现实版“魔法学校”︱MIT媒体实验室

▲ 媒体实验室原Logo

▲ 媒体实验室新Logo

麻省理工学院媒体实验室（The MIT Media Lab，简称“媒体实验室”）成立于1980年，是一个致力于科技，媒体，科学，艺术和设计融合的跨学科研究室，其使命为“创造一个更美好的未来”，媒体实验室直属于建筑及城市规划学院。

媒体实验室下设25个研究团队，致力于研发最新的计算机科技。在这里你能看到仿鱼类行为的氦气飞艇、悬浮于空中的立体影像、会交谈的计算机、被程序化的乐高积木……到处都弥漫着一股创新活力，跳动着数字时代的脉搏，这就是媒体实验室的精神。

 
▲ 媒体实验室下设25个研究团队

从15年前起，“媒体”这个词早已不再适用于这个实验室。他们的研究范围已经远远超越了传统概念的“媒体”：智能车、人工腿、改造大脑、拓展记忆、情感机器人……这些五花八门的研究，如果有一个共同的主题，那就是“拓展人类”。
以前我们想到技术，总是在谈人工智能，怎么让机器变得更聪明，让他们像人一样思考，具有深刻的感受力。我认为这是一个错误的方向。未来我们应该做的是，怎么利用技术让人变得更聪明，更强大，更独立。——弗兰克·莫斯

▲ 媒体实验室主任研究员

科学最让人兴奋的地方在于交叉领域。所以，除了科学家之外，媒体实验室创办之初还邀请了许多艺术家一起加盟。从此，“多学科”被作为一种传统在媒体实验室保留了下来。
21世纪人类面临的挑战将无法再单独的领域里面解决，而是必须由计算机科学家、工程师、设计师、艺术家、生物学家，彼此互相关联，在一种开放互动的环境中共同解决。这样的问题有很多，比如健康。很多让我们照顾自己健康的方法，必须结合生物学、计算机、思维与行为科学、化学的理解才有可能实现。”
 

▲MIT 媒体实验室大楼

媒体实验室另外一个很重要的特点是：研究是没有方向的。
今天的媒体实验室，一共有25个教授，带领着25个团队，每个团队6个研究员，都是MIT的研究生和博士生。这些教授和学生很多都是“博学者”，你随便在这里遇到一个人，他很可能精通5个领域的研究。到最后你会发现，这里根本没有学科的概念。
在这里，你的激情和兴趣决定你的研究方向，创意以一种最纯粹的形式发生。

25个团队当中，涉及数字化设计与建造方向的研究又以Mediated Matter Group、Tangible Media Group、Changing Places Group和Fluid Interface Group四大团队最为著名，本期FU将带给读者来自四大团队魔法般的作品。

1.Mediated Matter Group——Light Print

Mediated Matter Group专注于自然灵感的设计和设计灵感的自然。我们在计算设计，数字化制造，材料科学以及合成生物学的交叉点进行研究，并运用这些知识来设计跨尺度的微观规模尺度的建筑。我们鼓励生物创造技术、程序设计制造技术，旨在加强自然和人为环境之间的关系。我们的研究领域，题为材料生态，综合了仿生的计算式调查策略。

▲ 虚拟建造——光打印

这是2011-2012年由媒体实验室发起的机器人技术和长时间曝光摄影工作营中，由Neri Oxman教授带领的虚拟建造——光打印项目。在这项工作中，库卡KR5 sixx R850机械手臂变成了一个新的多制造平台，能够对真实的或虚拟的物质进行加、减操作，实现制造工艺。

我们定义虚拟建造作为一种新的建造类，其中材料是通过自身的特性而被控制，并不是通过直接的机械力来创建设计的环境和对象。本次建造包括通过动态控制光源进行实时光线渲染生形和通过操纵热量场生成退火模式。

▲ 机器人光绘

我们希望无形传感和制造工艺得到发展，这包括了光、热、磁和电磁场体积扫描测量和空间数据输出的方法等多个方面的内容。同时也希望从此能够扩充利用机器人控制环境传感的广义制造概念。

我们所探索的摄影创作，是通过把机器人和长时间曝光摄影结合的新方式，利用机器人手臂，使光源在摄像机前进行精确移动，最后将得到以体积光的形式被记录下的图像。相片以体积光的图像形式被记录下来。

▲ 机器人光绘

机器人光绘也可以颠倒操作：相机固定在机械臂的端头，由机械手臂精确控制其移动，在环境光的效果下创造出光绘的画面。

▲ 颠倒操作的机器人光绘

最后，添加实时传感器并输入到机械臂中，通过编写程序的方式来探索物理空间里虚拟物质的运动轨迹，并以此来揭示无线电波、磁场和热流的无形之“形”。

▲机器人光绘描述无线电波

▲机器人光绘描述磁场

2.Tangible Media Group——bioLogic

Tangible Media Group在石井弘教授领导下，探究了实位和自由基原子无缝耦合的可能性，并将物理对象、曲面和空间作为数字信息和流程实施方案的影响因子以设计人机界面。
bioLogic是一项专注于研究致动器与合成反应生物表皮的项目，目前由Tangible Media Group和New Balance合作。Tangible Media Group正在试图构造这样一个世界：致动器和传感器能够生长而不是制造，从自然界衍生而不是在工厂里进行改造。

