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iPhone8还不够酷？那把智能手机“植入”我们的皮肤试试

9月13日凌晨，苹果在秋季新品发布会上推出了腮红金iPhone 8，受到了果粉们的追捧。这距离乔布斯发布第一代iPhone整整过去了10年，在这10年中，苹果把全人类带到了全新的时代，从此智能手机代替了功能机。

材料化学家鲍哲南却认为，智能手机会在不久后会被另外一个事物——人造皮肤代替，它会成和我们身体的一部分，完全改变我们与世界互动的方式：

它会成为一个人心脏的组成部分，从此医生可以精准把握病人是否心脏跳动不整齐，从而减少心脏衰竭的症状；被换上人造皮肤的机器人，从此就可以向人一样准确触摸环境中的物体；抑郁症患者可以通过人造皮肤的穿戴设备让朋友了解自己的状态，及时获得精神抚慰。

…

这是材料化学家、斯坦福大学教授鲍哲南有关人造皮肤的梦想，它听起来很科幻。鲍哲南打算花20年的时间，来让人造皮肤成为改变人类与世界互动方式的中介。有梦想的科学家往往在大胆设立目标的同时，脚踏实地，细心评估困难，找到实现梦想的有效方法，同时将科学发明转化成巨大的社会价值。

GASA大学硅谷站第二天，鲍哲南向GASA大学学员讲述了人造皮肤如何改变我们与世界互动的方式、科幻般的想法如何成为现实的：

晶体管物理运算的速度已达到极限

电子工业该走向何处？

人造皮肤的核心是晶体管，它诞生使电子学发生了根本性的变革，同时拨快了自动化和信息化的步伐。晶体管诞生于着名的贝尔实验室，而鲍哲南在芝加哥大学拿到博士学位后，在这里工作了7年，她研究的领域是从晶体管的影响力开始的。后来这项科学发现被拿到硅谷，形成了集成电路工艺。目前IBM把晶体管做到7个纳米，快接近原子级。

后来鲍哲南开始思考，当晶体管物理运算的速度已经达到极限时，电子工业该往哪里走？电子工业如果要有更长远的发展，其产品就不能再是目前这样很硬很厚的样子，将来的电子产品要能够放在身上、体内，有可折叠的电子屏幕。

这些都会带来新的可能性，但是难度也是超乎想象的。硅做的晶体管很脆弱，如果要放在心脏上，它跟心脏一起动，就会断。因此，新一代的晶体管，除了具备电子功能，也要也要有韧性、柔性和可拉伸性。

鲍哲南坚信，如果把现在的晶体管贴到人的皮肤上面，做成透明的集成电路，做到柔性、可伸缩性、科生物降解性和自愈性。就可以开拓出新的方向。

长远目标更容易让创新者走好当下每一步

互联网时代，速度至上，大多数人都倾向于制定3、5年甚至更短的目标，但伟大的科学家善于设计、规划长远的目标，让长远目标牵引自己踏踏实实走好每一步。

鲍哲南设置的目标是20年后做出真正的人造皮肤——它看起来、摸起来像人的皮肤一样，和人的皮肤有一样的功能，和神经中枢可以通讯，让我们的大脑知道传输的信息。

她把这个大目标分解成一个个小目标，这分别是传感器、电子电路。

传感器

这是人造皮肤中最重要的点，鲍哲南与团队创造了超柔性的传感器，这个传感器感受压力之后，很容易被压缩，贴在身上的时候也可以做到拉伸性。这个传感器的厚度可以做到比头发还薄。

除了可触摸的传感，还要有温度的传感。当温度变化的时候，颗粒之间的距离会改变，导电就发生改变，如何让电流不变呢？这就是我们要解决的。除此之外，还要有化学和生物的传感，当我设计人造皮肤产品的时候，就可以增加新的功能，比如人造皮肤可以闻不同的味道，甚至可以在把皮肤的信息纪录下来，病人自己在家里可以自己摸后就传输给医生。

电子电路

有了传感器之后，下一步就要考虑如何传输信号给大脑的问题。当鲍哲南团队发现可行的器件之后，就接着开发可拉伸性、自愈性和可生物降解性的材料。虽然现在这些材料还都不存在，鲍哲南认为先证实这些科学概念，这样接下来要发明的材料就有了目标性。

那么，该如何在分子结构上设计这些材料？如何用化学的方式合成这些材料，然后用一定的工艺应用到电子器件里面？

鲍哲南团队已经做出了可修复的导电材料，不但可修复，而且韧性非常强，不容易坏掉。目前人造皮肤智能拉伸到一定程度，但找到适当的设计方式，材料不仅可以继续导电，还可以拉伸非常多，而且用钉子上去压它，它的电流都可以保持不变。这种思路为电子工业带来了全新的可能性。

