遇時，都意識到了這一點。當時，特拉法索正在研究可吞服醫療設備，而斯威士頓則在研究生命體征監測，兩人一拍即合，決定聯手打造特拉法索所謂的“可以吞服的聽診器”。
“從根本上來說，它就是一個微型擴音器，能夠聽到醫生想要聽到的那些聲音。”斯威士頓解釋說。這款名為“EnteroPhone”的生理狀態監測（PSM）藥丸包含有一些特制的、可以“收聽”心跳聲和肺部活動聲音的迷你擴音器，以及一個可以測量體核溫度的迷你體溫計。它是目前唯一一種可以同時跟蹤三項關鍵生命體征的藥丸式檢測器。
目前，這種藥丸的樣品已在豬身上測試成功，該研究團隊計劃接下來進行人體試驗。如果一切順利，那么軍方或許有一天會用這一設備在戰場監測士兵的健康狀況；馬拉松運動員也能在比賽中密切監測自己的心率情況。另外，醫生也能借用它發現心率失?；蛳脑缙诎Y狀。
研究人員希望有朝一日能把藥物輸送也納入設計之中，如此一來，
當EnteroPhone檢測到異常時就能及時給藥施救。
讓普通人探測深海的“水下無人機”——海底探險家Trident
發明人：埃里克·斯塔克波爾、戴維·朗
所屬公司：OpenROV
成熟度：5/5
2012年，埃里克·斯塔克波爾和戴維·朗打算進行一場尋寶之旅，他們想建造一個便宜的無人遙控潛水器（ROV）來探測一個水下洞穴——聽說洞里藏有金子。為了尋求幫助，他們到網上向熱心的志同道合者咨詢。結果，一個開源社區迅速成立，一起進行這個無人遙控潛水器的設計。
事實證明，雖然所謂金子的傳說只是子虛烏有，但柳暗花明又一村，斯塔克波爾和朗依然取得了成功，他們發現了便宜好用的水下探測工具的市場前景。于是，兩人決定研制出一款讓“人人都能享受”的探險裝備。迄今為止，已有數千人使用他們研制的裝備進行水下探險活動，如觀察瓜頭鯨、發現蛤類的生物熒光能力等?，F在，他們成立的OpenROV公司在此裝備的基礎上新推出了名為Trident的“水下無人機”。無人機上天自然不是新聞，但Trident這款無人機可以下海，著實吸引了眾人的目光。
借助開放社區內數千人的智慧，OpenROV賦予Trident諸多不同于其他潛水器的新特色：下潛深度可達100米；三推進器設計方便精準操作；流暢外形使運動更穩定、快速。Trident還可以半自動地進行長長的平行線式行進，因此能拍下海床或湖床的地貌；用戶也可以使用其他輔助設備，如特殊的照明系統和海水采樣器等對此款水下無人機進行改裝。
此外，朗認為：“Trident的操控非常有趣：普通的ROV操控起來會感覺更重、飛行速度更慢。”斯塔克波爾補充道，操縱Trident簡直就像在駕駛一架噴氣式戰斗機，是會上癮的。據悉，OpenROV計劃2016年11月出貨。
便攜又精確的3D掃描儀——小而精的Eora 3D
發明人：埃里克·斯塔克波爾、戴維·朗
所屬公司：Eora 3D
成熟度：5/5
2012年，拉胡爾·柯杜力、阿斯凡德·可汗和理查德·博爾思三人正在設計一個太陽能跟蹤系統，但失敗了。為了搞清楚問題在哪兒，他們需要通過3D掃描了解一塊金屬盤是如何變形的。但一直以來，高精度3D掃描儀都應用在專業領域且身價不菲，動輒上萬，使普通消費者只可遠觀而不可近玩。
“當時能找到的3D掃描儀最便宜也要2萬美元，我們買不起。”可汗說，“于是我們去圖書館查公開資料，用一個攝像機和一個便宜的激光器拼湊了一個3D掃描儀。”
在借助公開資料對這款3D掃描儀進行改進的過程中，他們意識到，原來有很多人和自己一樣，希望擁有便宜且精確的3D掃描儀。于是，他們把太陽能項目放到一邊，造出了Eora 3D。這是一個與智能手機相連的激光掃描儀，分辨率達到工業掃描儀的水平，但價格要可愛得多，只需319美元。經過一輪成功的眾籌活動，這款掃描儀將于6月上市。
Eora 3D成功的關鍵在于，它利用了智能手機的處理能力，使得它“既是一項軟件創新，也是一項硬件創新”。目前市面上也有其他智能掃描儀，但分辨率很低，這是因為它們只是將照片拼在一起卻沒有捕獲可靠的深度數據。而Eora 3D通過一個碳酸瓶大小的設備來獲得更高的精度，這一設備與智能手機相連并且采用520納米波長的綠色激光（非通常激光掃描儀所采用的紅色激光）對物體進行環繞掃描，并在智能手機上重建出物體的高精度三維模型。
為了從不同角度捕捉對象，用戶可以將設備置于一個與藍牙相連的轉盤上，轉盤與激光同步旋轉，這一方法非常適合掃描小型物體。對更大的物體來說，Eora 3D可以從不同角度掃描幾次，然后將圖像拼貼在一起構建出物體完整圖像。
能自己發電的照相機——自給自足的“永恒照相機”
發明人：什里·那亞爾、米哈伊爾·弗里德伯格、丹尼爾·希姆斯
所屬機構：哥倫比亞大學
成熟度：3/5
乍看上去，四四方方的“永恒照相機（Eternal Camera）”像是老款的銀版照相設備，但外表往往具有欺騙性，它其實完全是一個新鮮玩意：一款可以給自己充電的相機。
計算機科學家什里·那亞爾帶領哥倫比亞大學計算機視覺實驗室的研究人員制造出了這款“永恒照相機”，其關鍵在于讓將光轉化為電的光電二極管身兼兩職。在數碼相機中，光電二極管主要負責測量光；而在太陽能電池板內，它們的主要職責是捕獲能量?，F在，“永恒照相機”內的光電二極管承擔起了這兩份工作。如此一來，只要有光存在，該照相機就能產生足夠的電力不停拍照。
