矽谷工程師不張揚的破壞性創新：黑科技

世界會變成什麼樣？這本書不跟你談未來，而是談現狀，這些 改變我們日常的科技「目前的開發進度」。 因此，破天荒！引起中國科技界高度重視： 如果你念理工科、如果你苦尋不著值得投資的標的、不知上哪接觸新科技人、 不知道將來哪個產業鐵定飛躍進步，你必須看這本書！因為： 本書彙集當世最重要新民生科技發展進度，讓你震驚的是： 每一項重大創新，都有中國科學家參與。警醒吧。 ◎豈止懸浮滑板，連住宅都能漂浮地表上，人類再也不受地震和水災威脅。 ◎感測器能小得如沙粒般，地震、搜救（還有健檢）再也不費時費力。 ◎兩個壯漢才搬得動的大螢幕電視，以後一個人便可像捲海報那樣拎回家。 ◎萬物互聯，感知彼此，星際大戰單機指揮千軍萬馬的場面，不再是特效。 「黑科技」一詞，起源於日本輕小說《驚爆危機》中登場的術語， 原意指非人類自力研發，淩駕於現有科技之上的知識。 現則多用以形容先進的科技、技術、產品。 本書作者為來自矽谷一線的15位「技術咖」， 他們當中有前谷歌X實驗室成員、蘋果、亞馬遜工程師、 史丹佛大學電子工程博士……展現將改變我們未來生活的「黑科技」。 哪些「黑科技」取代了現有的工作、生活型態，是危機也是商機。 ◎黑科技會這樣改變你的日常： ‧磁力效應打造反重力系統，人與物可匿蹤： 凌志汽車和矽谷公司皆已做出懸浮滑板的原型機， 西點軍校生想打造躲避地震和海嘯的漂浮住宅。 磁力甚至能改變物質結構，重現《哈利波特》中的隱身衣。 ‧感測器的極致──智慧型微塵： 未來感測器小如沙粒，散布在空中即時收集環境數據， 天氣預報、地質勘探、地震預報等都將極度準確， 災難搜救工作再也不費時費力。 ‧柔性顯示器，皮膚般服貼、手帕般可折疊： 你能想像螢幕比紙更輕，還可摺疊嗎？日立、三星、LG…… 都致力開發柔性顯示器，目前最薄的顯示器只有0.01毫米。 柔性裝置可緊密貼合在皮膚、心臟或大腦上， 24小時追蹤自己的皮膚含水量，或幫癱瘓者讀腦中訊號，控制機械肢體。 ◎當基因編輯技術成熟： ‧基因測序──萬一保險公司得知我的基因序列： 想檢測自己的基因序列，只需要花1,000美元！ 但預先知道會罹患哪些基因疾病，真的是好事嗎？ 保險公司和醫藥公司可能以此索取高額的保費或醫療費用。 ‧雞尾酒配方，培養皿裡、豬身上種出人器官： 科學家在培養皿裡「種出」人工視網膜； 甚至嘗試用豬培育人的胰島、體外培育心臟。 以後自行生產受損器官，不須苦等捐獻者。 ◎畫出大腦神經元圖譜，奈米藥直搗病灶，最後，天網出現： ‧奈米技術健康監測，還能戒菸治病： 奈米顆粒藥物能協助抗癌藥辨識出癌細胞，同時提高藥效。 谷歌計畫融合奈米顆粒診斷與大數據，打造健康檢測手錶。 將來奈米技術有望協助戒菸、自動幫糖尿病患者注射胰島素。 ‧天網加地網，和來自太空的基地臺： 臉書、谷歌的無人機滿天飛，建構「天網」平臺， 未來的網路訊號必定先來自於天空、星空。 業者的野心不停留在用手機打衛星電話， 網路的終極邊界是星際互聯網。 還有，雷達測謊儀隔空測心跳，判斷嫌疑犯是否說謊； 感測器感應到腦中思想，在眼前浮現3D虛擬實境介面…… 互聯網已成為舊世界，智能科技浪潮即將來臨。

騰訊公司董事會主席兼首席執行官／馬化騰 聯想集團總裁兼首席執行官／楊元慶 創新工場董事長兼CEO／李開復 小米科技董事長兼CEO／雷軍 樂視控股集團創始人／賈躍亭 著名財經作家、「藍獅子」出版人／吳曉波

