Week00 Principles and Practices 介绍

Introduction-Principles and Practices(介绍-原则和实践)

这一部分是Fab Academy每年都会讲的课程概述:
内容是介绍有关数字制造(digital revelation)/ Fablab 等相关理念和国际上的最新进展。会讲整个运动的由来和一年之中最新的进展情况。每年的PPT都有所更新/展示在一个网页上随时都能查看,超级炫酷。
介绍是从什么是数字制造开始的:

Digital Revolutions & fabrication

I'm gonna take you on a tour of what is digital fabrication/what this fab academy is.
Digital Revolution. (That has easy & deep meaning of digital revolution )
数字革命,有两个意义:

  • 简单含义:用电脑控制机器制造东西;
  • 深层含义:如何直接用数据控制&制造东西 — 终极目标就是像DNA一样控制蛋白质,制造东西

(PS:笔者的理解就是制造生命,历代科学家们万古不变的追求)

Analog-- Digital
  1. Analog-- digital 从模拟到数字,电话,计算机,数字制造。
    都有这样类似的一个过程。
    模拟电话>>>>数字电话 (模拟信号/数字信号)
    模拟电路电脑 >>>> 数字电路电脑 (晶体管)
    模拟信号控制的机械制造 >>>> 数字制造

Week00 Principles and Practices 介绍_第1张图片
Cramming more components onto integrated circuits

《Cramming more components onto integrated circuits》
著名的摩尔定律出处,在1965年就准确预测了现代的生活,而且有些作者的预见,现在看来都还没有实现。
摩尔根据5个统计得来的数据点,绘制了一条未来的发展线。 推测出了著名的电子行业发展规律 —— 每半年电子设备电路的集成度Double一倍(左图为Log函数/右图为2次函数)
并且大胆预测这样的增长如果持续10年,会怎么样?(写这篇文章的时候摩尔还没有创建Intel)而出乎所有人意料的是,摩尔定律这一非自然法则,居然持续增长了50年之久。

Fablab in 12 years

2.两张对照的照片指出/ Fab labs 有着和摩尔定律一样的增长趋势(每年翻倍)

Catenate computer to machine

3.1952年 计算机控制生产机器的原型机在MIT被发明出来。(一段混乱且有趣的历史) Whirlmill 1952 实时的计算机 / 由计算机控制的机器诞生。


Whirlmill

第一台实时响应的电脑,在MIT诞生,
在这一年computer control machines tools 在MIT诞生。


Vannevar Bush和世界上最后一台Analog computer

Vannevar Bush
相关资料链接:百度百科
Wikipedia: 在他的一篇文章中《和我们想得一样》提出Memex这一概念,可以被看成为是现代万维网的先锋[3]

4.他的2个大牛学生
香农 Claude Elwood Shannon
信息论鼻祖
冯诺伊曼
计算机鼻祖(天总是妒英才)

香农的理论总结就是:你用符号来实现通信,你就可以通过不靠谱的设备来实现非常靠谱的通讯。

It's a Scanning property
By using a symbol in a computer/communication, for linear increase in the physical resource represent a symbol, the error drops as exponential,
Those the Idea behind digital revolution.

Digital revolution 不是0和1 而是(依照“香农”的理论框架)你可以通过信号symbol 符号学,在有限的资源(物理资源和信息资源)里传达复杂且大量的信息。
You can community relabel in a unreliable devices. 能够有效的组织起一堆不靠谱的电子设备,让其协同工作。实现实时的交流功能
PS:这听上去就像是生命or智能的真谛

So what is digital fabrication?


Digital Fabrication invented in 4 Billion years ago

This is how you constructed.
数字制造又是什么呢?数字制造其实4亿年前就被发明了。这张图就是建造你的东西。
你是由20个氨基酸构成(Amino acid)他们就像是超小型的乐高,他们有不同的特性,然后DNA控制/组合他们构成了你的所有部分。
这个系统的运作方式正好也是计算机的运作方式。(数字计算机就是学这套系统建造出来的)
换句话说:你是由一段写在DNA里的程序,创造出来的
所以再次强调:Digital Fabrication就是如何用程序直接控制材料,来实现建造。

Center of Bit & Atoms

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比特原子实验室的研究方向,就是这个,上面两张图是Papper还有写这些papper的人
所以Center of Bit & Atoms 就是一个100万美金的Fablab


学生作品1997年

5.所以首先要开的课就是,教人如何使用这些工具因此诞生了How to make (almost) anythings 结果非常受学生欢迎。
Neil:我的课是教授人如何使用这些工具 How did you do fabrication?
而学生们在无形中回答了另一个问题 :Why did you do fabrication?

