鲍哲南传授曾于2017年9月16日来到混沌，在《黑科技：柔性电子酿成人类皮肤——人造皮肤的开导》一课中，不但剖析了柔性电子技能的出现及其所能带来的庞大社会厘革，还联合本身20多年在顶尖学府从事科研工作的履历，深入剖析了科学的管理研究团队、人才的选取与造就，以及学校创新和社会创业怎样完成良性互动等关键题目。
本日，混沌君将课程内容重新整理出来，送给喜好创新，热衷思索人才造就和团队管理的你。
以下内容由鲍哲南传授分享。
讲课老师 | 鲍哲南 斯坦福大学传授
编辑 | 混沌贸易研究团队
支持 | 混沌前沿课
本文为混沌贸易研究团队原创文章，500堂认知好课，就在混沌app
将来电子工业：不肯定很硬，也可以柔软
假如说摩尔定律险些已到达物理极限，那么将来的电子工业出路会在那里？我以为，新的质料、新的器件将会开发一个全新电子工业的根本元素。
在这次课程中，我将为各位同砚先容人造皮肤——这个可以在电子工业中开启全新范畴的质料，到底怎样产生，又将会为工业财产带来怎样的变化。
我们都知道，电子工业的开端是贝尔实行室发明白晶体管。博士结业后，我曾在那边工作了八年，也在那边确定了我研究的大方向。
在贝尔实行室诞生的13个诺贝尔奖中，晶体管是第一个。
晶体管是什么？简朴说，就是一个电子器件，雷同于一个小开关。盘算机芯片的运转，以及表现屏幕会转换画面，都是由于有它。
晶体管之以是能发达发展，有一个紧张的关键点， 就是发现了可以用自制的质料——“硅”，来做晶体管。要知道，晶体管最开始做出来的时间，所用的质料并不是可以生产的质料。
厥后，英特尔又发现了怎么样可以把晶体管集成，做在一片衬底上。也就是说，一个很大的电子器件，可以把它做得非常小，满是薄膜型，做在一片衬底上；在同样一个衬底上放得晶体管约多，卖的小芯片越多，赚得钱就越多。
于是，英特尔首创人戈登·摩尔（Gordon Moore）提出了电子工业发展范畴紧张的经济规律——摩尔定律，即当代价稳定时，集成电路上可容纳的元器件数量，约每隔18-24个月便会增长一倍，性能也将提拔一倍。
直到如今，芯片可以做到7纳米，比我们的头发还要细（备注：人类头发一样平常在100微米以内），假如再缩小，就是原子级了，险些已到达物理极限。那么，将来，电子工业另有什么出路？
实在， 除了越来越小之外，电子工业另有别的一个很紧张的发展趋势，就是可以把电子产物做成更加多样化、多形化。
好比说，这些电子的器件产物大概传感器，并不肯定要很硬的，也可以很柔软。我们可以想像，可以把它放在心脏上，检测心脏的电流，大概做可弯曲的屏幕。
以是，假如要让电子工业有一个新的突破的话，我们所用的电子质料完全要变掉。由于如今的电子质料都是硬的，硅就像玻璃一样，轻易碎。
假如要穿在身上，要折叠，要放在器官上面的话，这些电子器件要可以或许有很好的电子功能，而且还要跟着我们身材一起移动，否则就会很不惬意。
这些来自工业发展的需求就形成了我研究的大目的：用新的质料、新的器件，让电子工业有新的发展大概性。
那么，我们必要的这种新质料，有什么大概的实现方式呢？
大概一：可以把硅片做得非常非常薄，变得可以弯曲。但缺点是不能拉伸，放在软构造上，照旧会伤害到软构造。
大概二：可以用塑料，但电学性能有限。
不外，我们也可以通过科学的本领，改变塑料的分子布局，使这些柔性质料酿成像硅一样，有好的电子性能，如许的柔性电子就成为了我参加贝尔实行室后确定的大方向。
人造皮肤——一条可以走通的路，只是时间题目
当2004年我到斯坦福大学工作的时间，我已经从事柔性电子的研究已经8年时间，这个范畴仍旧非常空旷，我的结果应用在了表现屏、集成电路等范畴，但我更盼望可以或许做一项研究，可以触动每个人的生命。但这个研究是什么，我并没有很清晰。
