4D 打印：从自组装家具到抗癌机器人

3D 打印是一个很热的话题。对于消费者来说，3D 打印的一大好处就是个性化的设计。不过，在我们期待 3D 打印普及的时候，科学家们已经开始了新的探索。今年 2 月，在洛杉矶举办的 TED 大会上，MIT 自组装实验室的计算机科学家 Skylar Tibbits 提出了 4D 打印的概念。BBC 对此也进行了报道。

什么是 4D 打印？Skylar Tibbits 告诉 BBC，“我们提出了第四个维度，时间。随着时间的推移，静止的物体能够变形和适应新环境”。4D 打印，其实就是使用可编程的“智能材料”，实现物品的“自组装”。MIT 使用 Stratasys 特制的 3D 打印机做出多层材料，结合了普通塑料和可吸水的“智能材料”，当材料开始扩展的时候，水可以作为能量源。这样的话，“坚固的材料变成了结构，而其它层则是使其弯曲和扭曲的动力。”

Skylar 认为，在未来，家具、自行车、汽车，甚至房屋都可以通过这种技术制造出来。

MIT 的项目是与软件公司 Autodesk 公司合作的。近日，卫报编辑在伦敦见到了该公司的生物/纳米/可编程物质部门主管 Carlo Olguin，谈到 4D 打印对于未来设计的影响，以及在医学上的作用。

Autodesk 的项目称为“Project Cyborg”，基于云端的元平台，为可编程物质的构建提供设计工具。根据 Olguin 的说法，这可以使“建模、模拟和设计优化”的过程变得非常简单和快速。

“建模过程以前需要几周来完成，以及博士后级别的能力，如今能够在几秒内轻松完成”，Olguin 说，“我们想要使科技‘去技术化’（de-skill）”。

这会从根本上改变设计。“当我们学习设计的时候，通常是通过自上而下的方法来贯穿我们的想法”，Olguin 说，“这是一种不同的设计模式。它是设定参数，然后让材料自己进化和发展。”

除了个性化产品的潜能，这种技术还能够在现实中发挥更大的作用。MIT 的 Skylar Tibbits 曾谈到，它可用在输水管道。“输水管道的能力是固定的，因此，如果环境改变、地层移动或者需求改变，我们要把它挖出来，从头开始铺设”。使用了可编程材料的管道有更强的适应能力，可以自己扩展或紧缩，甚至通过搏动来驱动水流。“它就像是机器人，只是没有天线和引擎”，Skylar 说。

哈佛大学威斯研究所的 Shawn Douglas 则将“Project Cyborg”的技术用到了微观世界里。Douglas 的团队以 DNA 链为材料，制造了抗病毒的纳米机器人。它的样式像贝壳，有双螺旋锁。当机器人遇到特定的癌细胞，锁打开，释放特定抗体阻止癌细胞的增长。这是模仿了人体中白血球的行为。通过这种新技术，未来的癌症病人有望告别有害的化疗过程。

图片来自 Wired