推薦序一　連接未來的創新科技／馬化騰 推薦序二　今天的黑科技，會孵化出明天的谷歌、特斯拉／楊元慶 推薦序三　如何認知未來至為關鍵／李開復 推薦序四　新一輪改變世界的創新浪潮正在到來／雷軍 推薦序五　是前沿科技探索，也是觸碰未來的翅膀／賈躍亭 推薦序六　閱讀這本書，讓我感覺好像生活在另一個新的世界裡／吳曉波 前言　黑科技地圖：浮現智能科技的關鍵領域 第1部　黑科技會這樣改變你的日常 第1章　外骨骼──穿上動力服弱雞搬重物，肢障能走路 第2章　雷達小如指甲，遠端識別手勢呼吸心跳 第3章　磁力效應打造反重力系統，人與物可匿蹤 第4章　物聯網使萬物有了靈魂，聽我號令 第5章　有視聽嗅觸覺的虛擬實境，在家環遊世界 第6章　感測器的極致──智慧型微塵 第7章　全像投影，讓眼睛感覺看到本人與實景 第8章　電腦學博弈，看完這篇你相信電腦不會統治人類 第9章　深度學習，機器人當自己的導師 第10章　柔性顯示器，皮膚般服貼、手帕般可折疊 第2部　當基因編輯技術成熟 第11章　二甲雙胍？還有什麼健康長壽藥？ 第12章　發現基因編輯工具！指導老師是細菌 第13章　基因測序──萬一保險公司得知我的基因序列 第14章　誘導性多功能幹細胞，與訂製新器官 第15章　雞尾酒配方，培養皿裡、豬身上種出人器官 第16章　幹細胞修復受損器官 第3部　畫出大腦神經元圖譜，奈米藥直搗病灶，最後，天網出現 第17章　神經科學：透視大腦結構和如何運作 第18章　奈米要想直攻病變細胞，但此刻有點迷路 第19章　奈米技術健康監測，還能戒菸治病 第20章　探索暗物質 第21章　天網加地網，和來自太空的基地臺 作者介紹 參考資料

推薦序一 連接未來的創新科技 　　我們看到每一次大的行業變革，都伴隨著終端的變化，以及相應生態的改變。從大型電腦到PC，從單機PC到互聯網廣泛連接起來的PC，再到廣泛連接的手機等移動終端，幾乎每20年，技術的發展演進，會促使新一輪產業變革浪潮的到來。 　　現在，這個節奏已空前加速。「互聯網+」剛在一些行業落地，人工智慧（Aritificial Intelligence，簡稱AI）等技術再次引起業界的關注。我們相信在未來，移動互聯與人工智慧等技術將會相輔相成，從「雲」到「端」，共同為我們帶來一個萬物互聯的智慧生態。 　　下一代的資訊終端會是什麼？會是汽車還是穿戴設備？會是擴增實境、虛擬實境、混合實境（AR-VR-MR）等技術？或許未來人人透過視網膜投射、腦電波、生物傳感（感測），就可以感知周遭，並跟人、服務、設備即時連接與互動，不需要像現在隨時拿著手機。 　　這就是未來嗎？也許這些只是未來的雛形，也許未來會比我們目前看到的黑科技更加不尋常，但我相信，所有人都會非常關注這些黑科技的發展。我們不僅要關注和探索技術的變化，更要行動，讓科技服務於人。借助商業和公益等途徑，我們要將科技成果，轉化為人類的福祉。 　　我曾在央視（中國中央電視臺）《對話》節目裡提到：「未來是傳統行業利用互聯網技術，在雲端用人工智慧的方式處理大數據。」騰訊目前聚焦核心業務，專注做連接。目前的核心業務包括我經常講的「兩個半」，即社交平臺、數位內容和金融業務。我們將垂直領域的機會，交給了各行各業的合作夥伴，形成了一個開放分享的新生態。 　　這幾年來，我們開始向合作夥伴和我們平臺上的創業者們，提供雲計算、移動支付、LBS（Location Based Service，業者取得行動終端用戶的位置訊息，為使用者提供相應服務）等新型基礎設施。在新一輪科技浪潮來臨之際，我們希望更多的黑科技，能在這個開放分享的新生態裡，提升人們的生活品質。為千萬的企業、創業者、探索者們，帶來豐富多樣的創新機會。 　　