iPhone8還不夠酷？那把智能手機「植入」我們的皮膚試試

9月13日凌晨，蘋果在秋季新品發布會上推出了腮紅金iPhone 8，受到了果粉們的追捧。這距離喬布斯發布第一代iPhone整整過去了10年，在這10年中，蘋果把全人類帶到了全新的時代，從此智能手機代替了功能機。

材料化學家鮑哲南卻認為，智能手機會在不久後會被另外一個事物——人造皮膚代替，它會成和我們身體的一部分，完全改變我們與世界互動的方式：

它會成為一個人心臟的組成部分，從此醫生可以精準把握病人是否心臟跳動不整齊，從而減少心臟衰竭的癥狀；被換上人造皮膚的機器人，從此就可以向人一樣準確觸摸環境中的物體；抑鬱症患者可以通過人造皮膚的穿戴設備讓朋友了解自己的狀態，及時獲得精神撫慰。

…

這是材料化學家、斯坦福大學教授鮑哲南有關人造皮膚的夢想，它聽起來很科幻。鮑哲南打算花20年的時間，來讓人造皮膚成為改變人類與世界互動方式的中介。有夢想的科學家往往在大膽設立目標的同時，腳踏實地，細心評估困難，找到實現夢想的有效方法，同時將科學發明轉化成巨大的社會價值。

GASA大學矽谷站第二天，鮑哲南向GASA大學學員講述了人造皮膚如何改變我們與世界互動的方式、科幻般的想法如何成為現實的：

晶體管物理運算的速度已達到極限

電子工業該走向何處？

人造皮膚的核心是晶體管，它誕生使電子學發生了根本性的變革，同時撥快了自動化和信息化的步伐。晶體管誕生於著名的貝爾實驗室，而鮑哲南在芝加哥大學拿到博士學位後，在這裡工作了7年，她研究的領域是從晶體管的影響力開始的。後來這項科學發現被拿到矽谷，形成了集成電路工藝。目前IBM把晶體管做到7個納米，快接近原子級。

後來鮑哲南開始思考，當晶體管物理運算的速度已經達到極限時，電子工業該往哪裡走？電子工業如果要有更長遠的發展，其產品就不能再是目前這樣很硬很厚的樣子，將來的電子產品要能夠放在身上、體內，有可摺疊的電子屏幕。

這些都會帶來新的可能性，但是難度也是超乎想像的。硅做的晶體管很脆弱，如果要放在心臟上，它跟心臟一起動，就會斷。因此，新一代的晶體管，除了具備電子功能，也要也要有韌性、柔性和可拉伸性。

鮑哲南堅信，如果把現在的晶體管貼到人的皮膚上面，做成透明的集成電路，做到柔性、可伸縮性、科生物降解性和自愈性。就可以開拓出新的方向。

長遠目標更容易讓創新者走好當下每一步

互聯網時代，速度至上，大多數人都傾向於制定3、5年甚至更短的目標，但偉大的科學家善於設計、規劃長遠的目標，讓長遠目標牽引自己踏踏實實走好每一步。

鮑哲南設置的目標是20年後做出真正的人造皮膚——它看起來、摸起來像人的皮膚一樣，和人的皮膚有一樣的功能，和神經中樞可以通訊，讓我們的大腦知道傳輸的信息。

她把這個大目標分解成一個個小目標，這分別是感測器、電子電路。

感測器

這是人造皮膚中最重要的點，鮑哲南與團隊創造了超柔性的感測器，這個感測器感受壓力之後，很容易被壓縮，貼在身上的時候也可以做到拉伸性。這個感測器的厚度可以做到比頭髮還薄。

除了可觸摸的感測，還要有溫度的感測。當溫度變化的時候，顆粒之間的距離會改變，導電就發生改變，如何讓電流不變呢？這就是我們要解決的。除此之外，還要有化學和生物的感測，當我設計人造皮膚產品的時候，就可以增加新的功能，比如人造皮膚可以聞不同的味道，甚至可以在把皮膚的信息紀錄下來，病人自己在家裡可以自己摸後就傳輸給醫生。

電子電路

有了感測器之後，下一步就要考慮如何傳輸信號給大腦的問題。當鮑哲南團隊發現可行的器件之後，就接著開發可拉伸性、自愈性和可生物降解性的材料。雖然現在這些材料還都不存在，鮑哲南認為先證實這些科學概念，這樣接下來要發明的材料就有了目標性。

那麼，該如何在分子結構上設計這些材料？如何用化學的方式合成這些材料，然後用一定的工藝應用到電子器件裡面？

鮑哲南團隊已經做出了可修復的導電材料，不但可修復，而且韌性非常強，不容易壞掉。目前人造皮膚智能拉伸到一定程度，但找到適當的設計方式，材料不僅可以繼續導電，還可以拉伸非常多，而且用釘子上去壓它，它的電流都可以保持不變。這種思路為電子工業帶來了全新的可能性。

