Fab Lab即微觀裝配實驗室(Fabrication Laboratory),是美國MIT比特與原子研究中心發起的一項新穎的實驗——一個擁有幾乎可以製造任何產品和工具的小型的工廠。該中心主任Gershenfeld教授認為,迄今為止,數字革命的發展已經經歷了兩個重要的階段,分別是個人通訊和個人計算。以移動技術為代表的普適計算的發展通過上述兩個階段的發展,無所不在的個人通訊網路及個人計算已經形成。目前,人類正處於第三次數字革命的前夕,在這次以“個人製造”為核心的革命中,相關的材料技術和信息技術已經露出苗頭。從某種意義上說,Fab Lab正是這即將到來的革命大潮前躍起的浪花。
基本介紹
中文名:微觀裝配實驗室
外文名:Fabrication Laboratory
屬性:實驗室
成立時間:1998年
基本介紹,背景,構建模式,建立與實踐,Fab Lab的啟示,從比特到原子,
基本介紹
Fab Lab的最初靈感來源於Gershenfeld教授於1998年在MIT開設的一門課程“如何能夠創造任何東西”,這很快成為他最受歡迎的一門課。沒有技術經驗的學生們在課堂上創造出很多令人印象深刻的產品,如為鸚鵡製作的網路瀏覽器,收集尖叫的盒子,保護女性人身安全的配有感測器和防禦性毛刺的裙子等等。可以製造任何想要的東西,學生們為此而興奮,而這種可以實現隨心所欲的個性化需求的目標, 也逐漸成為Fab Lab萌芽的創新研究理念。 學生們的創新活動的熱情使Gershenfeld教授受到了鼓舞。Gershenfeld教授認為與其讓人們接受科學知識,不如給他們裝備、相關的知識以及工具讓他們自己來發現科學[7]。隨後,第一個Fab Lab於2001年在波士頓建立。第一間Fab Lab由美國國家科學基金會(National Science Foundation)撥款建造,旨在提供完成低成本製造實驗的所需環境。在Fab Lab中,創造自己想像中的事務的渴望激發著用戶。這種用戶也被稱之為“領導者用戶(Lead user)”, Eric von Hippel教授曾指出,“領導者用戶”領先於用戶總體的主流,而且他們為了自己所遇到的需求,期望從一個解決方案中獲取相對較高的收益[4]。“領導者用戶”在Fab Lab中扮演重要的角色。 Gershenfeld並不僅僅想在美國實踐Fab Lab的理念。實際上,Fab Lab與不同文化背景、不同技術成熟度下特定需求碰撞出的火花可能更具價值。目前,全球已經建立了30家遵循類似理念和原則的實驗室。第一家國際Fab Lab建立在哥斯大黎加。目前挪威、印度、加納、南非、肯亞、冰島、西班牙和荷蘭等國家也在從事著Fab Lab的相關嘗試,在最近六個月內預計還會有五家新的Fab Lab建立。
背景
信息通訊技術的融合和發展催生了知識社會,並推動了創新模式的嬗變。科技創新不再是少數被稱為科學家的人群的專利,每個人都是科技創新的主體,生活、工作在社會中的用戶真正擁有最終的發言權。傳統的以技術發展為導向、科研人員為主體、實驗室為載體的科技創新活動正面臨挑戰,以用戶為中心、以社會實踐為舞台、以共同創新、開放創新為特點的用戶參與的創新2.0模式正在逐步顯現。Fab Lab正是在這個背景下產生的適應知識社會發展的以用戶為中心的套用創新模式。 知識社會下的創新2.0模式 應對信息通訊技術發展以及知識社會來臨的機遇與挑戰,不少國家和地區都在對以用戶參與為中心的創新2.0模式進行探索。中國正通過體驗、試驗、檢驗這“三驗”機制的建設,探索以用戶為中心、需求為驅動的套用創新園區(AIP)模式,完善城市管理科技創新體系中套用創新與技術進步的“創新雙螺旋”驅動。歐盟各國則斥巨資建設Living Lab讓用戶在真實的生活環境中參與共同創新,並將歐洲Living Lab網路的建設作為信息社會、知識社會條件下重塑其科技創新能力和全球競爭力的重要舉措。麻省理工學院(Massachusettes Institute of Technology,MIT)比特和原子研究中心(Center for Bits and Atoms,CBA)發起的Fab Lab則基於對從個人通訊到個人計算,再到個人製造的社會技術發展脈絡,試圖構建以用戶為中心的,面向套用的融合從設計、製造,到調試、分析及文檔管理各個環節的用戶創新製造環境。2006年,國際頂級學術期刊Nature對MIT研究人員圍繞Fab Lab理念在全球範圍內的努力和嘗試進行了專題報導和討論。 發明創造將不只發生在擁有昂貴實驗設備的大學或研究機構,也將不僅僅屬於少數專業科研人員,而有機會在任何地方由任何人完成,這就是Fab Lab的核心理念。相關構想和實踐對於充分調動社會參與科技創新的熱情,豐富公眾參與科技創新的手段,構建創新型城市、創新型國家具有重要的借鑑價值。