我很高興看到，在未來實驗室（FutureLabsFL）和未來星球（Future Planet，前沿科技領域首個科學與技術並重的國際性技術大獎）的支持下，《黑科技》這本書能出版。這本書的內容，對於開拓業者視野、啟發讀者思維都很有幫助。 　　書中的黑科技資訊量很大，也很有意思。矽谷這十多位年輕技術追求者，不僅自己低頭做研發，而且樂於分享在各個前沿領域的探索，讓更多人了解。希望以後有更多這方面的好書出版。 騰訊公司董事會主席兼首席執行官／馬化騰 推薦序二 今天的黑科技，會孵化出明天的谷歌、特斯拉 　　我個人一直對黑科技非常感興趣，因為黑科技總會呈現出不一樣的創新思維，這些火花很可能在未來的某一天，徹底改變我們的生活。萬物智慧時代正在到來，越來越多黑科技的出現，正是對未來智慧生活的積極探索。 　　本書的很多作者，都是曾經或正在矽谷創業、打拚的優秀青年。他們都是了不起的人，在全球科技的創新中心發揮著自己的聰明才智，今天的黑科技可能就會孵化出明天的谷歌（Google）、特斯拉（Tesla，美國最大的電動汽車及太陽能公司），我為這些年輕人加油、喝采。 　　作為本書的技術支援機構，我們看到未來實驗室和未來星球，已開始為前沿科技的探索做出貢獻，幫助早期技術研發階段的技術咖們，找到自己的資源。聯想也設立了創投集團，專注於投資和孵化新技術，相信我們與未來實驗室會有很多共同語言，也希望有機會做深層的合作與交流。 聯想集團總裁兼首席執行官／楊元慶 　　（按：聯想集團是一家中國科技公司，主要研發、生產和銷售筆記型電腦、手機，及其他電腦周邊等產品。根據2012年第4季的統計，聯想是世界第8大手機生產商、第5大智慧型手機生產商。） 推薦序三 如何認知未來至為關鍵 　　創新是經濟發展的內在驅動力，創業為創新帶來變革活力，而技術又是創業創新的關鍵驅動力。尤其在矽谷、以色列、北美、歐洲和中國等地方，在創業創新最前沿，創新工場從投資角度，看到各種「黑科技」不斷湧現。一些創業團隊、實驗室、大學、大公司的研發機構，不斷有黑科技產品亮相，也不斷在諸多基礎科學、前沿技術領域，取得令人驚喜的進展。 　　已浮現在眾人眼前的創新浪潮，和仍若隱若現的創新暗流，以及暗流之下的創新源泉，都深度啟發我們對未來的思考。如今，無論投資創業還是商業、經濟、社會的各個領域，對創業者乃至處於學習狀態的人們而言，如何認知未來至為關鍵。看到什麼樣的未來，深度影響我們做什麼樣的事，甚至改變這個過程中的根本思維和創新方法。 　　在人工智慧、物聯網、機器人、無人機、新能源、奈米技術、3D列印、基因技術與精準醫療等，多個不同的領域和層面，黑科技的迸發並非局部現象，也並非孤立行為，技術和創新在很多方面，表現出高度的關聯性，甚至相互協同，是一個整體的不同部分。 　　而這個整體，就是新一輪產業轉型和經濟變革的關鍵，是我們需要去認知的未來，也是我們正在集體創造的未來。創新工場已投資了多個相關項目。 　　很高興看到在未來實驗室和未來星球支援下，有這群年輕的矽谷技術咖為我們創作了《黑科技》，也很高興看到創新對於創業來說越來越重要，全球各地的創業者，都越來越重視技術在創業和創新中的作用。 　　黑科技成為焦點，是這個時代的幸福之事。未來已來臨，我們既是未來的關注者，也是投身期間的推動者和實踐者。 創新工場董事長兼CEO／李開復 推薦序四 新一輪改變世界的創新浪潮正在到來 　　互聯網在中國各層面都深入展開，包括應用於各行業的「互聯網+」，也正如火如荼的發展。 　　在新興發展領域，無數創業者以活力、創造力、探索精神和勇氣，不斷創造出各種新的技術、產品和發展模式。