主讲人介绍：

　　欧冀飞：麻省理工学院媒体实验室的博士生候选人，专注于设计和制作跨尺度(从μm到m)的可变形材料。负责很多利用生物衍生材料来设计变形包装，服装和家具的项目。

欧冀飞

　　导语：　在本次讲座中，欧冀飞分享他关于中尺度可编程材料设计的研究，包括一些由生物学激发灵感、由参数化设计、由机器人制造，最终艺术化呈现的项目。这些项目展示拥有“输入”(感觉)和“输出”(刺激)能力的新材料，这是下一代人与材料互动设计的开发方向。他也同步分享在项目中，科学家、工程师、设计师和艺术家之间在各个阶段的合作。

　　主题：《EAST-欧冀飞：材料即机器》

　　第三部分：材料即机器——3D打印细菌　

　　接下来的这个项目直接用的东西就是一个生物材料，这是一个历时两年的项目，有很多同学一起，花了很长时间把这个东西做出来。这个东西我们要先从几千年前说起了，细菌这种东西我们大家都很熟悉，人的身上有细菌，人的体内也有细菌，人跟细菌之间是一个，非常非常很紧密的一个共生的关系。虽然妈妈每次都会说饭前便后要洗手，但是其实很多手上的细菌，皮肤上的细菌是可以帮助你变得更健康的，今天我们说这个细菌是一个可以吃的细菌，是纳豆菌。

纳豆

　　大家喜欢吃纳豆的话，知道它是一个发酵细菌，可以用来放在豆制品里面，它可以把一个豆制品，变成一个还蛮好吃的、臭臭的东西。纳豆菌它是枯草菌，最早发现它的发酵功能是一个日本人。在枯草里边的这种东西有一种发酵的功能，并不是枯草的作用，而是枯草里边细菌的作用，这个细菌是可以发酵的。

　　当我们在拿到这个细菌的时候，我们发现它除了可以用来发酵以外，它还有一个很酷的一个功能，当跟水接在一起，或者是把水拿掉以后，整个细菌的形态会变化，简单来说就是，当有水的时候细菌会变大，把水拿进来的时候细菌会变小。整个项目的idea，就是怎么样通过培养么一个小小的细菌，然后把这个细菌给附着在一个大的表面。这样的话，当周围的水气很重要的时候，湿度很大的时候，这个薄片就会慢慢的变平，湿度很小的时候就会变小，然后整个就会卷起来。

　　大家可以想象这个小圆圈，都是很可爱的小细菌，当它们周围的湿度变化的时候，其他把下面那层薄薄的膜给弯起来。刚刚是一个动画，可以看到这么一个薄膜，当周围的湿度变化的时候，从平的慢慢最后变卷起来。整个这个项目就是说，你怎么样可以Design，跨尺度的去做一个设计，我们可以从一开始研究这个细胞它的大小变化。

纳豆菌

　　怎么样把一个个小小的细菌通过打印的方式给结合起来，然后形成一个可以变形的薄片，当有了这么一个基本的形变以后，可以用基本的形，变形成一些更大尺度的基本结构件，当你有了这些基本结构件以后，想稍微再大一点的，可以用来做一些Design，或者是一些艺术的作品，让大家能够看得到。

　　整个这个过程是一个研究的过程，也是一个可视化的过程，把一个不可视的东西变成一个可视的东西，我们可以从最小的说起，整个这个过程是在生物试验室开始的，我们可以在网上买到小小的一株纳豆菌，拿回到实验室以后，给它足够的营养它一个晚上就可以从一个长到几百万。有了这些细菌以后，把一些不纯的杂质给去掉，最后得到的细菌还要用蒸馏水再把它给稀释一下，这是我们接下来可以用的。当有了这些细菌以后，我们还想让它可以动，可以变大变小，但是到底能变多大，变成多数小，我们把细菌带到MIT，用原子力显微镜。

