专注于跨界的顶级媒体实验室在哪?

大科技大科技 科学之谜 2020-10-21 2672 0

讲到“媒体”一词,大家都会想到广播、电视、互联网等传播信息的媒介,但麻省理工学院(简称MIT)的媒体实验室研究的可不是这些媒体。事实上,媒体实验室是一个特殊的媒介,它着眼于不同科学连接起来的跨学科研究,且这些研究都是极具创新意识、新颖且有潜力的项目。下面我们来看看这个媒体实验室的两个重要的研究成果。

电子油墨显示器

自东汉初期蔡伦改良造纸术以来,人类使用纸的历史已经有大约1900年了。造纸术的改良极大的促进了人类的信息交流,构成了我们如今各种纸质产品在生活中广泛使用的世界。但是人类发展到今天,人口总数已经突破了75亿,每年纸张的生产量高达3.2亿吨,这其中有相当大的一部分纸张被做成了供人类阅读的材料。减少纸质材料的使用,保护树木,已经是迫不及待的一件事情。

专注于跨界的顶级媒体实验室在哪?

电子媒介的出现使得更多人习惯于使用电子显示器进行阅读。但是电子显示器的LED灯发出的光谱和自然光有着非常大的区别——自然光含有的各种光线柔和且分布均匀,而LED灯发出的光较为刺眼且发出的蓝光比例较大。蓝光具有比较高的能量,它能够穿透眼睛的晶状体,伤害视网膜和黄斑区,所以长时间观看电子显示器会对眼睛造成伤害。

幸运的是,在MIT媒体实验室的努力下,综合纸媒优势和电子屏幕的优势、集合化学、物理学和电子技术等学科技术的电子油墨被研发了出来。

我们知道,人们使用油墨,在书籍、报纸上印刷图片和文字,它给了我们舒适的视觉体验,但印在纸上的油墨分子一旦形成便不可移动,导致它们无法重新排列构成新内容。如果能使这些油墨分子动起来,能随着阅读的进行自动重新组合形成新的内容,就能极大的保护视力而且又不需要更换纸张(甚至不需要纸)。以上讲的其实就是电子油墨显示器的开发,这个应该怎么实现呢?

根据常识,我们看的书是黑的字、白的纸,字和纸分别提供了黑、白这两种颜色。但在显示器里,是没有白纸的,承载文字的只是一块玻璃或者其他材料,颜色则是外界赋予的。所以对于电子油墨来说,应该有各种颜色的油墨粒子。这些粒子本身具有电荷,通过外界的电场,就可以控制它们的聚集,形成各种各样你所需要的文字和图案。当然了,说起来简单,这可是一项及其复杂的技术。电子油墨屏已经开始应用在我们的生活中,其显示的内容也在逐步实现彩色化,相信在不远的将来,电子油墨屏幕能广泛应用。

人类第一条仿生腿

人世间常常会发生不幸,很多人在意外中失去了手或者脚。只需失去了四肢中的任何一只,就能对一个人的生活造成严重的影响,更不用说失去双足、双手多么痛苦。但断臂、断足不可再生,人们只能借助假肢尽量做些弥补。

什么样的假肢才是最好的假肢呢?肯定是与真实的人脚(或手)越相似的越好!但传统上的假肢,只是固定在人身体上的生硬的金属,它的活动要靠身体的其他部位扯动。如果不用眼睛看的话,根本无法感知假肢所做的动作以及它所处的位置是否准确。而且假肢的活动毫无舒适性,会牵扯、碰撞身体的其他部位。随着科技的发展,仿生假肢应运而生。

久病成良医!发明第一个仿生假腿的人,居然是一位双腿均被截肢的残疾人。这个人就是MIT媒体实验室生物机电一体化小组负责人休·赫尔教授,他有一段传奇的人生经历——赫尔于1964年生于美国,他的人生爱好就是登山。赫尔年少成名,17岁时他就成为了美国最优秀的攀登者之一。但天降灾难,赫尔在一次登山活动中遭遇到了暴风雪,并遭受严重的冻伤,导致他的双腿被截肢。后来,他开始自制假肢帮助自己走路,并发奋图强,最终考入了世界顶尖学府——麻省理工学院,并成为了该校的教授。

休·赫尔设计的仿生腿集合了人工智能、物理、生物等学科技术,充分模仿了真实人腿的膝盖、小腿和脚踝的功能,这包括了力量和控制力。仿生腿怎么实现这些功能的呢?传统的假肢并没有自主运动和感知能力,休·赫尔却给他的仿生腿装上了电池,还有两个微处理器和六个环境传感器,使得仿生腿能够根据不同的情况改变自己的状态。当然,每一个人的走路姿势都是不一样的,当假肢安装到人体身上后,医师会根据特定的走路习惯为仿生腿设计专门的程序。安装完成后的几分钟,安装假肢的人就可以自由走来走去,甚至可以跑来跑去。

仿生小腿每秒会进行数千次的微小调整,给予人最舒适的走路体验。在脚跟着地时,系统程序会控制脚踝的刚度以吸收震感,并将胫骨推向前方。然后,假肢根据地形产生的波动力,以合适的姿势推动穿戴者前进。仿生假腿给予了截肢患者以自然步态行走的能力,最大的避免了使用传统假肢导致的骨关节炎等问题。

然而,即使仿生假肢具有感觉外界变化的能力,它仍然不是人体的一部分,因为人体的神经感知系统与仿生假肢还没有任何联系。

目前,安装假肢之前,需要将原肢体的肌腱和神经末梢尽可能的切除,避免假肢与它们接触产生的痛感。现在,休·赫尔正试图开发出新的假肢感受器,将这些感受器与截肢患者原肢体的肌腱和神经末梢连接起来(而不是将它们切除)。全新一代的假肢不仅可以接受来自中枢神经系统的命令,还可以将感觉传递给人脑。如果休·赫尔能够成功研发这种新型仿生假肢,人类将永远不会感觉到失去四肢。

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