做科研总是必要有开导点，我的开导点是人的皮肤。
这个开导点来得非常偶尔。在我到斯坦福大学的第二年，机器系在做一个可以像蟑螂一样爬的呆板人，我看到后以为这真是太酷了，于是跟开辟这个呆板人的传授谈，爬得那样好的呆板人另有没有未办理的题目。
这位传授说，当“蟑螂”向上爬到墙顶时，墙没有了，但它的爪子却感受不到，没东西抓就掉下来了。他提出了一个呆板人范畴里很紧张的题目，就是缺少一种能让呆板人有感觉的柔软、很薄的“皮肤”。
这便形成了我们想做的电子质料：有柔性、拉伸性，可以或许传感，这都是人类皮肤所拥有的特性。更故意思的是，皮肤另有生物降解性，而且假如皮肤有划痕了，它本身还可以把疤痕逐步去掉，举行自修复。
我想，假如模仿皮肤的这些功能，并全参加电子质料，实现了这个简朴的概念，我们就可以实现开发一个新的电子工业期间最根本一些元素。而这，也成为了我们举行科学研究的灵感和动力泉源。
那么，人造皮肤，必要有哪些最重要的部门呢？
（1）传感。由于必要像皮肤一样可以或许触摸和感知。
（2）电子电路。由于这些感受的信号，必要用它转换成我们大脑所可以明白的信号。
起首，传感该怎么做到，有以下几种方式：
（1）可触摸的传感器。
现在大部门方式做出来的可触摸传感器，要么是硬化的，要么是太厚，要么是不可弯曲，不敷敏捷，有各种题目。
我们的办理方案是 把橡胶做成像小金字塔一样的外形。这个金字塔的塔尖非常柔软，你一压塔尖，就很轻易改变外形，进而改变电容。于是，你就有了触摸感。
（2）测温度的传感器。
如许的传感器是用一些导电的小颗粒和一些高分子的质料混淆在一起。当加热的时间，高分子质料就会热膨胀，改变小颗粒之间的间隔，进而改变导电性。
（3）化学和生物传感器。
想象一下，假如你手上的皮肤可以感知化学分子大概生物分子的话，大概你可以给本身做身材查抄。看到皮肤上有一个痣，颜色不太对，大概你摸一下就可以知道这个是不是癌症细胞，大概你在触摸桌子的时间，就可知道这个桌子外貌是否有细菌。
有了传感器，大脑是否可以真正明白这个信号？假如可以，那么这条路就是可以走通的，只是时间题目。
于是，我们做了第一代的人工机器感受器，通过感受压力产生一系列的电信号。这些信号，大脑是否可以真正明白，我们用老鼠的脑筋切片作了实行。
我们用生物工程的方式，改变了脑筋切片某个部位的细胞，是它对光学感受有敏捷性。然后，把电信号输入到一个光纤内里，测试脑切片对这个光信号是否有反应，进而确认这个脑筋是否可以明白我们传给它的信号。
如今，我们可以证明，用这个人工机器感受器，可以到达像人的皮肤一样的感受功能，而且可以和大脑联结。
有了这个传感器后，我们开始举行进一步的质料计划：
好比，快速自愈电子聚合物，可以导电也可以自我修复；可伸缩的晶体管，即便弯来弯去，也不会改变它的导电性；另有可生物降解的半导体质料，用这个质料做电子电路假如植入体内，我们可以控制它的分子布局，使得它在肯定的时间内逐步地生物降解。
为满意个性化需求，人造皮肤也可以是蝴蝶状。
这些质料的功能，是已有的电子器件所做不到的，以是我以为，这将开始一个新的大概性。
将来的大趋势：“颠覆”智能手机期间
在有了新质料后，我们会想象它的远景。
第一步，先是用作智能服装，穿在身上；然后，贴在皮肤外貌；终极乃至会植入我们的身材。这是一个我们以为大概的发展趋势。
如今是智能手机期间，但它照旧一个很硬性的电子器件，包罗如今的iWatch、谷歌眼镜、VR。但在将来，我们就要进入一个新的地区，即弹性电子、人造皮肤期间。
但是将来，可穿着的科技必须要偏重于提拔功能，假如没有增长新功能，就没有人会去必要它。