在移動互聯網和物聯網領域，他們勢必將掀起一輪改變世界的創新浪潮，其中智慧設備、機器人、無人機、人工智慧等領域，都有很大的想像空間。 　　在未來實驗室和未來星球的支持下，《黑科技》這本書順利出版。《黑科技》的作者們，介紹了各類前沿的新動態，值得好好讀一讀。 小米科技董事長兼CEO／雷軍 推薦序五 是前沿科技探索，也是觸碰未來的翅膀 　　祝賀新作《黑科技》出版，希望本書的作者們──這群年輕的矽谷技術大咖──能充分利用黑科技造福更多用戶，推動產業發展。希望更多的黑科技技術咖，在未來實驗室和未來星球的支持下持續探索，給我們帶來非同一般的科技體驗。 　　在ET（Eco Technology，生態科技）時代，奈米技術、基因技術、虛擬實境、器官再生等黑科技的研究尤為重要。對前沿技術的探索，實際上不僅是讓人們插上觸碰未來的翅膀，更能誕生很多新的產業和商業模式，推動經濟的發展。正是有了這群投身於科技探索的年輕人，未來才更加精彩！ 樂視控股集團創始人／賈躍亭 　　（按：樂視是中國唯一在其境內上市的影片網站，也是全球首家以IPO﹝首次公開募股﹞方式上市的影片網站。） 推薦序六 閱讀本書，讓我感覺好像生活在另一個新的世界 　　延平是我多年的朋友，也是我非常尊重的互聯網專家，我認為他是中國最好的互聯網和前沿科技的探索者、實踐者和推動者之一。 　　這一次我們非常有幸作為出版方，與未來實驗室、未來星球共同努力，促成《黑科技》出版。15位技術咖，向我們呈現了很有可能改變未來生活的21項前沿科技。 　　我在審這本書的書稿時，有時候會覺得好像生活在另一個新的世界裡。因為它裡面提到了許多新觀念，例如機械外骨骼、懸浮住宅在未來的可能性等。這些變化可能在今天看來，還是一些大眾非常陌生的實驗室產品，但很可能僅在5年、10年、15年後，它們就會成為影響我們生活的重要技術和產品。 　　我非常推薦矽谷技術咖們集體創作的這本《黑科技》。 著名財經作家、「藍獅子」出版人／吳曉波 前言 黑科技地圖：浮現智能科技的關鍵領域 　　技術正在經歷從「計算」、「連接」再到「智慧」的進化。相對而言，以計算科技為主要表徵的Information Technology是第一浪，為IT（資訊科技）；Internet（網際網路、互聯網）是第二浪，喜歡大詞的業者，將這個階段稱為資訊革命之網路革命；如今，Intelligent Technology（智能科技）這一浪已來臨，是新IT，不是IT。 　　連接依然是效率與紅利之源，但連接不再是邊際效益、外部性、增量、賦權最顯著的價值源泉，即使IoT（Internet of Things，就是我們常說的物聯網）未來也是如此，傳感、數據、智慧才是未來。這種背景下，互聯網+雖然創新務實，卻可能導致戰略跑偏。至於移動互聯網、智慧互聯網等，只是插曲或新階段到來前的短暫序曲。 　　站在互聯網中心論的角度看，中國已迎頭趕上甚至已超越，成為挑戰舊世界的那個新世界，但站在智能科技的角度看，互聯網才是舊世界，中國是舊世界裡的龐然大物，但舊世界與新世界的時差、代差、落差已赫然存在。 　　有個報告說根據發表的論文和引用數量，從近兩年開始，華人已處於人工智慧研究的領先地位，並稱連白宮報告都對此感到黯然失色。但從「未來實驗室」的AI技術地圖來看，結論大為不同。不過，國家、地域、產業之爭並不重要，重要的是未來星球的創新生態與技術變遷。 　　新世界的變化正在9個「維度」發生，可藉此觀察未來：能量密度、數據密度、連接密度、感知尺度、網路尺度、材料尺度、計算速度、移動速度、融合速度。 　　