在這個(gè)世界上，總有那么一些人，他們或出于好奇、熱情；或出于解決問題的愿望；或出于填補(bǔ)市場(chǎng)的需要，一直在孜孜不倦地專注于發(fā)明創(chuàng)造，給我們帶來很多獨(dú)具特色、充滿創(chuàng)意的新奇產(chǎn)品。
美國《大眾科學(xué)》雜志在最近的報(bào)道中，梳理了2016年度十大發(fā)明：從可以吞進(jìn)肚子里的生命體征檢測(cè)器到“高顏值”、高技能的私人飛機(jī)；從小而精的3D掃描儀到又萌又貼心的機(jī)器人小伙伴，這些或炫酷、或精巧的發(fā)明讓我們身處的世界變得更智能、更有趣、更美好。
能監(jiān)測(cè)生命體征的“藥丸”——可吞服“聽診器”EnteroPhone
發(fā)明人：哈佛醫(yī)學(xué)院布萊根婦女醫(yī)院的喬凡尼·特拉法索、麻省理工學(xué)院（MIT）的羅伯特·蘭格、MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的阿爾伯特·斯威士頓、泰德·休斯、克里·約翰遜、格雷格·奇卡雷利
所屬機(jī)構(gòu)：哈佛醫(yī)學(xué)院、MIT林肯實(shí)驗(yàn)室
成熟度：1/5
生命體征是身體健康的重要指標(biāo)，但有時(shí)要跟蹤心、肺等體內(nèi)深部器官的體核溫度可能需要采取侵入性手段，這對(duì)病患來說往往會(huì)產(chǎn)生負(fù)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(dāng)哈佛醫(yī)學(xué)院布萊根婦女醫(yī)院的胃腸病學(xué)專家、生物醫(yī)療工程師喬凡尼·特拉法索和MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的生物材料專家阿爾·斯威士頓在一個(gè)工作場(chǎng)合偶遇時(shí)，都意識(shí)到了這一點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，特拉法索正在研究可吞服醫(yī)療設(shè)備，而斯威士頓則在研究生命體征監(jiān)測(cè)，兩人一拍即合，決定聯(lián)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(gè)微型擴(kuò)音器，能夠聽到醫(yī)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(tài)監(jiān)測(cè)（PSM）藥丸包含有一些特制的、可以“收聽”心跳聲和肺部活動(dòng)聲音的迷你擴(kuò)音器，以及一個(gè)可以測(cè)量體核溫度的迷你體溫計(jì)。它是目前唯一一種可以同時(shí)跟蹤三項(xiàng)關(guān)鍵生命體征的藥丸式檢測(cè)器。
目前，這種藥丸的樣品已在豬身上測(cè)試成功，該研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃接下來進(jìn)行人體試驗(yàn)。如果一切順利，那么軍方或許有一天會(huì)用這一設(shè)備在戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)士兵的健康狀況；馬拉松運(yùn)動(dòng)員也能在比賽中密切監(jiān)測(cè)自己的心率情況。另外，醫(yī)生也能借用它發(fā)現(xiàn)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(shè)計(jì)之中，如此一來，當(dāng)EnteroPhone檢測(cè)到異常時(shí)就能及時(shí)給藥施救。
讓普通人探測(cè)深海的“水下無人機(jī)”——海底探險(xiǎn)家Trident
發(fā)明人：埃里克·斯塔克波爾、戴維·朗
所屬公司：OpenROV
成熟度：5/5
4年前，埃里克·斯塔克波爾和戴維·朗打算進(jìn)行一場(chǎng)尋寶之旅，他們想建造一個(gè)便宜的無人遙控潛水器（ROV）來探測(cè)一個(gè)水下洞穴——聽說洞里藏有金子。為了尋求幫助，他們到網(wǎng)上向熱心的志同道合者咨詢。結(jié)果，一個(gè)開源社區(qū)迅速成立，一起進(jìn)行這個(gè)無人遙控潛水器的設(shè)計(jì)。
事實(shí)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(fā)現(xiàn)了便宜好用的水下探測(cè)工具的市場(chǎng)前景。于是，兩人決定研制出一款讓“人人都能享受”的探險(xiǎn)裝備。迄今為止，已有數(shù)千人使用他們研制的裝備進(jìn)行水下探險(xiǎn)活動(dòng)，如觀察瓜頭鯨、發(fā)現(xiàn)蛤類的生物熒光能力等?，F(xiàn)在，他們成立的OpenROV公司在此裝備的基礎(chǔ)上新推出了名為Trident的“水下無人機(jī)”。無人機(jī)上天自然不是新聞，但Trident這款無人機(jī)可以下海，著實(shí)吸引了眾人的目光。
借助開放社區(qū)內(nèi)數(shù)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(dá)100米；三推進(jìn)器設(shè)計(jì)方便精準(zhǔn)操作；流暢外形使運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定、快速。Trident還可以半自動(dòng)地進(jìn)行長(zhǎng)長(zhǎng)的平行線式行進(jìn)，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(shè)備，如特殊的照明系統(tǒng)和海水采樣器等對(duì)此款水下無人機(jī)進(jìn)行改裝。
此外，朗認(rèn)為：“Trident的操控非常有趣：普通的ROV操控起來會(huì)感覺更重、飛行速度更慢。”斯塔克波爾補(bǔ)充道，操縱Trident簡(jiǎn)直就像在駕駛一架噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，是會(huì)上癮的。據(jù)悉，OpenROV計(jì)劃今年11月出貨。
便攜又精確的3D掃描儀——小而精的Eora 3D
發(fā)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(shè)計(jì)一個(gè)太陽能跟蹤系統(tǒng)，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(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域且身價(jià)不菲，動(dòng)輒上萬，使普通消費(fèi)者只可遠(yuǎn)觀而不可近玩。