以是，我们假想的将来，是如许的一个体系，在人的体内大概有一些传感器，即人工皮肤的电子器件，人体就相称于一个网络中央，与四周朋侪、情况所接洽。想象一下，大概20年后，你的生存大概是如许的：
清晨，身上的柔性电子皮肤手表让你醒来，而且告诉你脉搏正常；戴上眼镜，你可以相识本日的日程表，得知本日下战书有一个集会；然后你走出房间，预备叫一个车，仰面瞥见，以后的车都是直升飞机，就告诉直升飞机下来接你；你的太太来跟你告别，透过太太身上的柔性电子器件，你可以知道太太心情很好……
我只想通过这个例子让你看到一个BodyNet（人体网络）。如今我们已经做出人造皮肤，如许的将来也不再只在想象当中。
智能手机之前，我们用数码相机照相，用MP3听音乐，用GPS去找路……但当智能手机出来以后，许多已有的传统工业都被颠覆了。这阐明， 一个新型科技的发展，假如它找对人的需求的话，它就可以颠覆整个已有的工业。
而对于我们来说，智能手机是如今，未来是BodyNet。作为 电子工业下一个发展的大趋势，基于柔性电子器件的BodyNet是否会颠覆智能手机呢？这是我们盼望看到的。
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五问顶级科学家鲍哲南：创新者应该怎样思索？
1、做科学研究，想法从那里来？
质料学中有两种差别的思索路径。
想法一：不管这个质料到底有什么用，只要以为风趣，大概有新性子、新发现，就要把这个质料做出来。
比方，寻常我们看到的碳都是粉末状的，但我很好奇，假如我把它的碳原子分列酿成有序性了，而且有序性不但是一个多层的三维布局的碳，而是单层的，会怎么样呢？这就成为了石墨烯，非常好的导电体，而且超薄、透明。
想法二：我有很清晰的目标，好比，我这个质料要做电动汽车的电池，大概说要做太阳能电池。目标很清晰，然后围绕这个目标，有什么题目就去办理。
总之，在学术界，学会设定目的非常紧张。有了目的之后，再从这个目的倒推，你要到达这个目的还缺什么，这个就成为你的研究方向。
2、学术界与工业界的目的有什么差别？
学术界的目的黑白常远的，一样平常是20年，而工业界的目的是比力近的，一样平常是5-10年就得有一个新产物。
但在学术界，在去实现20年目的的时间，我们可以发现有许多很风趣的应用，大概在5到10年就可以实现。这是研究的大方向所出来的副产物，这也非常令人幸福。
3、该怎样告竣目的？
学会用 “计划头脑”去规划与实践，可以资助你包管精确的产物思绪与高尺度的项目品格。
计划头脑提倡创建一个恒久目的，分步调订定小目的，逐一办理末了告竣目的。整个过程包罗5个步调：
（1）移情（Empathize）：把本身当成客户，探索客户最本质的需求。不但必要观察用户举动，而且要知道举动的目标、举动的连带反应等，以相识用户的真实想法。
（2）界说（Define）：用一句精简的话来告诉别人你的团队大概项目标目标与代价观。下界说的过程必要思量清晰浩繁因素，好比客户是谁、办理什么题目、有哪些已有的假设、有什么相干联的不可控因素、短期目的和久远影响是什么、我们的根本方法是什么等等。
（3）假想（Ideate）：可以明白为头脑风暴，尽大概多的去假想场景以及办理方案。
（4）原型（Prototype）：用最短的时间和成原来做出项目原型大概构建出其贸易模式。必要夸大的是，在做原型的过程应当不停发现题目，找到新的大概出现的题目或瓶颈，并给出办理方案。
（5）测试（Test）：测试原型。当原型为其他难以视觉化的产物大概项目时，可以让更多人体验该产物，并给出反馈。
（备注：具体可参阅《Designing Your Life 本身的人生，本身计划》，作者William Burnett ）