經過一系列的研究，鮑哲南找到了很多可拉伸性、自愈性、可降解性的半導體材料、導電材料。在積累了一定工藝後，她可以做出小的晶體管陣列，每一個小點都是可拉伸性的，可以放在手上，這是一個大的突破。

人造皮膚將帶來柔性電子穿戴工業的崛起

進而顛覆智能手機

鮑哲南認為，一個科學概念被證實之後，首先要找到適合的領域去不斷實踐，讓想法日漸成熟，這樣可以加速讓一個科學想法轉化為巨大的社會和商業價值。

目標遠大可以讓科學家的思維更活躍，在接近目標的路上，鮑哲南發現了越來越多的驚喜和人造皮膚帶來的巨大想像空間。

人造皮膚感測器集成到機器人的手上，會讓機器人對外界的觸摸和控制更加精確。鮑哲南還將人造皮膚種植在小老鼠的體內，發現這種新材料並沒有對小老鼠的身體造成任何損害。所以人造皮膚同樣可以慢慢嘗試用在人的身上，比如放在人的心臟上，讓醫生了解哪部分心臟的傳送信息是紊亂的，這樣會更有效預防心臟衰竭。

還比如，過去抑鬱症患者往往無法得到親戚朋友的及時幫助，但通過搭載人造皮膚的，可以讓他們及時了解自己的精神狀態，獲得幫助。

在研究的路上，鮑哲南與團隊發現了一些有趣的應用，比如應用在手機和計算機屏幕上柔性的透明電極，這改善了目前彎曲多容易斷裂的材料。鮑哲南的兩個學生認為這個趣味性的發現對產業非常有希望，於是大膽嘗試，通過獲得麻省理工學院的20萬美金資金支持，在矽谷創辦了一家公司。現在公司已經有4輪投資，在韓國和日本有非常多的合作，今年的目標是在中國建廠，大部分客戶在韓國和日本。

人造皮膚還在鮑哲南意想不到的領域發揮重要作用，比如會裂掉的硅電極使用了可自修復的材料之後，電極會很穩定；把新材料塗在鋁電池表面，鋁就不會發生刺狀生長，性能會很穩定。

在醫療領域，人造皮膚材料可以用在無線檢測方面，比如把它種植在腦殼裡面，幫助醫生了解病人腦壓情況；還可以用其連續性測血壓。

另外意向不到的是人造皮膚在碳化之後變成花一樣，可以做超級電容器等。

「這是一個可以超越智能手機的世界。最重要的是，它會變成我們身體的一部分，幫助我們做以前做不到的事情，讓我們和周圍的世界有更加好的信息交流」。

創新者的DNA：

關聯能力、疑問能力、觀察能力、

社交網路、試驗能力

鮑哲南在貝爾實驗室和斯坦福做科研的一個重要體會是，創造和創新的環境是非常有關的。她認為，成功的創新者的DNA包括：關聯能力、疑問能力、觀察能力、社交網路、試驗能力。有了想法要去嘗試，然後才知道哪些是可行的，哪些是不可行的。

為了將人造皮膚的夢想轉化為現實，鮑哲南把斯坦福裡面每個人的不同能力和資源整合起來，讓大家一起發現人造皮膚未來新的可能性。去年，她在斯坦福設立了「可穿戴科技中心」，把斯坦福各個系對穿戴器件有興趣的教授和學生集合在一起，一起去探討將來這個領域如何發展。

她需要會設計電子機械以及處理、分析和應用數據的人才，於是後來和醫學院、設計學院等一起落地，大家因此可以一起圍繞一個大目標去行動，也會發現新的問題，然後再去解決。

設立這個中心之後，學院之間就可以合作了。他們與設計學院合作，有一位教授在蘋果做過8年設計師，來到斯坦福大學後，在蘋果設計學院推廣的概念是「設計不光是在設計產品，而是可以應用在生活和研究的。」可見設計的思維要有很清楚的目標，然後一步步實現。

鮑哲南團隊還與杜克大學和谷歌聯合起來做一個十年的研究，這個由心理學家、計算機系、生物工程組成的小組的目標就是促進人的精神健康，他們幫一萬個病人帶可穿戴設備的電子器件搜集每天的行動和健康數據，每三個月測試基因和血液變化，一直跟蹤十年，從心臟和癌症的角度看身體和基因會怎麼變化，為此總共投入了5億美元。

他們還與不同工業界合作，吸收會員，每年開2次會議，和不同的教授溝通、合作。

總之，一個個體無法支撐一個改變人類的夢想，他需要將自己置身於一個豐富多樣的環境中。

本文內容編輯：李小敏

GASA 2017級火熱報名中，僅余限量名額

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！