　　这个显微镜的话跟大家说一下，基本上这个显微镜不是用看的，而是用摸的，它有这么一个一个小片，然后上面有一个很小很小的东西，当你有一个东西你想看到底大小是多少的时候，你就可以把东西在上面磨来磨去这里就会抖动，有多少就可以知道这个形状是什么样的，说通过这种方式，可以看到很小很小的东西，也可以看到变化有多少，这里会看到就是说一个小小的细菌，当周围的湿度变化的时候，你会发现大概有10%-20%的变化，每个大小变化没有很大，但是当你有很多联合在一起的时候，得到的就是那种效果。

蛋白质作图

　　这种吸水放水的原因到底是什么?哪怕在科学界还没有定论，目前大家比较大的推测，是因为里边有一个蛋白质层，主要是那个东西在吸水放水，只不过是因为细胞自己的结构，可以让整个吸水放水的效率会更高，待会儿我们会看到变形式反映的时间会很快。有了这么一个小小的，怎么样让它做成一个大家能够看得到一点的东西，当你有一个很薄的材料的时候，这种材料通常比较有弹性，你可以把这个涂到薄片上面，它是平的，当水完全蒸发掉了以后，细因为收缩两层的结构，整个东西慢慢的卷起来，湿度变大的时候，细胞又开始又吸水，整个东西就会变平，整个这个过程是一个可逆的过程。

　　知道这么一个基本的现象以后，发现其实是一个蛮线性的一个关系，当湿度越高的时候就会越平，湿度越矮的时候会弯的越多。我们更注重的就是说，它的反映时间有多快，然后发现当湿度刚刚开始有变化的时候，整个细菌这个片就已经开始会有反映，大概是到几秒的时候，它会达到最大的一个弯曲程度，同时整个过程不仅可逆，而且也是一个非常可靠的过程。

　　有了这些量化的结果以后，我们说可不可以设计一个工具，让我们在打印这些细胞之前，可以看到这些会是怎么样，我们设置了这么一个软件，在这个软件里我们得到一些测量的数据。如果我想把这个东西弯到多少多少度的时候，我可能需要放多少细菌在里边，同时也可以帮大家，如果你想要设计一些不同的变形时，视觉上可以看到可能会变形变成什么样，你要做一个这样的软件，同时也要做一个硬件的工具。

细菌

　　因为你的细菌要怎么样去画一道，你的就是基土上面去，然后做了这么一个小小的一个，3D打印机，也不是3D，2.5D打印机，然后就是说通过这样一个机器的话，就是说我们现在就可以说，当我从生物试验室得到这么一批以后，我可以把它放到机器上面去，可以设计不同的形状，这个机器就可以很精确的把要打印的形状，直接打在那个肌理上，不仅仅是形状，在上面可以达到一些不一样的形状，同时可以控制它打印的量，通过控制打印的量可以控制，这个薄片反映速度会是怎么样的，反映的准确程度什么样等等，这是第二次。

　　当我们有了这两个工具了以后，有了基本弯曲的一个形状以后，我们想说除了简简单单弯一下，可以用这个简简单单的弯，做一些其他的变形，这个就是一些比较Design，一些玩的东西可以做一些极限的。它可以张开，可以收缩。线性的一个变化，同时你也可以做一个2D的，就是说它这个东西可以张开，同时也可以收缩这么样一个结构，然后可以做成像一个圆一样，或者是做一个像蜂窝状结构的，这样一个东西。除了这个以外，也可以做一个2.5D表面的纹理的一个变化，我们就做一些像你刚才看到，你可以做一些很重复性的图案在上边，湿度变化的时候，整个东西有一点像折纸一样都做起来，但是做的形状跟肌理都是可控的一个过程。

　　到最后可以用它来折，这是做了三个像一个金字塔一样的形状，它们同时可以打开关上，打开关上，而且最右面通过放细菌的量可以控制，这三个片的顺序是什么样的。你可以用它做不一样的。现在有了这个材料，你可以用它来做一些什么呢?整个过程当中，如果你把它抽象化以后会发现，就说这个细菌湿度变化的时候，你会很自然而然的去看到那个细菌的改变。