那亞爾團隊最初只制造了一個兼職光電二極管，一次只能拍一個像素，湊成分辨率不高的整幅圖片大約需要一個小時?，F在，“永恒照相機”的攝像傳感器使用1200個光電二極管，排成30×40的陣列，每個二極管都會檢測穿過透鏡的光并將它變成電信號，一個電信號代表一個像素，這些電信號集合在一起就能創造出一幅圖像，就像在普通相機中一樣。但與普通相機不同的是，“永恒照相機”的每個光電二極管都連接到一個專用電路中，它可以收集吸收到的光線產生一些電力，將它們存在電容中供自己使用。
該相機每秒可以拍攝一幅照片并在外部顯示屏顯示出來。下一步，研究團隊希望在縮小相機尺寸的同時，提高拍照速度和分辨率。未來，“永恒照相機”可用于對電力供應有特殊要求的專業項目，如追蹤野生動物、降低太空探索項目中的電力消耗或提供24小時安保監控等。
對那亞爾來說，這臺相機的魅力遠遠超出其取得的技術成就。“它也有浪漫的一面。”他說，“它能在不消耗電力的情況下不斷獲得信息，可以永動——這本身就是一個強大的概念。”
更好用的盲人平板電腦——“神圣盲文（Holy Braille）”平板電腦
發明人：布倫特·吉萊斯皮、亞歷克斯·魯索曼諾、馬克·伯恩斯和賽萊·奧莫德萊
所屬機構：密歇根大學
成熟度：1/5
平板電腦能讓人們更自由地在信息的海洋里遨游，但視力受損者似乎無福享受這一福利：因為目前安裝在平板電腦上的盲文閱讀器一次只能顯示一行文字，還沒有一種優雅且便宜的方法讓他們進行流暢的電子閱讀。在布倫特·吉萊斯皮、亞歷克斯·魯索曼諾、馬克·伯恩斯和賽萊·奧莫德萊等人領導下，密歇根大學的科學家希望研制出一種一次可以顯示一整頁的新型盲文電子閱讀器。
該項目部分受到了奧莫德萊的啟發，她本人就是視力受損者。奧莫德萊說：“現有的盲文顯示器不允許用戶接收很多盲文編碼和圖像信息，而數學和音樂必須立體呈現，一般會跨越好幾行，現有盲文顯示器無法顯示。”
從理論上說，現有技術可以讓盲文顯示器像平板電腦那樣實現整頁瀏覽，但成本極高，如現有單行顯示器使用的電子元件成本超過3000美元，整頁顯示價格可能高達55000美元，讓普通人望而興嘆。為了降低成本，研究人員最后選擇用微流體來制造這款稱為“神圣盲文（Holy Braille）”的設備。目前研制出的樣品只有幾英寸寬，研究人員希望將其擴大實現整頁顯示，并將成本控制在1000美元到2000美元之間。
讓夢想照進現實——懸浮滑板“Omni”
發明人：來自加拿大蒙特利爾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，我們將可以在墻上彈來彈去，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·杜魯站在一個自制滑板上“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。此后不久，吉尼斯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。”
杜魯是一名軟件工程師，在過去五年間一直致力于完善他稱之為“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。新款滑板由碳纖維制成，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制功能更強大、外形更漂亮也更安全的第二款樣本，并計劃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，他們打算以后用燃料發動機代替。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：美國民營飛機制造商深藍色（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，因此他們的選擇并不太多。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”“私人機中的戰斗機”——“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，后部內收，兩者結合之處有個連接點。”
勞瑞并非經典車迷，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、便于操縱，因此，他借鑒戰斗機的設計，讓機翼采用鴨式布局。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余，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。得益于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”公司打算最早于2016年年底開始接受用戶對實驗版“女武神X（Valkyrie X）”的預訂，并于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。
