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【第三届中国机器人峰会•主旨报告】日本科学院院士福田敏男

转载 2016-06-25 10:32 来源:机器人峰会

  福田敏男,日本科学院院士,名古屋大学教授,外专千人;峰会主旨报告《Micro and Nano Robotics for Bio CellNano Surgery and Assembly》。

  各位下午好。非常荣幸受邀来到我们第三届中国机器人峰会,我很高兴来宁波。我来自于北京理工大学,我也在苏州大学和沈阳工业大学任教,我非常高兴和这些大学的同事一起共事。我已经跟他们共事了有9年了。我当然也是来自于名古屋大学,和明知大学的,在这些大学都有任教。

  今天我不会去说很多科技。我觉得明日的科技,从技术角度来讲,就像计算机技术一样,像过去用计算机可以做制造,我们现在谈的是新一代的,再新一代机器人。而且在中国这是非常重要的。为什么呢?我现在就要解释,就是自动化委员会,从1998年、1999年的时候,然后也有很多的电子机械方面的,特别是在和中国、美国、和韩国、澳大利亚、德国,芬兰、及各方面的专家共同合作,特别是在欧洲,德国是我的家乡。所以我说德文。

  这是我们说的。在说这个之前。这是我的机器人,我不能把这些机器人装到这来。我只能在照片上向各位显示。

  还有其他很多的方面。今天我不光要谈论这样的一些机器人。还有纳米技术可以做非常微型的可以从A见到B。我们为什么要做微型的纳米?我们刚才德国先生讲了一个工业4.0我现在说机器人4.0。特别是在这,大家可以看到很多在这方面大家喜欢的,为什么我们要做机器人呢?因为它可以给我们带来很多比如安全这些,让我们生活安全。那我们可以在环境、工业、通讯、信息技术、健康、各个这方面,人类的各个方面,机器人都可以给我们解决了更好的解决方案。那么,我们现在就是要看信息技术,要怎么样可以到机器人技术,通过这个技术来发展实现。把这个应用到真是的世界里,现实世界中来。通过一些新意的方式运用到真实的世界。我们要更多舒展我们的生活空间、我们要进入另外一个空间,更好利用你的时间,享受你生活中的一切。我们为什么需要这样的机器人?比方说,我们可以睡更好,我们有更好的医院,更好的办公环境、更好的家庭,更好的享受。这就是我们为什么要机器人。比如你在大数据方面,比方说在那个智慧城市,也可以看到很多的机器人。所以把这些全整合到一块,整合到我们系统当中去,那么可以把你的空间留出来做很多其他的事情,这就是我们为什么要好好的利用,使用机器人。那么,我们来看这个,就是它是2016年秋天会有一个新的杂志,专门探讨机器人,这是一个科学,科学带入这个机器人。在座的有些对这方面有兴趣。那为什么我会在机器人研究这方面呢?你们可以看到很多机器人,其实在这可以看到,在那个展览部分可以看到很多的机器人。微纳米,那个汽车,还有那个游戏。

  很多的时候,你在享受这些技术的时候,本身这些产品技术是非常小的一部分。那么,因为很多时候你看这为什么MICRONANO,这是一个事件,我们希望更好的一切。这是我们的一个社会,我们社会有很多的方面。像那个节约能源。医疗、药品、在智慧城市里面我们每个人都需要一些东西,那我们比方做一些产品、服务。我们就把这些全整合到一起,然后你才会有一个新的,像前跨一大步,这就是MICRONANO的技术。比方说,装配、比方说材料、比方说信息技术、我们可以变成一个应用的一个行业。现在一个通常一个车,是没有什么,每个人都可以造一个车。我们要造一个无人驾驶的车,比如有新的传感器,这是非常有竞争性的区域,计算机、娱乐、能源、这些都是可以发展的。因为他们提供了更好的效率,还有更好的集成,他们非常小,所以可以做很多事情。非常准确,精确,而且成本要降低。你可以3D,3维的空间,可以只需要一美金可以由一个3D打印,所以很多时候这个成本非常的低,这就是为什么很重要。所以我们需要一个MICRONANO这样一个技术。可以有更好的、更新的技术,下一代的新的产品。甚至现在有一些机器人看上去是一样的,但是他们内部的传感器、各个技术完全不同。

  那就是为什么现在的机器人和以往有所不同。比方说,材料,绿色的创新,生活的创新,比如说绿色创新的话,你可以探索一些新的能源,你可以发现一些水资源的污染,或者怎么样可以洁净它们,你可以用这种技术。还有生活的一些创新,比方说像医药、我们可以制造一些医疗的小设备,可以进入人体内部,这也是机器人的一种。所以,我们会叫MICRONANO这个技术。这是下一代的机器人的一个形态。那么,MICRONANO是一种新的技术。所以这样一个新技术,在这扮演了非常重要的角色。在这要感谢中国的政府,我收到了一点的拨款,为中国的自然科学方面研究,接受了政府的拨款。做了很多的项目。所以,MICRONANO这些设备,将这个系统变得非常的快速有效。这是我们苏州大学孙教授的合作。他是在MICRONANO这方面是领军人物,然后这是今年开始的MICRONANO机器人,是3D的一个装配,中国政府也支持我的科研项目,在这。此时,我觉得非常荣幸有机会来这里工作。我给大家介绍一下政府给我研究项目的支持,举个例,就是很多的MICRONANO,非常小的一些,微型的机器人,微微米。然后MICRONANO这种机器人的样子,你比方说都可以运用到环境、(翻译未翻通)密西根(音)大学的可以写一个墨水笔,他用这种技术,可以制造一些新的方式,他以前是我的一个学生。这里还有很多其他的重要的合作的项目。在MICRONANO技术这方面,大家都在开发,都在研究。