構建模式
2.1 Fab Lab的構建模式 Fab Lab是一個快速建立原型的平台,用戶通過Fab Lab提供的硬體設施以及材料,開放原始碼軟體和由MIT的研究人員開發的程式等電子工具來實現他們想像中產品的設計和製造。目前組建一個Fab Lab大約需要 2.5 ~ 5 萬美元的硬體設施和 0.5 ~ 1 萬美元的維護/材料支出費用。而每個Fab Lab的開發過程、創新成果也並非是獨立的,而是在整個Fab Lab網路中通過各種手段(如視頻會議)進行共享。 2.2 Fab Lab的技術運行環境 Fab Lab所提供的技術環境涵蓋開發的全流程:從設計、製造,到測試、調試、監控和分析,再到文檔整理。儘管有一個基本的工具集作為基礎,但根據特定需求充分利用特定環境下的資源和工具同樣重要。因此,Fab Lab也為用戶提供了製造自己所需工具的能力,用戶可以在Fab Lab的技術環境裡自行創造實驗過程中所需的特定用途工具[8]。 目前核心的開發設備包括以下幾部分:計算機控制的雷射切割器——將二維部件壓接裝配成為三維結構;標記切割器——生產印刷口罩,靈活電路及天線;精密(微米解析度)銑床——生產三維模具和表面貼裝電路板;更大的(4’*8’)的數控銑床——製造適合家居(和房屋)大小的部件;聚乙烯切割機;可程式控制工具——低成本高速嵌入式處理器(例如Atmel AVR Mega系列和 Tiny系列單片機)2.2.1 Fab Lab環境裡的設計
用戶不僅可以利用“羅漢塔”設計並開展自己的實驗活動,而且也能構建自己的工具,例如低成本的示波器、簡版的個人計算機以及工具機的控制系統。擁有了構建工具的能力,使得用戶不僅可以通過增加新的功能模組擴展系統,而且將能夠真正的重建系統,甚至設計更加複雜的全新硬體系統。因此,“羅漢塔”系統本身就是一個集中體現Fab Lab研究和實踐活動精神的例子:即“利用Fab Lab設備製造出的新的Fab Lab設備”(Things that make things)。
Fab Lab研究組非常重視設計和製造能力,以及硬體設計的重要性,因為這是在許多環境下實現個人製造的重要一環,例如印度的軟體開發已經取得了巨大的成功,但硬體開發卻仍遭遇瓶頸。Fab Lab製造電子電路的能力可作為一種突破瓶頸的途徑。電子製造過程很難脫離他人而獨立進行,這是由於晶片和一些元器件由於較高的製作工藝無法獨立製作,但PCB的製作和元器件焊接可在Fab Lab內完成,這也將極大的降低成本和節約開發調試時間。
祥子 編譯自Computerworld[美] 引:在MIT的Fab Lab實驗室,Neil Gershenfeld已經研製出了成本只有1美元的Internet節點,現在他又開始致力於尋找可替換現有計算機和伺服器等傳統計算理念的結構裝配計算產品。在MIT的Fab Lab(Fabrication Laboratory,微觀裝配實驗室),CBA(Center for Bits and Atoms,比特和原子研究中心)主管Neil Gershenfeld認為,人類正處於第三次數字革命的前夕,相關的材料技術和信息技術已經露出苗頭。他已經在其Fab Lab實驗室通過研究加入到這場即將到來的革命大潮。在Fab Lab,學生們採用廉價的微觀裝配材料和電子工具來設計和製造他們的創意產品,工具由開放原始碼軟體和由MIT的研究人員開發的程式來驅動。遵循類似研發原則的許多實驗室分布在全球各地,尤其在欠已開發國家有更多這樣的研發機構。 Gershenfeld曾在他於2005年出版的專著Fab: The Coming Revolution on Your Desktop—From Personal Computers to Personal Fabrication(微觀裝配:從個人計算機到個人裝配領域即將發生在桌面上的革命)一書中,向世人展示了微觀裝配的概念和規則。他最近在接受Computerworld[美]報社記者Gary Anthes採訪時,進一步解釋了CBA的研究目標。
——記者:當您說人類正在進入第三次數字革命時,指的是什麼?
——Gershenfeld:在歷史上,我們已經歷了兩個非常突出而重要的階段:通訊和計算。我所指的第三個階段的實質就是微觀裝配技術(Fabrication),它正處於邊緣發展階段。Fabrication研究其實是追求人體中核糖體的生物計算的境界。它基本上是一個分子計算機;它運行計算程式;它並不需要控制工具,因為它本身就是工具;其計算的輸出結果並不需要以比特(bits)來表現,而是以原子的排序來表示;但它又同時具備Claude Shannon和John von Neumann所發明的通訊和計算的所有特性。