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        3D打印技術如何影響未來

        來源:中科智能 日期:2023-09-12 15:17:44

        我們應該對3D打印技術保持謹慎態度,但過度反應和監管也可能會扼殺創新。歷史經驗表明,在技術的不利一面被應用之前進行規范構建對話是最有效的。因此,各國際主體,包括國家、商業領袖、政府官員和其他政策制定者可通力合作,嘗試建立有預見性和約束性的全球規范和標準。


        作為“互聯網+先進制造業”的代表,3D打印技術已被廣泛應用于工業和個人領域。但是,任何新興技術都可能是雙刃劍,在享受新技術帶來的新動能的同時,也要未雨綢繆,高度重視新技術可能帶來的風險,提高創新治理能力,使科技既能充分發展,也可以切實造福人類的美好生活。


        促進了人類的可持續發展


        幫助解決國際人道主義危機。3D打印技術正在與世界上最緊迫的人道主義危機——饑餓和無家可歸作斗爭。一份聯合國報告顯示,全世界有九分之一的人口處于饑餓狀態;世界自然基金會副主席杰森克萊表示,從現在到2050年,糧食生產需要翻一番才能滿足人類基本的糧食需求,但從目前這種不可持續的食品生產實踐方法來看,這將是一項不可能完成的任務。3D打印有解決世界糧食危機的潛力。創建一個軟件程序,通過程序設定的配方將加在墨盒中的成分組合在一起,最終輸出為3D打印食品。而墨盒中的成分不僅僅是糧食,也可以是從其他動植物中提取出來的含有糧食營養成分的替代品。同時,軟件允許“廚師”根據用餐者的特定營養需求定制食物,這種生產方法更環保更可持續。如果軟件是開源的,越來越多的研究人員和對該生產行為感興趣的人可以參與進來,更快開發出更高效更經濟的食品解決方案。3D打印技術也為住宅建設帶來了革命性的變化,使住房建設更便宜、更便捷。例如,總部位于美國德克薩斯州的初創公司Icon正在與非營利組織New Story合作,以低于4000美元的成本在24小時內用水泥打印了一個單層住宅房屋,該項目的最終生產版本是創建400至800平方英尺的住宅,該設計成果已在德克薩斯州奧斯汀SXSW大會上進行了首次公展。如果類似的技術和設計工藝能不斷改進和推廣,將助推數以百萬計無家可歸的人得以安居。3D打印技術還被用于人道主義救援,向災區和難民營提供基本商品和服務。例如,尼泊爾地震時,聯合國曾把3D打印作為其地震反應計劃的一部分,包括打印衛生基礎設施所需的定制管道部件等。


        提高現代醫學的個性化水平。2014年,世界首例3D打印椎骨取代人體椎骨的手術在北京成功舉行。它被認為是現代醫學的一大進步,因為與傳統的椎骨替代品相比,特別設計的3D打印骨骼形狀更好地契合了人體結構,更耐用的同時可以使人體更快更好的恢復。這是模仿患者的解剖結構進行3D個性化植入的一個典型案例,然而,3D打印在醫學上的應用遠不止這些,它創造了一個全新的個性化醫學領域,比如說3D打印藥物。對于患有長期性疾病或老年患者來說,每天可能需要服用數十粒藥物,而研究證明,有30%—50%的人因沒有正確服用藥物而導致治療效果下降甚至引起副作用。通過3D打印精確控制藥物成分,根據個人需求將數十粒藥物的效果合成到一粒藥物上,這個過程中還可以在一些成分的表面涂上特殊材料來延緩藥效的釋放,以使科學家可以對服用后的藥效進行精確的控制。雖然由于醫學的嚴格調控,高度個性化的3D打印藥劑可能需要數十年才能廣泛服務于患者,但這種趨勢已非常明顯。3D打印為醫學界引入的另一項革命性的服務是重新構想醫療程序?,F在進行手術前,大多數醫生用二維圖像來確定手術方法,這種傳統的成像技術不是很精確。而3D打印模型可以準確地捕捉到獨特的解剖結構細節,允許外科醫生擁有需要進行手術的任何人體部位的復制品,尤其是大腦和心臟,這種手術模擬服務大大提高了復雜手術的成功率?,F代社會的發展是建立在創意和創造力之上的,而3D打印的個性化定制特征也將會在現代社會得到長足的發展。


        保護地球生態環境。利用以前的廢物創造未來的產品可以使我們的消費更有效,3D打印為這種以更可持續的新方式使用舊材料的想法提供了可能。例如,研究人員已經找到了利用3D打印技術將二氧化碳轉化為混凝土的方法,他們甚至正在探索如何減少打印過程中所需的能量,使這個技術本身更可持續。今年夏天,在馬爾代夫,一片沒有珊瑚礁的海域被安裝了世界上最大的3D打印珊瑚礁基質設備,以打印珊瑚賴以生長的基質,希望在此基礎上形成天然珊瑚礁。除了珊瑚礁,3D打印技術還可以為其他物種提供棲息地。