9度漸進、突變甚至躍遷，正讓創新從奔騰走向沸騰，技術使得IT新物種的催生，變得像程式設計一樣簡單和快，創新本身的特性、形態和規律也變得不同以往。而貫穿一切、賦權一切、驅動一切的，是Intelligence。不過，智能科技遠不只是智慧，智慧也不只是人工智慧，AI驅動一切但不是未來的全部。 　　此時此刻，我們的確站在一個時代和另一個時代、一個生態和另一個生態的分水嶺上。像是一場複雜又絢麗的化學反應，創新大爆炸的技術進化景象已躍然眼前。AI方向、AI晶片、雲端並進……令業者不僅看到AI的引擎化，更看到AI和數據、傳感，已一起成為下一代資訊基礎設施的核心部分。 　　不論輿論如何褒貶不一，泡沫論如何甚囂塵上，新能源技術的強烈閃電已映入每個人的瞳孔，滾滾雷聲已由遠而近。能源傳輸走向無線，數據傳輸走向無線只是起點，天空互聯、星際互聯似乎才是短期內，能看得到的網路盡頭。 　　計算、網路在基礎架構中的位置，甚至變得不再醒目。無論計算如何快速、網路如何廣泛，智慧、腦計畫才是下一階段最重要的藍圖，這裡不僅指對人腦的探索，更指網腦、智腦的聯結成形、日益進化和效能提升。 　　如果說外骨骼只是人體增強與輔助系統，柔性電子、生物晶片、類人型機器人等，則開始指向人的重塑甚至重生，生命與非生命開始交融，生物與萬物的邊界開始模糊。生物資訊科技更為強悍和迅猛，直指自然人本身，生命解碼後是生命編輯，基因測序後最顯赫的是internet of DNA、CRISPR等。 　　純粹的自然人也許會消失，人的進化已開始透過科技完成，人的存在形態，甚至不必只是自然人。而一個正在反向進行的過程是Computer Vision（電腦視覺）、SLAM（即時定位與地圖構建）、AI、傳感等，將感官甚至思維賦予機器人。 　　這不是一場知識大爆炸，也不只是一場資訊大爆炸，而是一場技術驅動的創新大爆炸，我們已進入新一輪的創新週期。不同的部分是其並非孤立，而是緊密聯結、互相催化，共同催生技術、產品、企業、產業、組織、經濟、社會，乃至人本身的創新與進化，催化全球範圍內的新IT，不同於傳統IT產業的產業轉移和產業分工。 　　這就是人工智慧、VR-AR-MR、機器人、智能汽車、智能家居、大數據、雲計算、無人機、個人飛行器、可穿戴設備、物聯網、天空互聯網、生物資訊、金融科技、3D列印、智能製造、新能源、新材料等，可細分二十多個智能科技關鍵領域，也就是黑科技頻頻湧現的原因。 　　未來實驗室與未來智庫（網路新IT前沿技術與產業市場研究機構）合作，產生這二十多個關鍵領域技術產品的黑科技地圖。 　　面對未來，這個星球上最具智慧的物種心懷希望、興奮、擔心甚至恐懼。即使有網路、智能科技助力，人類對未來的認知都是如此模糊，更重要的問題是，走到今天這一步，科技、自然、人三個主體，不得不放在一起思考和面對。 　　現在遠不是止步時，更不是下結論時，未來將會怎樣不只是一個話題，更不是一個喜新厭舊的話題，而是一個不得不面對，且必須開始正式面對的問題，而技術驅動的多維變革才剛開始，每個人對未來的認知與探索，也都只是剛開始。 　　無論是正在實驗室裡創造發明的人，還是已寫出一行行程式，準備要改變世界的人，或準備以創新顛覆既有秩序的人，更或透過媒體輿論，來觀察、理解變化的人，每個人都是未來星球的探索者。 　　科技創新，需要業者一起探索；技術驅動的種種進化，需要集體的智慧來掌握；而未來需要我們共同面對。這才是真的命運共同體。 FutureLabsFL未來實驗室創始人／胡延平 　　（按：「黑科技」一詞源自日本輕小說《驚爆危機》，原指非人類自力研發，凌駕於人類現有科技之上的知識。現則多用來形容先進的科技、技術。）