  而且在无人驾驶方面,或者是自主方面也有很多人在研究。比方说无人驾驶的飞行器。所以就是做一个微型的机器人技术研究,这不是今天、明天的。而这个技术是为未来的。那么,我们可以看到很多的应用,比如像生物工程的应用,这有很多的案例(PPT),这是也是我的一个学生在做的一个项目。这是一个全球性的协作,都是一个MICRONANO这个技术,这是重要的一点。

  那我还是在这方面写了一本书,我带了一本这样的书过来。这样一个案例,是一个在生物科学方面是可以做一个微型的机器人的做手术。我们可以做类似的微型的工具。我们写了很多这方面的一些研究文章。这是一一些主要的特性。这到底是什么东西呢?大家好像不是很清楚。这其实就是一个MICRONANO的机器人的系统,你可以看到这样一个一点点会动,会一点一点下去。我们可以做一些测量,也可以做一些其他的运作。那这个细胞,纳米衡量细胞的大小,可以看这个测量这个细胞是不是健康的。然后看一看这个细胞强硬度。量两百或者三百的微米的大小。

  那我们就可以去测量它的细胞的尺寸,那下面呢,我们可以看到很多已经死去的细胞。它的一些尺寸,如果已经停止活力了,那么它的一个硬度的常量,我们也可以通过这样的一个尺寸判断细胞是否活力。这个通过一个器具可以看到上面的样子,侧面的样子。那我们把它这个取样以后,你可以看到它达到了几百微米的硬度,这是细胞切片的尺寸。包括,它的细胞之间的一个粘力、融合。这个都是可以通过我们的细胞纳米级的器具进行切割测量的。这个都是我们用到了很多常规的一些纳米刀,一些器具。包括我们像纳米的一些微创的手术,包括我们纳米级的针头,这个是我们纳米级的针头在刺破细胞时的一些实验。那你可以看到整个切割的过程当中,你可以得到很多维度数据。从这个图表可以看到单个细胞纳米级的实验系统,我们有这么五个不同的阶段。

  这一页是我们讲3D生物细胞的一个集成。那我们在很多细胞培养基当中我们把它取出来以后我们进行培养,那就是牵扯到我们的生物集聚。你可以看到,微纳米的操纵具。也有很多的方法,结果就是希望我们可以把很多的细胞聚在一起,拼起来。那很多的微生物学当中都需要用到这个微纳米的操纵器。这一页是讲我们3D细胞集成的技术,通过2D,现在到3D了。你可以看到这张图中,有很多的流程,你可以做很多的事情,通过这样3D的技术,你可以做很多的事情,你去分类我们细胞培养,培养基的一些切割、存储、很多的事情都可以通过这个技术进行操作。这个就是我们的微纳米细胞的系统。

  那我想和大家说的是多功能的系统的集成。你可以看到在这个池子里面,我们先把它进行一个激光的处理,处理完以后进行分割。都是再一个量级进行操作的。举个例子来说,你可以看到第一步就是我们通过我一些光电的技术把它子结构分离出来。然后我们把它一个不同的细胞层分离!你可以看到,你这边有很多个面,1-8,那么多层。那么在这样的一个流体当中我们可以进行切割,然后你再把它切割成右边1、2、3这样三种不同的切面,就是到了我们这边血管等等3个。这个就是我们的一些可以把这个细胞做成各式各样你想要的样子。这个是我们在做实验之前的准备工作。

  好,可以看到这个细胞进去,这是一个实时的系统,可以看到很多的一些细胞进去,1、2、3、4。可以先把它压缩在这里。你可以有500个,在5毫米的一个空间当中你可以有很多个,如果你太宽的话,可能这个细胞就要死了,为什么呢?因为这个氧气多,氧气多可能压缩的时候保存时间没有那么长。这个你是不是可以帮我关一下。

  我们来看一下这张图,那这个是我们做实验之前的一些先期第一阶段的结果。我们可以看到,这个是我们把它那个细胞,抓取以后出来的样子。好,看这个是整个我们的一个制造流程。这个是我们把它很多的一些细胞装在一起的时候的结构。这个是我们的细胞活力测试。这个是我们未来或者是明天、明天的明天,未来以后的一些技术。这个是我们一个管道样子的一个整合结构,在我们中国也有很多的研发,我见很多研发人员在这个方面有很多的一些研究,我每次跟他们去讨论研究的时候我都觉得非常的高兴,比如这个仿生的模拟器,这个已经有25年历史了,从1989年就开始了。你可以看到仿生学演进过程也是非常的长。其实仿生学也是用我们微纳米的计算机的,包括微纳米机器人的技术。文章这个BIT有名的教授,他做了一个论文的发表,就是仿生技术应用心的IEE的技术来进行的研究。所以,通过这样的一个技术,我们对于这样的一个研究,就是我们半机器人的研究和受控机体的研究更明确了。我们一个科学家也是在很多的仿生学的研究,特别是我们说生物体的一些研究。特别是将很多的生物体把它融合在一起的研究。所以,我今天演讲的小结,小结一下。微纳米操控技术,在未来以及未来很长的时间内,都应该是一个非常好的技术。我觉得不仅是中国,在其他的地方,也是应该很好的可以利用这个技术去发展。特别是对于我们老龄化的一些社会,有很大生物、医疗,以及生物工程等行业对它需求。那这一定是一个跨行业的技术,谢谢各位。

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