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另一方面,德媒分析认为,机器学习等AI技术其实很早就已集成到了工业流程中,以至于几乎不值得一提。生产过程早已能使用AI进行监控。AI可从装配线上挑选出有缺陷的产品,也可在员工没有合适的安全背心进入生产设施区域时发出警告。不愿使用AI的原因可能是它容易出错,而这在生产中是不可接受的。因此,参展商更专注于经过验证的自动化解决方案。

4月22日在汉诺威举行的德国研究与创新峰会强调,AI作为新型关键技术,正在发展成为价值创造和社会进步的决定性因素。因此,可使用AI的例子来审视德国和欧洲在研究和创新方面的竞争力整体状况。相关调查表明,只有四分之一的公司和二分之一的大学认为,德国在AI研究和创新方面具有国际竞争力。从关键数据来看,德国和欧洲其他国家在AI研究方面的领先地位已被美国和中国取代。

汉诺威展览中心入口处有一个谷歌的广告牌:上面写着“炒作结束,AI来了”。展会主办方也宣称,AI是行业竞争和可持续发展的关键。但实际上,趋势主题并未发挥核心作用。相反,自动化的机械臂和机械部件比AI广告更为常见。被热炒的生成式AI在展会上的低调表现令人惊讶。

与此同时,人们可看到美国的谷歌和微软等AI领先者在他们的展台上展示AI的最新进展,AI不仅仅可帮助优化流程。一个有趣的示例是一台对讲机,它可通过AI近乎实时翻译。比较而言,工博会主办方颁发的创新奖——2024年赫尔墨斯奖仍然立足具体的工业实践,选择了SCHUNK公司推出的2D抓取套装。该套件由摄像头、电脑、夹具和AI软件组成,可轻松完成分拣和物流任务的自动化。

面对反应比较慢的AI,站在一旁的西门子董事会成员塞德里克·内克幽默地自我解嘲道:“这就像政治一样。它需要更长时间才能发挥作用,但当它发挥作用时,效果真的很好。”

亚博最新官网登录4月22日,德国总理朔尔茨在2024年汉诺威工业博览会(以下简称“工博会”)上经历了一次人类与人工智能 (AI) 的尴尬互动。朔尔茨被告知可通过语音来控制西门子展台上的机器人抓手,但一开始AI却对朔尔茨的话没有任何反应,重复几次之后,命令才得以执行。这一小小插曲折射了欧洲AI的现状:欧洲的领先地位似乎已经成为过去,但潜力仍在,加强与中美合作将有利于未来发展。

尽管机器人不守规矩,但朔尔茨在工博会上得出的结论仍然是积极的。“你在这里感受到的是创新,是开发新事物的渴望。这尤其适用于我们如何应对数字化挑战并利用机遇这一真正艰巨的任务。”朔尔茨说,“工业界将目光投向AI和能源转型方案非常重要,因为可负担得起的能源和更多的创新是提高生产力、推动经济增长的先决条件;AI取代工人从事简单劳动,让人们可从事更为复杂的工作。”

作为德国和欧洲领先工业技术的代表,西门子正试图实现从工业AI到生成式AI的跨越,使用自然语言控制机器人的AI助手便是其中一个创新。不过,该公司首席技术官兼首席战略官彼得·柯尔特指出了其中面临的巨大挑战。例如,大型语言模型通常太大,必须研究合适的本地小语言模型;它们必须是多模态的,即它们必须能做的不仅仅是语言;此外还需要解决幻觉的问题。

“我们可以加快速度吗?快一些,再快一些。”朔尔茨在西门子展台尝试着与AI沟通,但遗憾的是,AI对于总理的话“置若罔闻”。朔尔茨重复几次之后,AI才终于“听懂”,控制机器人抓手加快了运转速度。

围绕“为工业可持续发展注入活力”这一主题,汉诺威工博会聚焦高效及可持续的工业解决方案、AI、氢和燃料电池等领域的创新成果。备受关注的开幕之旅是德国总理展示德国经济创新能力的最佳时机,尤其是在AI等未来主题方面。

目前AI技术在德国经济中的渗透率仍然较低。“数字化是一个广阔的领域,速度和规模决定成功。”欧盟委员会主席冯德莱恩强调,“我们最重要的资本是人才”,“我们在欧洲拥有首屈一指的工业数据宝库。”她希望欧洲在AI等下一个重大技术飞跃方面“走在潮流前面”。

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问题随之而来:针头越长,将生物墨水挤出来所需的力就越大。而生物墨水又极其脆弱,针头越长,生物墨水中细胞被破坏的可能性就越大,一不小心就会“鸡飞蛋打”。事实也是如此。记者了解到,目前这项技术仅能打印功能特征尺寸在数百微米到数十毫米之间的组织和器官结构。