▲ 显微镜下的纳豆枯草芽孢杆菌细胞

一千年以前，一个日本武士偶然发现纳豆枯草芽孢杆菌，一种生活在干稻杆中的微生物。在当时大豆用编织成的袋子包裹，方便出行携带。自从人们发现了纳豆枯草芽孢杆菌之后，神秘的细菌便成为了一种既定的发酵工具。
 一千年之后的今天，人们的目光又被细菌吸引：纳豆细胞相对于大气中水分的含量的多少而出现膨胀或收缩。这个现象，引发了生物界对于驱动力重新定义的探索。

▲ 生物混杂膜——“第二表皮”

▲ 纳豆枯草芽孢杆菌细胞与“第二表皮”

bioLogic追求一种和谐的境界，这也是工程方法与之协同的地方。这些有生命的细胞在生物实验室中被收获，由一微米分辨率生物打印系统组装，并通过反应转化生成，我们称之为“第二表皮”。

▲“第二皮肤”获取装置

现在，自我转变的生物皮肤被活细菌激活。合成生物皮肤的反应，使得身体的热量和汗水，引起周围加热区皮瓣打开，使汗液蒸发，并通过有机物质通量降温的身体。在与New Balance的合作中，bioLogic项目人们从幻想的世界带到了运动装的世界。

▲ 背部加热区皮瓣打开使热量和汗液蒸发

▲ 背部加热区皮瓣打开使热量和汗液蒸发

▲ 背部加热区皮瓣打开使热量和汗液蒸发

▲ 背部加热区分布示意图

除了“第二皮肤”，生物混杂膜也可以使用在其它领域，比如：生物杂交花朵的开花和枯萎过程通过花瓣的形状或色彩的变化来实现可逆；在茶叶棍顶端的绿叶，被改造为泡茶时候的信号装置，当它由蜷曲状张开时，茶就准备就绪了；生物混杂膜材料被设计为一个灯罩，随着灯泡被打开，灯光照射，灯罩也将由闭合状态逐渐展开。

▲ 生物杂交膜在其他领域的用途

3.Changing Places——Cityscope

Changing Places团队提倡新的战略必须找到创造人们生活和工作的场所，以及连接这些地方的移动系统，以满足未来的深刻挑战。他们正通过梳理系统和智能定制技术为城市建筑和私人车辆如何才能更加适应独特的个人需求和价值研究新的模式。Cityscope便是Changing Places开发的一款基于增强现实技术下的城市模拟模型。

▲测试人员使用Cityscope来探索将新建筑置于肯德尔广场的可行性

Changing Places开发的模拟系统，可以在未来的和现有的城市范围内预测并量化那些突破性技术的潜在影响力。我们非常重视增强现实决策支持系统（ARDSS），因为ARDSS的表现力更有利于促进在复杂的城市环境下非专业性的利益相关者合作。
Changing Places的研究人员正在积极探索关于实时数据可视化以及有形互动与模拟方面的新技术。看看下面一些最近的工作：

▲ Cityscope城市介入模拟器

该平台模拟了一个有形的交互式城市原型快速开发环境，任何背景的用户都可以站在自己的角度来协作配置附近土地的密度并自主决定其使用方式。在这期间，用户将收到不同类型的城市指标，包括步行范围、能源分布、采光强弱以及因出行而产生的各项实时反馈。

▲ Cityscope：实时数据天文台

我们所看到的三维现有城市区域是以GIS数据为基础搭建的乐高模型。GIS数据通过投影映射的方式在模型上实现可视化，即使是非专业的使用者也可以根据投影到模型上的信息，来创建自己的城市。

▲ Cityscope：搜索

这款CityScope：Scout的原型可以将任何桌面变成提供土地总体规划的画布，并附带实时评估功能的快速生形技术，为那些不具备专业模型模拟知识的用户提供一种更为直观的体验。

▲ Cityscope：重新配置

Reconfigure原型允许用户通过移动建筑类型的物理抽象概念来编辑数字模型。移动行为被自动检测、扫描并量化，然后以此作为输入端的信息，用于计算分析。信息经计算分析后又在三维的尺度上返回并映射到模型上，以此向用户反馈经他们自己的移动编辑而对整个城市模型带来的变化。