        可能帶來的影響和風險


        強大的制造能力可能危及就業。3D打印機在生產復雜或高度定制的產品方面比傳統制造業有很大的優勢,但它在帶來社會效益的同時,也會造成勞動力市場的動蕩。3D打印可以為飛機生產批量的精密零件,成本與生產牙刷差不多,它正迅速成為“盒子里的工廠”,幾乎可以打印任何東西。雖然目前它在各行業中的應用相當有限,但隨著這項技術在未來幾年變得生產力更強、更容易獲得,它的影響或許不可評估。蘭德公司團隊采訪的專家估計,未來幾年,3D打印機的產量可能只占所有消費品的5%,也有可能達到90%左右,數以百萬計的工作崗位可能岌岌可危。


              黑客可能利用虛擬網絡威脅現實世界。3D打印技術的進步也可能引發新的網絡攻擊,隨著數字計劃轉化為實物,黑客能輕而易舉地將惡意代碼或有缺陷的指令、算法引入打印程序,使用打印機來造成對真實世界的破壞,此時的網絡安全將變得更加重要。研究人員做過一個實驗,他們侵入了一臺臺式電腦修改了無人機螺旋槳3D圖紙中的幾行代碼,打印出來的螺旋槳看起來完美無缺,但在起飛后的1分43秒時,驚心動魄的一幕發生了,這架小型無人機的一個螺旋槳發生爆炸,飛機搖晃著墜落并撞得粉碎。隨著數字技術的發展,當3D打印機越來越多地被用來制造一些關鍵部件,包括飛機引擎時,當別有用心的人通過在關鍵設備中植入某種缺陷來鎖定目標人群時,這些擔憂絕非杞人憂天。


              可能引發新的犯罪和安全威脅。今年八月份,美國一家私人的國防公司Defense Distributed將3D打印槍支的圖紙傳到網上,此舉引發美國8個州和哥倫比亞特區檢察長的聯合署名訴訟抗議。雖然美國國務院隨即叫停了這一做法,但那時圖紙的下載量已累計達10萬余次。3D打印槍支的技術不斷改進,最初射擊幾次后就會自動報廢,但現在連續發射30多顆子彈仍可使用;其可用的打印材料也愈豐富,在禁槍的國家,塑料槍支可以逃過金屬探測的檢查而出現在公共場所。這還可能引起新型街頭毒品、化學藥品的定制打印,如果被恐怖組織利用,后果更嚴重。因此,廣泛的3D打印可能會導致武器擴散,增加全球沖突、極端主義和犯罪的可能性。


        可能改變國際事務的規則。3D打印為公司選擇在當地進行分散性生產而不是進口提供了可能,公司不再需要在一國生產零件,再到另一國組裝,這所有的步驟都可在打印現場完成,因此削弱了目前由復雜的多國供應鏈支撐的國際聯系。貿易制裁歷來是處理國際爭端的主要工具,3D打印技術有可能降低貿易制裁的效力,也有可能造成國家間貿易合作的破裂。有預測說到2060年,3D打印可能會毀掉近四分之一的跨境貿易,而自二戰以來,這些貿易關系和供應鏈有效減少了州際戰爭。因此,3D打印有可能極大地改變當前的國家體系和國際秩序。


        基于上述分析,我們應該對3D打印這項新技術保持謹慎,但過度反應和監管可能會扼殺創新。歷史經驗表明,在技術的不利一面被應用之前進行規范構建對話是最有效的,因此,各國際主體,包括國家、商業領袖、政府官員和其他政策制定者可通力合作,試著建立有預見性和約束性的全球規范和標準。比如加大對稀有的有危險和破壞性的原材料的流動控制,確保某些破壞力很大的武器不易獲得制作材料;或者要求打印機在線注冊,并要求打印機在其產品中編碼可跟蹤的標識和序號;或是政府部門也可用網絡技術中斷該技術潛在的攻擊或限制其破壞。同時,困窘中也孕育著機遇,就像曾經占據了經濟體量90%的農業最終也讓位于了原始的機器生產制造業一樣,3D打印在取代了一些勞動力的同時,新技術也帶來了新的工作崗位和可能性。我們可以對傳統制造業的工人進行培訓和再培訓,讓他們從事未來的3D打印工作或是其他更有技術含量的工作,以減輕產業轉型期就業問題可能引起的陣痛。無論如何,科技前進的步伐不可阻擋,我們需要預見性的規范和包容性的增長,以讓更多的人受益。


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