研发耗时耗钱。机器人,3D打印和AR / VR正在改变这种状况

药品,技术,航空航天等大型企业每年投入数十亿美元用于研发。通用汽车去年在新开发方面仅花费了8亿美元。  

在本报告中,我们将探讨新的网络平台,机器人和3D打印,AI算法和AR / VR技术如何重塑从人才获取到假设测试和产品设计的各个方面。

网络平台拓宽了人才库

在高度科学的研发世界中,寻找高素质的专家是最大的挑战之一。现在,软件正在帮助公司挖掘世界各地的人才库。

当涉及到数据科学和金融方面未联网的人才时,像Kaggle,Quantopian和Numerai这样的平台 正在实现“ 量化 ”工作的民主化并为合作者提供补偿。该概念也已经与药物研发一起起步,尽管它在其他地方也在增长。 

像科学交易所这样的按需科学平台目前正在跨研发垂直领域开展工作,并允许企业通过外包研发来迅速解决缺乏现场人才的问题。

但即使公司带来更多人才,假设检验的过程也有改进的余地,收紧迭代时间将转化为更快更好的发现。

机器人和3D打印加速了垂直产品的开发

根据最近的一项行业调查,加速产品开发是使用3D打印的公司的首要任务。此外, 57%的3D打印工作都是在新产品开发的第一阶段完成的(即概念验证和原型设计)。

3D打印已经成为任何设计工作室的主要内容。在订购数以千计的物理零件之前,设计师可以通过3D打印来查看未来产品的外观。

同样,机器人技术可以自动化各种垂直方向上的试验和错误的物理过程。

例如,在合成生物学研发方面,机器人技术对Zymergen和银杏Bioworks等公司产生巨大影响,该公司生产酵母微生物定制化学品。寻找完美的微生物需要同时测试多达4,000种不同的变种,这转化为大量的湿实验室工作。

使用自动移液管系统和机器人手臂,  液体处理机器人允许高通量实验以更快的速度获得获胜组合,并且人为错误更少。 

下面是用于转移样品的机器人基因测试仪Counsyl(左)和Zymergen的移液机器人(右),用于自动化微生物培养测试。

“材料工程是检测非常小的粒子的能力 – 例如300毫米晶圆上的10纳米粒子。这实际上相当于在西雅图市找到一只蚂蚁。“ – 应用材料公司首席技术官Om Nalamasu

除了生物技术之外,材料科学在计算和电子学领域发挥了关键作用。

值得注意的是,英特尔和三星等芯片制造商是全球最大的研发消费者之一。随着半导体变得越来越小,纳米级工作需要超出人类能力的精度,使机器人技术成为首选。

明天的科学工具将越来越自动化和精确地处理微尺度精度。

AI正在加速材料科学的发现

托马斯爱迪生以突出材料科学为消除过程着称:“我没有失败过10,000次。我没有失败过一次。我已经成功地证明了这一万种方法是行不通的。“ 

爱迪生的精神在今天的研发实验室中仍然存在,尽管研发的数字化和软件化程度仍然低于人们的预期(美国国家科学院表示开发新材料通常是开发新产品的最长阶段)。更好地数字化科学方法对于开发新产品和材料然后大规模制造是至关重要的。

目前,AI初创公司最热门的交易领域是医疗保健,因为公司将AI用于药物发现管道。制药公司正在向追踪药物研发的创业公司  (如递归制药公司  和twoXAR)注入现金, 在其他地方取得成功只是一个时间问题。

化学和材料科学领域的一家公司是Citrine Informatics(左下图)。Citrine在其庞大的材料数据库上运行AI,并声称它可以帮助企业在50%的时间内实现研发和制造里程碑。同样,Deepchem(右)开发了一个用于将深度学习应用于化学的Python库。 

简而言之,各行各业的制造商 – 工业生物技术,药物,汽车,电子或其他物质产品 – 都依靠机器人自动化和3D打印来保持竞争力,并加强产品推出的反馈环节。

在3D打印领域,初创公司正在开发或商业化复杂材料。MarkForged等公司采用碳纤维复合材料,其他类似BMF的公司正在开发具有罕见纳米结构和奇特物理特性的复合材料。

当然,未来的制造商将依靠智能软件来进行研发。

增强和虚拟现实“抽象”建模过程

目前,所有类型的制造商都依靠计算机辅助设计(CAD)软件进行原型设计。在未来的制造流程中,增强和虚拟现实可以在研发中发挥更大的作用,并且可以有效地“抽象”工业设计师的桌面PC,可能不需要3D打印物理模型。

Autodesk是AutoCAD的软件开发商,它是未来原型和协作技术的领头羊。该公司  已投入巨资  在尖端技术,如3D打印,包括与健康AI启动了合作伙伴关系Atomwise 上“机密项目。”近日,Autodesk的勘探地做出了AR / VR游戏引擎,预示着它预想的更大的作用  身临其境在设计过程中进行计算。 

Autodesk的游戏引擎名为Stingray,增加了对HTC Vive和Oculus Rift耳机的支持。此外,游戏和虚拟现实引擎制造商团结已宣布与Autodesk合作,以增加互操作性。

同样,Apple也想象AR / VR与3D打印相结合,促进了设计过程。使用CB Insights数据库,我们展示了一项Apple专利,该专利设想AR“将计算机生成的虚拟信息叠加”到现有对象的真实世界视图上,有效地允许工业设计师对现有或未完成的对象进行3D打印“编辑”。

该专利预计通过“半透明眼镜”使用AR,但也提到“配备相机的移动设备”,暗示在iPhone上使用ARKit的潜在3D打印机会。 

康奈尔大学的一名研究人员最近展示了在3D打印时使用AR / VR进行草图绘制的能力。最终,人机界面可以非常无缝,可以实时雕刻3D模型。

明天的研发团队将研究AR和VR,并测试它如何与3D打印以及传统原型堆栈结合使用。

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