根据国家卫生健康委员会2018年发布的数据,全国每年急需器官移植的大约30万名患者中,仅有约1.6万人能够获得器官捐献。世界卫生组织统计数据发现,全球每年只有不到10%的器官移植需求能得到满足。

生物3D打印技术基于增材制造原理,以活性细胞、生长因子、生物材料等为主要原料制造生物组织和器官,是再生医学工程领域的重要制造手段。在过去十几年里,生物3D打印技术一直处于快速发展阶段,为医疗、生物学、材料和制造领域带来巨大变革和创新。近年来,较为成熟的生物3D打印技术应用成果频见报端,其涵盖药物、伤口敷料、器官芯片、药物缓释系统、假肢、人体组织器官模型以及生物机器人等多个医学领域。

有了关键材料保驾护航,利用浸入式3D打印技术制造器官的瓶颈问题迎刃而解,MSEP策略应运而生。凭借“一策多用”的优势,联合研究团队利用小针头不仅构建了具有微米级特征尺寸的高精度角膜结构、具有毫米级特征尺寸的同质/异质眼球和主动脉瓣膜假体,还打印出具有分米级尺度的全尺寸人类心脏模型。该策略在构建多尺度人体组织和器官方面的潜力被充分验证。

为什么浸入式生物3D打印技术很难打印分米级及以上的大器官?张诚解释,传统的支持浴材料不能在凝胶态和液态之间随意切换,难以在打印时向打印容器中按需添加支持浴材料。因此,打印前支持浴材料就要“一步到位”,要打印的器官有多高,所需要的支持浴材料就要有多深。随之影响的是针头的长度:打印小器官,短针头即可;打印大器官,就需要长针头。这就像是书法,写簪花小楷时多用纤细秋毫之笔;写擘窠大字时则需用斗笔等。

大连理工大学机械工程学院教授赵丹阳告诉记者,以往浸入式生物3D打印技术,只能用小针头打印特别小的生物组织。如今,用小针头也可以制造像心脏这样的分米级大尺寸器官。日前,赵丹阳团队与美国内华达大学雷诺分校教授金翼飞团队等组成的海内外联合研究团队,历经多年持续攻关,提出多尺度浸入式打印(MSEP)策略,实现了“一策多用”和“大小通吃”。相关成果发表在学术期刊《美国国家科学院院刊》上。

亚博最新官网登录“嗡嗡嗡……”30厘米见方的操作台上,一根3D打印针头扎进透明“果冻”中,针口处不断挤出一根“红线”,在“果冻”中沿着电脑规划好的路线来回移动“作画”。当针头自下而上移动到“果冻”上端时,只要按下暂停键,再将一层新“果冻”叠加到旧“果冻”上面,针头又开始“画”起来。最终,一颗高约6.5厘米的红色心形3D模型被仅有1.27厘米长的小针头精准打印出来。

“浸入式生物3D打印技术在生物3D打印中扮演重要角色,为制造复杂生物组织和器官提供了关键支持。”作为论文第一作者,张诚谈起浸入式3D打印技术时如数家珍,“传统的方法是利用针头挤出生物墨水,在特定的支持浴材料中将成品打印出来。视频中的透明‘果冻’就是支持浴材料,主要起到辅助支撑作用。”

巨大的移植器官缺口让很多人将目光转向了动物器官移植。尽管当前已有临床应用案例,但动物器官移植依然面临费用高昂、具有物种间免疫屏障、存在病毒传播风险和社会伦理问题等重大挑战。而3D打印器官一旦发展成熟,上述问题便有望得到解决。

“如果能用小针头打印完一层后,再在上面倒入一层支持浴材料,再打印一层,如此实现逐层打印就好了。”论文共同通讯作者金翼飞提出了这样的设想。而要实现这个想法,关键在于研发出一种能够随心所欲进行状态转换的新型支持浴材料。

事实上,生物3D打印技术发展至今,始终有几片“乌云”笼罩其上,限制了这项技术造福人类的进程。赵丹阳说,生物材料选择与适应性、打印精度与分辨率、打印效率与成本、组织血管化与生长、打印结构后续的功能化诱导等,均是目前整个生物3D打印领域面临的重要瓶颈。“我们能做的,就是瞄准其中一两个方向,尽己所能攻坚克难、奋楫笃行。”他说。

“MSEP策略显著提升了3D打印器官的打印效率和精度,扩大了可打印尺度范围,有望为人类解决移植器官严重短缺难题尽一份绵薄之力。未来,我们将朝着两个方向努力。短期内,我们希望进一步提高打印速度,并实现载细胞打印,为后续功能化器官打印奠定坚实基础。长期来看,我们将致力于提高打印器官的复杂性,并进一步提升3D打印组织器官与人体天然器官在结构和功能上的相似度。”金翼飞认为,“形似而神更似”一直是人造器官追求的最终目标。