跑步

　　什么是最自然而然的温湿度的变化呢?跑步也好，怎么样也好，你的身上很容易会出汗，当然汗干了以后会很容易，基本上是这么样一个系统，然后我们就想是不是就可以通过这样的方式，设计一个布料的东西，这个面料不是死的，它是活的，这个活的这个面料，就是当你跑步的时候，或者是怎么样的时候然后出汗，出汗就会让上面的形状慢慢打开，然后的话因为打开以后，你跟外面空气的流动会很多，你的汗就会干的比较快，但是干了以后这个细菌自己又会变平，然后又把整个东西给包起来，又会保证你身体的温度，基本上就是一个自我调节的，一个小空调一样的东西。

　　整个这个设计的过程，最后就做了这么一个衣服，在做这个衣服的时候，背后的开片方式也是有讲究的，可以决定说哪个地方开的口要大一点，哪个地方开的口要小一点，然后这个就是做参考，可以得到一些不一样的设计，最后当我们知道这两件衣服以后，在想稍微艺术化的方式去表达它，就请了这两个芭蕾舞演员，她们是波士顿芭蕾舞公司的，我们请她们到摄影棚里面，当她们开始跳舞的时候，她身上慢慢的开始出汗，然后背后的细菌也同时因为她们的动，也跟着一起动，在我们学校还有更完整的Video，到时候大家可以去看一下，但是我觉得整个这个过程就是细菌掺杂，就正是因为它是一个材料，怎么样通过这一系列的跨尺度的设计，可以让它从一个小小的细胞，变成一个大家可以看到的。

叶脉

　　除了衣服以外，我们也想说还有什么情况下，当温湿度改变的时候，是一个很自然而然的过程，我们当时在做一些小小的实验，把这个细菌，按照一个树叶叶脉的方式打的时候，当整个干掉的时候，整个东西卷起来，好像枯叶的形状一样，有这个启发就想说可不可以做这么一个东西，这是一个很可爱的小茶包，茶包上面有一个小小的小树叶，，就是当你往里面倒水的时候，湿度慢慢地就会往上走，这个小树叶本来是卷起来，然后给打开，茶好了。基本上就是一个你可以看得到的材料，同时也是一个设备。

　　我们做完了这个项目以后正好是MIT30周年的纪念活动，在大走廊做了一个展览，这个展览展示了项目的过程，这些不一样的设计它会有一些形状的变化，同时我们希望幕后的小英雄，小小的打印机可以让所有的东西，都保留的非常精确，这边显示的是一些设计生长的过程，最后这个方面它不是一个衣服，而是真正的像是一个有数字身体的形状，最后请这两个女演员到开幕现场做一个表演，基本上就会看到，整个过程是怎么样的，从小小的细菌到最后做出来的衣服。

　　总结一下，我觉得现在从设计上来讲，很多时候大家用一些新材料，或者是智能材料的时候，通常都想着说这些材料，不管它是一个什么样形状的东西，大家想说怎么样直接拿它来，把我要做的东西做上去就好了。但是我们这个项目，其实不是一个这么简简单单的一个过程，它是一个层级化的，我们可以从最小的一个细胞研究，做一个小小的基本弯曲，之后你可以做一些更复杂的，到最后可以结合成大家可以看得懂读得懂的。

细胞

　　这不仅仅是一跨尺度的过程，也是一个跨学科的过程，从一开始研究细菌，研究细胞是生物方面的问题，当你做设计工具的时候，它又是一个的过程，你怎么样把你的打印机设计的很好，很精确，中间做一些不一样的探索，又是一个设计思考、设计探索的过程，到最后当你做了一个像我们刚刚显示的，又是很艺术的一种表现形式，所以我觉得这算是一个比较不错的例子，跨学科可以用怎么样的方式来合作。

　　我觉得就是通过这么两个项目，很好地展现了我们现在，至少是说我个人，挺care的一个方向，当时想到交互设计，就是人跟社会这种，今天出了一个新的ipad、watch，明天又出了一个这种东西，但是我觉得更有意思是怎么样让这种可以由反映动态的东西，这两个我先跳过一下，这个想法算是一个过程吧。虽然说你会看到东西做的越来越小，但是这个跨尺度的过程，也是一个跨学科思考的一个过程。谢谢大家!