  • 1.给鹦鹉上网用的浏览器
  • 2.Scream bag (当你觉得心情沮丧特别想要尖叫,周围又都是人的时候,你可以对着Bag 狂喊,袋子会收集你的叫声。随后有机会的话你可以找个没人的地方把袋子里的叫声再释放出来)
  • 3.生人靠近就起刺的衣服
    反正都是些无聊的发明:)
    虽然这些看起来没用但我们来看另一个故事
这是第一台分时系统的电脑
开发Unix系统

IBM总裁说的名言:没人需要家用电脑

当时很多人都认为个人电脑就是个玩具,但结果我们都知道了。
整个的商用计算机产业,甚至都没能跟上个人电脑的发展速度,大量被淘汰出局。
这段历史给我(Nial)的启发是:
“Killer app of Computer is personal computer”
“Killer app of digital fabrication is personal fabrication”
电脑的终端是个人电脑,那么数字制造的终端应该是个人制造。

如图个人制造的价格越来越低了

7.这是一个Digital fabrication的时间对着表


发展对照表
    1. Global: 全世界只有一个 电脑 / 数字制造设备 $100W+
    1. Community: 1000个 电脑 / 数字制造设备 (fablab)我们现在这个位置 $10W
  • 3.Personal: 1000 00个 个人电脑 / 个人数字制造 $1W
  • 4.Universal:1000 000 000个 移动电脑 / 移动个人制造设备 $1000
  • 5.Ubiquitous:1000 000 000 000 智能终端 / 基本元素 $10 无处不在了
标准Fablab

这是一个标准的Fablab的样子。
有机关切割机/3D打印机/Vinylcutter 扫描仪....

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8.这张图里面的所有东西,都是在Fablab做出来的
巴塞罗那的Fablab(整个Lab)/ 2个人运营的基站(2个人的联通/移动)/皮划艇/滑板等...


先驱们
Fablab每年都Double,指数增长
不丹Fab City

Fablab开的新坑儿 — Fab City

fablab的小孩

9.全世界都FabLab都各不一样,但做的事情大多跟教育有关
这就是Fab Academy
老师线上教课/学生在线下,本地的Fablab里自己组成一个小组学,
周围有Mentor和各种必要的机器。

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这是一个典型的Fab Academy 作业。
作者做了一个可以在家自己种蔬菜出来的机器,每一周学一点制造这个机器的相关知识,然后最后一周给它们组合到一起。
从电路/控制一直到设计和生产制造/甚至怎么把它卖出去...都会教

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所以有些毕业生的作品直接就成了创业产品:(大部分都是智能硬件)

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最好的一点是/这套学习方式不光可以用来做硬件,
还可以用来做任何东西。
这是Fab Academy开的新坑儿:Bio Academy (How to grow almost anythings)如何种/长出任何东西。
2016年开始,自己做DNA分离机之类的...可能比Fab academy还难毕业。全球好像2个毕业的第一年?

纺织品

纺织类的Fab academy。

10.给Fab Academy来个类比


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1.MIT/类比计算机,有点像是中央控制系统:你要去到哪里,它只能满足几千个人的使用
2.线上课/类比计算机 有点像分时/多终端系统:你可以远端控制,一台机器供多人使用。但是一个讲,多人听(星状结构/放射状)
3.Fab Academy是/类比计算机 有点像互联网:用户自己产生内容,资料都在网上。
我们在建造的就是个Education network,network for learning

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  1. Neil的导师就是这方面的先驱:
    他希望孩子们不是学习知识/技术,而是创造知识/技术。
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Fab labs network 越来越大,大家就开始见面,2014 在巴塞罗那,开了个会/
因为巴塞罗那开了一堆Fablab 有点像街边的小店,小生意。更像是公共设施。人们不在买东西,而是去Fablab里自己造东西,解决自身的需求,就像是城市用电或者城市用水一样。
digital fabrication 变成了有点像电话亭似得刚需。


作大死的Fab City

于是巴塞罗那政府干了一件事儿,承诺在40年内把巴塞罗那变成Fab city(数字之城:digital fabrication变成城市的刚需)
一个形象的比喻是,现在的巴斯罗那系统是这样:
产品/原材料>>>城市>>>垃圾留下
一个原材料进入城市,城市加工,然后垃圾留下,产品卖向全世界。
而Digital City想要做的事情是:
数据>>>城市>>>数据
数据+当地的原材料进来城市,城市生产和工作,然后把数据卖给全世界。
一个更高效/更环保的组织运作方式。
FabCity 不提供传统工作,而是生产数字的工作。