凝胶态是一种特殊的固态形式,果冻、豆腐是日常生活中常见的凝胶态物质。水凝胶是凝胶态物质的一种,因含水量高、与细胞外环境十分相似而被广泛应用于生物制造领域。张诚介绍,支持浴材料通常采用具有良好屈服应力特性的水凝胶。3D打印针头扎入支持浴材料后,由于支持浴材料具有屈服应力特性,在打印针头划过时,材料会变为液态。等针头挤出生物墨水并离开打印位置后,支持浴材料又会重新变为凝胶态,从而将打印墨水材料牢牢“抓住”,使打印结构保持稳定并保障打印结构精度。

有材料学专家认为,研发新材料的一种方式就像炒菜不断调整油、盐、酱、醋的比例,找出口味最好的菜谱配方一样,需要不断调整组成材料的种类、比例,从而找出具备优质性能的新材料。当然,这种“炒菜”式研发过程是极其枯燥和漫长的。

近日,正在美国内华达大学交流学习的大连理工大学机械工程学院博士生张诚在视频连线中,向记者展示了浸入式生物3D打印技术。

“我们用的‘红线’,是可以模拟细胞外环境的水凝胶生物材料。它有一个很形象的名称,叫‘生物墨水’。”张诚解释,这种利用生物墨水打印生物器官或组织的浸入式打印技术,是生物3D打印的重要分支。

由于人体器官在身体内部多具有悬空结构,且生物墨水本身较为脆弱,与在空气中直接打印相比,在凝胶态的支持浴材料中打印更能保障打印结构稳定且不易坍塌。

经过无数次调整配比和不断重复试验,联合研究团队终于研发出一种刺激响应性支持浴材料。它能够在保持屈服应力特性的同时,随简单的温度变化实现状态转换。“温度低于4摄氏度时,该材料为液体;高于25摄氏度时则为凝胶态。”张诚告诉记者,打印制造时,只需将温度降低,把这种支持浴材料倾倒进打印容器中,随后升温使其变成凝胶态,让针头开始工作;待本层打印完成,倒入下一层低温支持浴材料,再升温继续打印。如此循环,再大的器官都能实现精准打印。

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亚博最新官网登录超导性,即某些材料以零电阻导电的能力,在量子技术领域具有深远前景。然而,在以量子电导为特征的量子霍尔体系中实现超导却是个巨大挑战。

最新研究中,曼彻斯特大学团队一开始遵循传统方法,使反向传播的边缘态彼此靠近,这通常需要在空间上限制边缘态。然而,这种方法受到实验条件、材料、失序效应等限制。

随后,该团队探索了一种新策略,灵感来自他们的早期研究。当时研究证明了石墨烯的畴界具有高度导电性。通过在两个超导体之间放置这样的畴界,他们实现了期望的反向传播边缘态之间最终的接近,同时最大限度减少了无序效应。

在新设备中,电子在同一纳米尺度空间内以两个相反的方向传播,而且没有散射。这样的一维系统十分少见,有望解决基础物理中一系列问题。

进一步研究表明,这种邻近超导性并非源自沿畴界传播的量子霍尔边缘态,而是源于畴界本身存在的严格意义上的一维电子态。研究小组证实了这些一维态的存在,与量子霍尔边缘态相比,它们显示出更强的超导杂化能力。研究人员认为,内部态固有的一维性质是他们能在高磁场下观察到强大超电流的原因。

FAQ

“台资企业投资自贸港的热情高涨,海南现已初步形成具有琼台特色的产业合作结构。”台湾两岸农渔业交流发展投资协会理事长、广西北海台协会长黄一成高度肯定海南等大陆各省市为台商事业发展提供的良好营商环境,作为老一辈台商,号召广大台湾青年务实耕耘,在大陆这片热土实现自身更好更快发展。国泰世华银行深圳分行行长林耿扬分享台资银行在大陆服务实体经济典型案例,表示今后将一如既往为台企台青在大陆发展提供更多金融支持。台湾赛德克族青年钟捷名分享在大陆创业经历,呼吁岛内青年勇于追逐梦想,记住自己的“根和魂”,踊跃来大陆追梦、筑梦、圆梦。扎根四川大凉山的台湾青年林书任在发言中提到大陆的各项发展政策、美丽的绿水青山、广阔的市场机遇,能够助力台湾青年实现梦想,希望通过自己的努力带动更多岛内青年参与到两岸融合发展的大潮中来。

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