誰都向往在天空自由飛翔，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打印機——M1 3D打印機
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打印革命，他只用6分多鐘，就打印出了一個手掌大小的網格球體，而過去打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后亞歷克斯·葉爾莫什金幫助下，發明了這一快速三維打印方法。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那里獲得靈感。
就像那個虛擬機器人一樣，他們發明的M1打印機從液體樹脂中“長出”固體——利用“連續液體界面生產（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打印相比，M1的打印速度提高了25到100倍。它也能處理更多材料，包括所有聚合物。與傳統分層打印機相比，連續液體界面生產技術的分辨率更高，非常適合商業定制。
西莫內這樣介紹這一技術：“通過重新思考3D打印的整個過程及其背后的化學物理原理，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。”
外媒在2016年3月的報道中指出，這種3D打印技術使物體可以產生于液態介質，而非像過去25年所使用的層層打印，它代表了3D打印的一種新方式，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。
你現在，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。
貼心的機器人伙伴——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象力。”
幾十年后，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。在發明伙伴喬森納·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于教育和醫療不同，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并成為家庭的一員。
和許多優秀的人工智能助手一樣，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，熟悉并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2016年夏天售貨之后，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。”
能打印橋梁的機器人——多軸3D打印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，位于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打印。盡管如此，現有的3D打印機無法制造出那些較大型的設計，于是，該團隊干脆研制出了自己的3D打印系統：多軸3D打?。∕X3D）。“干嘛不制造出一款工業機器人，給它裝上先進的焊接機，看看它能干些什么？”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。
該研究團隊首先研制了控制工業機械臂的軟件，然后裝配擠壓機——3D打印機“吐出”材料的那個部分，接著使用銅和鋁進行打印。大部分3D打印機將擠壓機裝到一個框架上，并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，可以和被打印結構一起運動或圍繞它行動，從而打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打印出一個能夠使用的鋼鐵大橋。他們希望借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，他們計劃于2017年將設計好的建筑用3D打印機器人運送到阿姆斯特丹運河的邊緣。然后，只要啟動機器離開，3D打印機器人將從橋的一側開工，向另一側逐步推進。兩個月后，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打印，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，那么將可借鑒此方法開發出更多3D應用。例如，公路和鐵路運輸因故中斷時，3D打印機器人將可以協助打通一條交通線等。
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