4.Fluid Interface——Reality Editor

媒体实验室有一个专门研究界面的小组“Fluid Interface”，由美丽的比利时女教授派蒂·梅斯(Pattie Maes)领导。她不喜欢一切手持设备，包括iphone，认为都是不自然的界面。她的目标是消灭这些设备，把它们的功能释放到日常生活的材质里。与其让我们“移民”到数字世界，为什么不让数字技术融入到我们的真实世界里来？

▲ 现实编辑器控制3个车窗同时打开

Reality Editor——现实编辑器是麻省理工媒体实验室Fluid Interface团队历经三年的研究成果，是一个全新的帮助你连接实际物体，并个性化操控它们功能的工具。通过手机摄像头，和增强现实技术（AR）就能虚拟连接各种器件，在手机屏幕上显示出各个物件的隐藏功能并提供你编辑界面，以此实现各种电器和设备功能的混合。现实编辑器可以描述为“一个能让你修复周围事物的数字螺丝刀”。但是它在开箱即用的消费产品身上暂时不起作用，目前在Open Hybrid的开源平台上运行。

使用Open Hybrid，用户可以将一个烤面包机分解成模块化的组件：一个滑动器、一个计时器和一个加热机。然后，使用“现实编辑器”App，可以将这三个功能中的任意一个添加到另一个设备上，而你要做的只是在App上把这个组件和下一个设备上用条线连在一起。例如：如果你想让你的食物加工器有一个计时器的功能，你要做的就是通过“现实编辑器”App的界面看着这个食物处理器，在烤箱定时器旋钮和食品加工器的电动机之间划一条线，然后这两个东西就可以通过Open Hybrid的服务器自动连接。

▲ 台灯表面被贴上二维码

▲ 扫台灯表面二维码获取控制界面

通过手机摄像头读取台灯上的二维码，并且将这个台灯的所有功能标记在了手机屏幕上。锁定之后，台灯的物理开关已经转移到了手机上。在物联网的世界里所有的设备都是接入网络的，无论是WIFI，还是低功耗蓝牙技术，还是ZigBee协议。

▲ 将台灯开关与桌面旋钮连接

▲ 座椅扶手被贴上二维码

▲ 扫座椅上的二维码可以看到自己的心律

而二维码类似于笔记本的MAC地址，一旦手机获取后，就能在手机上操纵这些在虚拟网络里的设备。不仅可以单个操纵，还能联动操纵。比如你可以同时连上灯，电视，空调，当你打开三者之一的时候，所有这三个设备都会同时打开。（同网络下，不同设备的功能可以叠加或者替代。）

▲ 连接空调开关和车窗，当空调打开车窗自动关上

可以想象这样一个场景：你将灯、椅子和车子加入到了Open Hybrid网络中，并设定好一系列下班后的习惯性动作。当你从椅子上站起来，走出了门，灯自动打开，激活车的自动启动系统。车内，温度调整到了刚刚好的程度，电台也调到了你最喜欢的频率——这一切都只是因为你事先这么编好了程。这是一个多么引人注目的愿景，我们周围的设备是如此了解我们，我们只需要待着就好，这些设备就会为了满足我们的所需而工作。

▲现实编辑器操作界面设计概念图

事实上，人们对人工智能的最大期待就是，随着时间的推移，随着生态系统的发展，我们的设备终会被动地、足够地了解我们的习惯，并能在此基础上预测（或者促成）某些行为的发生。依赖人工智能可以检测和解释人类行为，并代表我们做出选择。这便是Fluid Interface团队的设计理念：对控制权的重新分配。

▲ 现实编辑器操作界面设计概念图

“现实编辑器”App将一个对象的功能分配到另一个设备，这不仅可以整合一个物理接口，也可能最终帮人们从智能手机的枷锁中解救出来，获得自由，而不是让我们继续依赖于物质世界来操作我们的设备。

Fluid Interface团队希望创造出一种新的技术，能够充分开发人类自身的能力，如空间协调能力、肌肉记忆能力以及工具制造能力，并授予用户最大限度的控制。

智能设备吸引人，是因为它们迎合了人的懒癌——我们不去思考，仅仅是因为我们懒得去想。然而，“现实编辑器”是一项需要用户动用智商和积极性的这么一款产品，至少开始时是这样。也许这并不是一件坏事。通过自定义设备的工作方式，人们可以重新将人类与生俱来的肌肉、记忆利用起来。Fluid Interface团队的愿景是：数字世界和物理世界最终会融合在一起，不再需要智能手机充当两者之间的一个缓冲。“现实编辑器”并不是一个解决方案而是一个工具，它背后的理念告诉我们周围的数字和物理世界是可以自然无缝地融合在一起的。
 
尹昊 同济大学建筑与城市规划学院硕士研究生

本文部分内容来源互联网
http://matter.media.mit.edu/tools/details/robotic-light-expressions#prettyPhoto
http://news.sina.com.cn/w/sd/2010-10-09/133821239747_4.shtml
http://tangible.media.mit.edu/vision/
http://cp.media.mit.edu/city-simulation/

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