柔性顯示器，皮膚般服貼、手帕般可折疊 文／王輝亮 讓我們先來發揮一下想像力：電腦顯示器可以像手帕一樣，折疊塞進口袋；要兩個壯漢才能搬動的大螢幕電視，一個人便可以像捲海報那樣輕鬆的拎回家；遭遇不測而無法恢復的皮膚，可以換成全新的人造皮膚，不僅和原來一樣健康美觀，還能感受到極其微小的壓力；將一塊小小的薄片貼在皮膚上，不僅可以隨時檢測自己身體的健康狀況，而且日常生活中的每一個微小動作，例如走路、開車、打字，甚至心臟的跳動，都可以轉換成電能。 這些看似非同尋常的憧憬，其實都可以透過柔性電子學變成觸手可及的現實。柔性電子學又稱柔性電路，是一種具備輕薄、可折疊的電子裝置及其形成的電路技術。 柔性顯示來了 在介紹柔性顯示器前，我們先了解顯示器的兩個基本電子裝置：電晶體（transistor）和發光二極體（light emitting diode）。電晶體就像一道神奇的閥門，可以根據輸入電壓控制輸出電流。我們平時所用的開關就是電晶體的應用之一，電晶體是所有積體電路最基本的組成部分。 很多人或許沒有聽過發光二極體，但提起它的另一個名字LED，相信大家一定不會覺得陌生。相較於傳統的鎢絲燈泡，LED光源明亮穩定、能節約能源，而且透過加入不同的物質，可以呈現出不同的色彩，完全顛覆我們對照明的認知。 北京奧運的標誌性建築「水立方」，就是利用LED光源，變幻出各種色彩和圖案。奧妙在於LED透過電壓控制裝置發出強弱不同的光，而特定的材料會吸收特定的光，從而透過材料的選擇改變發出光的顏色（波長）。 顯示器有兩種驅動方法：被動矩陣式和主動矩陣式。被動矩陣式是採用X軸和Y軸的交叉方式來驅動發光二極體，這種方式驅動的螢幕越大，需要的線路就越多，速度也就越慢，而且像素之間會有電信號干擾，從而影響畫面品質。 主動矩陣式的顯示器是由前面提到的電晶體和發光二極體組成，顯示區域的每一個顯示點都由一個電晶體控制，幾根線路就可以快速控制非常龐大的螢幕，顯示點之間的電信號干擾會大幅減少，耗費能源也會更低。 傳統的電晶體和發光二極體，都是由無機半導體材料組成的，而柔性電路採用的裝置，則主要是有機半導體材料。這種材料於1960年代被發現，以碳元素為主，也包括氫、氮、氧等元素。自1980年代第一個用有機材料做出的有機發光二極體（OLED）和有機電晶體（Organic transistor）誕生，研發人員就產生用有機材料做柔性電子裝置的想法。 OLED顯示主要依靠透明電極，這些電極不但導電，還能讓顯示器發出的光透出去。傳統的透明電極材料叫做ITO，是一種陶瓷材料，一彎曲就很容易破碎。矽谷的C3Nano公司則選用導電奈米材料來實現這個目標，由於奈米材料可透過溶液來處理和列印，所以製備成本也會降低不少。 研究的碳奈米材料主要包括：奈米碳管（carbon nanotubes）、富勒烯（C60）和石墨烯（graphene）。2015年，C3Nano收購了韓國最大的銀奈米線公司（Aiden Co. Ltd），開始使用銀奈米線製作透明電極。2015年6月，日立公司（Hitachi）已開始使用C3Nano的透明電極材料，用於研發大面積柔性觸摸顯示器。 除了日立公司，不少公司都開始展示柔性顯示器產品，包括Plastic logic、三星、LG等。其中柔性顯示器做得最輕、最薄的，是一家叫做柔宇科技（Royole）的公司，是由史丹佛大學畢業生劉自鴻博士領導的團隊創建。 這家公司做出來的顯示器只有0.01毫米，捲曲半徑可以達到1毫米，刷新了世界紀錄。在一次展示中，由手機控制的影像，就在這個薄如蟬翼的顯示器中播放，沒有一絲缺陷。