世界上各个Fab City

PS:深圳现在也是Fab City了
移动Fab 在白宫
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12.Fab lab也在用Fab academy的方式解决各地区(特别是贫困地区)的问题。
通过Fablab的网络,将技术传授给需要帮助的地区,让他们自己想办法解决自己的问题。

2015年Fab 年会

在波士顿/全世界的Fab Academy毕业生第一次聚到了一起。


fab12 深圳

第二年就来到了中国的世界工厂/山寨之都——深圳
深圳同意成为Fab City的原因之一就是,如果巴塞罗那的那一套方式成功了。世界就不再需要深圳这样一个世界加工厂了。中国制造也将不再是经济引擎。

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13.Internet实际上是一小群人推动和发起的,所有互联网协议/哪些开源的group/互联网英雄,实际上是发动了一台永动机。
科技会变/日新月异,越来越便宜,但是Fab City/ Fablab /Fab foundation会持续work下去。
因为是一个科技努力的方向:任何人,在任何时间,地点都可以造出任何东西。
久的学校教育形式不行/久的基金运作方式不行/久的组织方式也不行/
所以我们需要发明越来越多新的组织形式/运作方式,让这一切更有效的运作起来。

  1. 接下来是预测,我们现在一个1000个Fablab 到100w个fablab的过程当中,我们要如何做到呢?


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    右下角的机器可能是答案。
    我们在教一堂课:How to make something that can make almost anything.


    MTM: Machine that make

    我们的目标是:不再买机器,建一个Fablab,而是去Fablab自己建一个Fablab。(自复制系统,基本上就是在造生命了)
    但这太TM难了:)
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我们一开始犯了一些错误,因为软件是个大系统和硬件的结合总是不好复用。每次都要从新开发,没有继承关系。
因此我们着手开发了一系列模块化的软件和硬件,像乐高一样,软件之间可以随意组合,硬件也是。
这样情况就变得好多了。

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PS:这个法国小哥儿在全世界各个Fablab驻留,造东西可以说是非常Faber了


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这是一个可以组合出各种“生产机器”的软件,很容易你就可以把它切割出来。

15.我们再走远一点,看看更远的未来。


10亿fablab

10亿台电脑这个级别,其实就是移动电话的出现。也是这个星球上所有的人,几乎人手一台。(就像现在你的手机运算能力早就可以登月了一样。)
人手一个的Fablab 就要实现Coder直接控制material(可编程材料)


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Neil管他叫“数字乐高”因为乐高不会产生浪费,你可以重复用他们,这是一个数字属性(digital property)
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这是一个用在NASA的例子,一个自建造的机器人。大量用于需要很轻和很结实,并且能自我修复的结构。

  1. 1T


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    怎么出人手一个的Device (1亿)到人手1000件呢?(1T)
    首先我们的Digital fabrication事业很可能持续发展50年:
    而且每一个个阶段的电脑/digital fabrication都有相似性(分形)
    但价格从100W降到了1块钱。

但是一个巨大的问题摆在了我们面前——你做一个3D打印机可能需要1天。
而你做1T个微型可编程材料可能需要一万年?这太不靠谱了
生物届解决这个问题的方法是细胞复制(有丝分裂)这样就能指数增长。
所以我们(比特原子实验室)最近在做的研究就是怎么让纳米级别的“数字乐高”自复制。
是想通过研究新的“通信计算结构”(communication of computation construct)

17.这正好是冯诺伊曼生前最后的研究课题


自复制机器

上面提到的大神:冯诺伊曼(现代计算机架构之父)
生前最后的研究就是自复制系统(自复制机器):有点像元胞自动机?
A machine that communicate a computation construct themselves.
很接近揭开生命的谜底了。
他生前做了研究和论证工作,但是当时的技术不允许他给造出来。

18.The Martian


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这个研究的通俗解释有点像Neil在“火星营救”这个电影里的回答:
人类怎么样才能在火星上生存?
怎么带最少的东西到火星,并建立一个文明?
实际上问的问题是:“什么样的建造模块,才能从技术上解决创建一整个火星文明的事情?”
答案可能是我们研究的这个模块。

SpaceFab

计算机从大到小>到分时系统>到Internet。
fabrication也在经历类似的过程。
这个过程很有可能像电脑历史一样需要持续发展50年,而我们现在正在这50年当中,
但是也同样想个人电脑一样 E-mail/ video game / world processing/所有你知道的这些应用,都发生在个人电脑发展的初期。
所以你在做2件事情:

  • 1.Doing digital fabrication today
  • 2.经济/生意是什么样的?/什么是教育?/ 怎么组织和调动生产资料?/政府扮演什么样的角色?/社会将会变成什么样的?

最后!推荐去读Neil写的书:)


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End !!!Happy Fabrication:)

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