经过一系列的研究，鲍哲南找到了很多可拉伸性、自愈性、可降解性的半导体材料、导电材料。在积累了一定工艺后，她可以做出小的晶体管阵列，每一个小点都是可拉伸性的，可以放在手上，这是一个大的突破。

人造皮肤将带来柔性电子穿戴工业的崛起

进而颠覆智能手机

鲍哲南认为，一个科学概念被证实之后，首先要找到适合的领域去不断实践，让想法日渐成熟，这样可以加速让一个科学想法转化为巨大的社会和商业价值。

目标远大可以让科学家的思维更活跃，在接近目标的路上，鲍哲南发现了越来越多的惊喜和人造皮肤带来的巨大想象空间。

人造皮肤传感器集成到机器人的手上，会让机器人对外界的触摸和控制更加精确。鲍哲南还将人造皮肤种植在小老鼠的体内，发现这种新材料并没有对小老鼠的身体造成任何损害。所以人造皮肤同样可以慢慢尝试用在人的身上，比如放在人的心脏上，让医生了解哪部分心脏的传送信息是紊乱的，这样会更有效预防心脏衰竭。

还比如，过去抑郁症患者往往无法得到亲戚朋友的及时帮助，但通过搭载人造皮肤的，可以让他们及时了解自己的精神状态，获得帮助。

在研究的路上，鲍哲南与团队发现了一些有趣的应用，比如应用在手机和计算机屏幕上柔性的透明电极，这改善了目前弯曲多容易断裂的材料。鲍哲南的两个学生认为这个趣味性的发现对产业非常有希望，于是大胆尝试，通过获得麻省理工学院的20万美金资金支持，在硅谷创办了一家公司。现在公司已经有4轮投资，在韩国和日本有非常多的合作，今年的目标是在中国建厂，大部分客户在韩国和日本。

人造皮肤还在鲍哲南意想不到的领域发挥重要作用，比如会裂掉的硅电极使用了可自修复的材料之后，电极会很稳定；把新材料涂在铝电池表面，铝就不会发生刺状生长，性能会很稳定。

在医疗领域，人造皮肤材料可以用在无线检测方面，比如把它种植在脑壳里面，帮助医生了解病人脑压情况；还可以用其连续性测血压。

另外意向不到的是人造皮肤在碳化之后变成花一样，可以做超级电容器等。

“这是一个可以超越智能手机的世界。最重要的是，它会变成我们身体的一部分，帮助我们做以前做不到的事情，让我们和周围的世界有更加好的信息交流”。

创新者的DNA：

关联能力、疑问能力、观察能力、

社交网络、试验能力

鲍哲南在贝尔实验室和斯坦福做科研的一个重要体会是，创造和创新的环境是非常有关的。她认为，成功的创新者的DNA包括：关联能力、疑问能力、观察能力、社交网络、试验能力。有了想法要去尝试，然后才知道哪些是可行的，哪些是不可行的。

为了将人造皮肤的梦想转化为现实，鲍哲南把斯坦福里面每个人的不同能力和资源整合起来，让大家一起发现人造皮肤未来新的可能性。去年，她在斯坦福设立了“可穿戴科技中心”，把斯坦福各个系对穿戴器件有兴趣的教授和学生集合在一起，一起去探讨将来这个领域如何发展。

她需要会设计电子机械以及处理、分析和应用数据的人才，于是后来和医学院、设计学院等一起落地，大家因此可以一起围绕一个大目标去行动，也会发现新的问题，然后再去解决。

设立这个中心之后，学院之间就可以合作了。他们与设计学院合作，有一位教授在苹果做过8年设计师，来到斯坦福大学后，在苹果设计学院推广的概念是“设计不光是在设计产品，而是可以应用在生活和研究的。”可见设计的思维要有很清楚的目标，然后一步步实现。

鲍哲南团队还与杜克大学和谷歌联合起来做一个十年的研究，这个由心理学家、计算机系、生物工程组成的小组的目标就是促进人的精神健康，他们帮一万个病人带可穿戴设备的电子器件搜集每天的行动和健康数据，每三个月测试基因和血液变化，一直跟踪十年，从心脏和癌症的角度看身体和基因会怎么变化，为此总共投入了5亿美元。

他们还与不同工业界合作，吸收会员，每年开2次会议，和不同的教授沟通、合作。

总之，一个个体无法支撑一个改变人类的梦想，他需要将自己置身于一个丰富多样的环境中。

本文内容编辑：李小敏

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最后更新：2017-10-08 11:07:38

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