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R&D报告:耗时又耗钱的研发部门,即将被这些技术改变

北极蚊子 2018-6-19 17:04

研发是企业保持竞争力的关键。但是传统上的研发是既耗时又耗钱并且需要高素质人才支撑的活动。不过最近技术开始逐步介入到这些研发活动当中,通过AI、自动化、AR/VR以及3D打印等技术的结合来自动排除掉人为错误,将寻找工程人才的工作大众化,并且加快药物发现、汽车制造等行业的研发时间。CB Insights的一篇报告聚焦了这些领域的发展。

制药、技术、航空等行业的大公司每年都要投入数十亿美元在研发上面。光通用电气一家公司去年在新开发上面的花销就超过80亿美元。

在本报告中,我们将审视新的网络平台、机器人与3D打印、AI算法,以及AR/VR技术如何重塑了从人才获取到假设验证以及产品设计的一切。

网络平台扩大了人才池

在这个高度科学化的研发世界里,寻找高水平的专家是最大挑战之一。现在,软件正在帮助公司接触到全世界的人才池。

比方说在挖掘数据科学与金融的人才方面,像Kaggle、Quantopian、Numerai这样的平台正在将“量化”工作民主化并且给其协作者提供补偿。这种概念现在也开始被制药研发等领域所接受。

像Science Exchange这样的按需科学平台目前正在多个研发垂直领域开展合作,通过研发外包让企业能迅速解决现场人才缺乏的问题。

不过即便公司有了越来越大的人才池,假设验证仍有改进的空间,而缩短迭代时间将会转化为更快更好的发现。

机器人&3D打印加速各个垂直领域的产品开发

根据最近的一份产业调查,加速产品开发是机构采用3D打印的第一要务。此外,57%的3D打印工作都发生在新产品研发的第一阶段(比如概念验证和原型开发)。

3D打印已经成为任何设计工作室的常用装备。在订购成千上万实体零件之前,设计师可以利用3D打印来看看未来产品会是什么样的。

类似地,机器人正在对广泛的垂直领域的试错流程进行自动化。

比方说,在合成生物学的研发领域,机器人对Zymergen和 Ginkgo Bioworks这样通过酵母细菌制造定制化学品的公司产生了巨大影响。寻找合适的微生物需要同时对多达4000种不同的衍生进行测试,这些往往需要大量枯燥乏味的实验室工作。

通过利用自动移液管和机械臂,自动移液器使得高吞吐量实验成为可能,并带来了更快错误更少的双重好处。

下图左是基因测试机器人Counsyl,用来转移样本,右图是Zymergen的移液机器人,用于自动细菌培养测试。

材料工程就是检测出一颗微粒的能力——比如在300毫米的晶片上的一颗10纳米的颗粒。这真的就像大海捞针。

——Applied Materials CTO Om Nalamasu

除了生物科技以外,材料科学在计算和电子方面已经扮演了关键角色。

值得注意的是,像英特尔、三星这样的芯片制造商也是全球最大的研发开支者之一。随着半导体变得越来越小,在纳米级别的操作已经不是人力之所能及,这使得机器人称为优先选项。

明天的科学工具将日益自动化和精确,这样才能处理微观级别的精度。

AI正加快材料科学的发现

爱迪生对材料科学总结得很到位,他说这是一个排除的过程:“我没有失败10000次。我一次都没有失败过。我已经成功地证明了那10000种方法没有见效。”

爱迪生的精神至今仍在现在的研发实验室留存,尽管研发的数字化和软件化程度仍不如一些人预计的那么高(美国国家科学院称开发新材料往往是新产品开发过程中最耗时的一个阶段)。把科学方法更好地进行数字化对于开发新产品和新材料以及随后的规模化生产至关重要。

目前AI初创企业最热门的交易领域是医疗保健,因为各家公司都在将AI应用到药物研发中心上面。只要公司正在把资金投入到Recursion Pharmaceuticals以及 twoXAR这样的药物研发初创企业里面,这种做法在其他领域得到采用也只是时间问题。

有一家公司致力于化学和材料科学,那就是下图左的Citrine Informatics。Citrine在其大姑妈的材料数据库上运行AI,并且宣称它可以在50%的时间内帮助组织达到研发和制造的里程碑。类似地,Deepchem(下右)开发了一个Python库供化工业应用深度学习。

简而言之,各个板块的制造商——包括工业生物技术、制药、汽车、电子或者其他的材料品——都得靠机器人自动化以及3D打印来维持竞争力以及缩短产品推出的反馈回环。

开发复杂材料或者将其商用化的初创企业已经在3D打印界取得进展。像MarkForged这样的公司采用了炭纤维复合材料,有的则研发带有罕见纳米结构和特殊物理属性的复合物。

当然,未来的制造商将会依赖于智能软件来取得其研发发现成果。

增强和虚拟现实将建模流程“抽象化”

目前的各类制造商要靠计算机辅助设计软件(CAD)来进行原型开发。在未来的制造流程中,增强和虚拟现实会在研发过程当中扮演更大的角色,并且能够有效地将桌面PC“抽象化”,以供各行的设计师使用,这有可能可以消除对3D打印实体模型的需要。

AutoCAD的软件开发商Autodesk是未来原型和协作技术的领头羊。该公司对3D打印等尖端技术进行了重金投入,还跟健康AI初创企业Atomwise就一个“机密项目”开展了合作。最近,Autodesk还进军到AR/VR游戏引擎的研发当中,预示着其设想要在设计流程的沉浸式计算中扮演更大角色。

Autodesk的游戏引擎叫做Stingray,目前已经增加了对HTC Vive以及Oculus Rift头戴装置的支持。此外,游戏和VR引擎制造商Unity也跟Autodesk进行了合作以增加可互操作性。

类似地,苹果也设想了结合AR/VR以及3D打印来促进设计流程。我们通过CB Insights数据库发现了一项苹果专利,该专利设想AR“叠加计算机生成的虚拟信息”到现有对象的现实世界视图当中,从而让行业设计师可以在现有或者为完成的对象上有效地进行可3D打印的“编辑”。

该项专利设想通过“半透明眼镜”来利用AR,但也提到了一种“配备了摄像头的移动设备”,暗示了通过iPhone上的ARKit来利用3D打印的可能性。

康奈尔大学的一位研究学者最近演示了在3D打印时通过AR/VR来进行描绘的能力。人机接口最终可以做到如此无缝以至于3D模型可以实时雕刻出来。

将来的研发团队将会探索AR和VR的应用,并且测试这些技术会如何跟3D打印以及传统的原型开发流程结合。

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