“當(dāng)時(shí)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?nèi)D書館查公開資料，用一個(gè)攝像機(jī)和一個(gè)便宜的激光器拼湊了一個(gè)3D掃描儀。”
在借助公開資料對(duì)這款3D掃描儀進(jìn)行改進(jìn)的過程中，他們意識(shí)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(xiàng)目放到一邊，造出了Eora 3D。這是一個(gè)與智能手機(jī)相連的激光掃描儀，分辨率達(dá)到工業(yè)掃描儀的水平，但價(jià)格要可愛得多，只需319美元。經(jīng)過一輪成功的眾籌活動(dòng)，這款掃描儀將于6月上市。
Eora 3D成功的關(guān)鍵在于，它利用了智能手機(jī)的處理能力，使得它“既是一項(xiàng)軟件創(chuàng)新，也是一項(xiàng)硬件創(chuàng)新”。目前市面上也有其他智能掃描儀，但分辨率很低，這是因?yàn)樗鼈冎皇菍⒄掌丛谝黄饏s沒有捕獲可靠的深度數(shù)據(jù)。而Eora 3D通過一個(gè)碳酸瓶大小的設(shè)備來獲得更高的精度，這一設(shè)備與智能手機(jī)相連并且采用520納米波長(zhǎng)的綠色激光（非通常激光掃描儀所采用的紅色激光）對(duì)物體進(jìn)行環(huán)繞掃描，并在智能手機(jī)上重建出物體的高精度三維模型。
為了從不同角度捕捉對(duì)象，用戶可以將設(shè)備置于一個(gè)與藍(lán)牙相連的轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤與激光同步旋轉(zhuǎn)，這一方法非常適合掃描小型物體。對(duì)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(gòu)建出物體完整圖像。
能自己發(fā)電的照相機(jī)——自給自足的“永恒照相機(jī)”
發(fā)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(jī)構(gòu)：哥倫比亞大學(xué)
成熟度：3/5
乍看上去，四四方方的“永恒照相機(jī)（Eternal Camera）”像是老款的銀版照相設(shè)備，但外表往往具有欺騙性，它其實(shí)完全是一個(gè)新鮮玩意：一款可以給自己充電的相機(jī)。
計(jì)算機(jī)科學(xué)家什里·那亞爾帶領(lǐng)哥倫比亞大學(xué)計(jì)算機(jī)視覺實(shí)驗(yàn)室的研究人員制造出了這款“永恒照相機(jī)”，其關(guān)鍵在于讓將光轉(zhuǎn)化為電的光電二極管身兼兩職。在數(shù)碼相機(jī)中，光電二極管主要負(fù)責(zé)測(cè)量光；而在太陽能電池板內(nèi)，它們的主要職責(zé)是捕獲能量?，F(xiàn)在，“永恒照相機(jī)”內(nèi)的光電二極管承擔(dān)起了這兩份工作。如此一來，只要有光存在，該照相機(jī)就能產(chǎn)生足夠的電力不停拍照。
那亞爾團(tuán)隊(duì)最初只制造了一個(gè)兼職光電二極管，一次只能拍一個(gè)像素，湊成分辨率不高的整幅圖片大約需要一個(gè)小時(shí)。現(xiàn)在，“永恒照相機(jī)”的攝像傳感器使用1200個(gè)光電二極管，排成30×40的陣列，每個(gè)二極管都會(huì)檢測(cè)穿過透鏡的光并將它變成電信號(hào)，一個(gè)電信號(hào)代表一個(gè)像素，這些電信號(hào)集合在一起就能創(chuàng)造出一幅圖像，就像在普通相機(jī)中一樣。但與普通相機(jī)不同的是，“永恒照相機(jī)”的每個(gè)光電二極管都連接到一個(gè)專用電路中，它可以收集吸收到的光線產(chǎn)生一些電力，將它們存在電容中供自己使用。
該相機(jī)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(tuán)隊(duì)希望在縮小相機(jī)尺寸的同時(shí)，提高拍照速度和分辨率。未來，“永恒照相機(jī)”可用于對(duì)電力供應(yīng)有特殊要求的專業(yè)項(xiàng)目，如追蹤野生動(dòng)物、降低太空探索項(xiàng)目中的電力消耗或提供24小時(shí)安保監(jiān)控等。
對(duì)那亞爾來說，這臺(tái)相機(jī)的魅力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其取得的技術(shù)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(dòng)——這本身就是一個(gè)強(qiáng)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(fā)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(jī)構(gòu)：密歇根大學(xué)
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?yàn)槟壳鞍惭b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(yōu)雅且便宜的方法讓他們進(jìn)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(lǐng)導(dǎo)下，密歇根大學(xué)的科學(xué)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(xiàng)目部分受到了奧莫德萊的啟發(fā)，她本人就是視力受損者。奧莫德萊說：“現(xiàn)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(shù)學(xué)和音樂必須立體呈現(xiàn)，一般會(huì)跨越好幾行，現(xiàn)有盲文顯示器無法顯示。”
從理論上說，現(xiàn)有技術(shù)可以讓盲文顯示器像平板電腦那樣實(shí)現(xiàn)整頁瀏覽，但成本極高，如現(xiàn)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(jià)格可能高達(dá)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(shè)備。目前研制出的樣品只有幾英寸寬，研究人員希望將其擴(kuò)大實(shí)現(xiàn)整頁顯示，并將成本控制在1000美元到2000美元之間。
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