4、怎样像创新者一样思索？这5个关键举动值得你参考。
（1）Associating（接洽）。好比说我的专业是化学，质料学，但是假如我可以做呆板人的话，就会产生许多原来意想不到的想法。当你从一个经常打仗的情况，去跟情况以外的东西接洽起来，就可以引发你产生新的想法。
（2）Questioning（质疑）。当你就是在做一件事变的时间，你要去质疑这个范畴为什么不停都要如许做？偶然各人都如许做，不肯定这个做法就是对的，大概这个做法最好。大概你可以想出一个更好的办法。以是要经常质疑一些很紧张的题目，而且敢于去颠覆，可以使得创新有更多的大概性。
（3）Observing（观察）。当你把办理一个题目的方法用在另一个地方的时间，你要细致观察了才知道，哪些是好的地方，哪些是欠好的地方，哪些地方另有题目要办理。
（4）Networking（联网）。差别学术配景的人，好比做化学和物理的假如和电子、医疗方面的人打仗，就会有新的火花，产生许多意想不到的紧张想法。
（5）Experimenting（实行）。不去实验，就不会知道终极的想法是不是精确。偶然这个想法只是你的一个假想，但实行会告诉你，你的假想是对的照旧错的。偶然实行证明白你的想法，阐明你的思绪是精确的，可以继承往下走。但是偶然实行跟你的想法不同等，并不是说这个实行是失败的实行，这个实行实在是很有效的，由于它告诉你，你的假想是错的，你的假设是错误的，以是你要归去重新思索那里的假设是错误的，如许你就会进一步发展，把你的思绪越来越完善化。
5、除此之外，另有因素影响你的创新？
外界的情况会有很大的影响。
想象有两间课堂，第一间课堂里，老师在前面，门生在背面；别的一间课堂是小桌子，门生都坐在一起，老师可以走来走去，在中心走来走去。
这两间课堂里门生和老师之间的交换互动会有什么样的差别？第一间课堂里门生都是在听老师讲，很难与老师产生互动，相互开导。
但是假如在第二间课堂，你一进去，就知道这个情况要鼓励门生和老师更多的互动。
另有差别颜色的情况也会对门生有差别的影响。进到一间课堂，假如颜色灰昏暗暗，大概坐一会儿就想睡觉；但一进到颜色美丽的课堂立即就苏醒了，头脑也会活泼起来。
如今许多公司就在如许计划情况。好比硅谷的Facebook，他们的办公室有许多颜色，有的人在办公桌上放了一片树叶，走道内里的墙也可以任意写字画画，这也是鼓励创造力的一种方式。而且办公的地方也没有效差别的房间把各人隔开，各人全在同一个大房间内里，有许多桌子，每个人桌子上都有本身个性化的东西。在办公室的角落，会有一些苏息的空间，让各人相互交换沟通，使得员工和员工之间有更多的打仗。大概差别部分的人在一起打游戏时，就会产生一些新的想法。
在如许的情况工作，你不会以为很累、很枯燥、很闷，而总是以为有一种受引发的感觉。
你与什么样的人共事也非常紧张。我最初到贝尔实行室的时间非常震动，固然这里用的实行仪器非常陈旧，但是当你必要时，你总可以找到天下上最善于做某项研究的人，会与你毫无保存地讨论与互助。这也是斯坦福的风格，以是我在那边制造了一个像贝尔实行室一样的团队，就是我的可穿着电子中央。
末了是创业者精力，斯坦福大学夸大大家都是创业者。但并不是说要开公司、要赢利，而是每个人要做本身想做的事变，并这件事用各种方式做成。返回搜狐，检察更多
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发表于 2020-12-24 03:32:34
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