2015年10月，中國總理李克強還親自參觀他們的研發中心。這家公司最近一次融資高達1.7億美元，估值超過10億美元，發展十分迅速。 柔性器材：醫學監測、診斷和治療 柔性裝置在生物醫學方面也有非常廣泛的應用。對人體外部檢測而言，刺激大腦電信號或心臟律動的傳統方法，是將電極接合在導電凝膠中，然後貼在人體表面。這種方法有許多不足。例如，由於凝膠會逐漸乾燥，失去黏性，所以不能長時間、連續的檢測；與人體體表面接合較差，易滑落；舒適度偏低，尤其對低齡患者使用較困難；將電極接合的過程也相對繁瑣、費時。 而柔性裝置可以解決這些問題。柔軟輕薄的柔性裝置，可以緊密貼合在皮膚、心臟或大腦上面，從而透過對電學或壓力訊號的檢測，獲取更準確的身體資訊。而且人體佩戴的體感較好，不會有明顯的不適。人們甚至可以24小時佩戴這些薄如蟬翼的裝置，隨時監測人體的心跳、脈搏、血壓、腦電波、心電圖等各種身體指標。長時間隨時監測，對心腦血管疾病的診斷、預防和及時治療意義重大。如果在裝置中安裝藥物，甚至可以針對疾病進行有效的治療，例如糖尿病病人可以佩戴定期釋放胰島素的柔性材料。 伊利諾大學香檳分校的教授約翰‧羅傑斯（John Rogers），是這個領域的翹楚。他運用柔性電路的製備方法，將各種感測器製備在一個可以貼在皮膚上的超薄貼紙上，用於測量身體各項指標。他還在2008年成立了坐落於波士頓的MC10公司，致力於研發推廣舒適、安全和與人體皮膚緊密接合的檢測性產品。 MC10公司的其中一項研究，是與萊雅化妝品公司合作研製的高靈敏度可穿戴皮膚檢測貼片，其電路由金屬細絲製成，與柔性材料交織，佩戴時甚至不會感覺到它的存在，可以佩戴幾週，洗澡、游泳也不會脫落，訊號的準確性也不會受到影響。 此貼片所有檢測訊號，可以透過藍牙傳送到電腦或智慧型手機上，例如血液流動引起的肌膚溫度的變化──充足的血液流通，是肌膚健康的標誌性指標，還有皮膚的含水量──這可是檢驗絕大多數美容產品的標誌性指標。 這種檢測貼片可以幫助萊雅公司，研發深度補水乳液和清爽型潤膚霜等諸多產品，這對廣大愛美的女性同胞來說絕對是福音。想像一下，你可以24小時追蹤自己的皮膚含水量，用直觀的數據檢測不同美容產品的效果，針對自己的皮膚狀況，選擇適合自己的產品和使用量。它還可以檢測皮膚症狀，這對敏感性皮膚的顧客更是救星。 對植入人體的裝置來說，柔性裝置具有更大的優越性。為了治療一些嚴重的神經系統疾病，如帕金森氏症、癲癇或抑鬱症，醫生需要用外部電信號來刺激大腦神經元，使其恢復功能，也就是令人聞風喪膽的電療。 另一種方法，是將檢測電路運送到大腦深處的目標細胞，進行深腦刺激。這些傳統方法使用的是金屬製成的電極，但堅硬的金屬刺穿皮質，會導致正常細胞受損或死亡，副作用非常大。與此相比，柔性材料就展現其優越性，柔軟材料製成的電極在刺穿過程中，會減少對正常腦細胞的損傷。 柔性電極也可以運用到癱瘓或失去手臂的病人中，如果將柔性電極植入腦中讀取訊號，就可以控制機械肢體。 由於柔性電極非常軟，如何將電極運送到目標細胞，成為科學家的研究重點。目前有三種運輸方法：第一種是把柔性裝置用可溶解的膠，黏在一個堅硬的物體表面，將其運送到目標細胞（例如注射用的針頭），待膠完全溶解後，取出堅硬的物體即可。 第二種是把極軟的柔性電路放進注射器中，像打針那樣，將柔性電路注射到目標細胞，且針管還可以同時傳輸液態藥物或細胞，使其共同作用。 第三種方法則是將柔性電路冷凍，使其變得堅硬，就可以直接刺穿人體細胞到達目標細胞，再透過人體體溫溶解發揮作用，整個過程並不影響其靈敏度和測量的準確度。第二種和第三種方法都是由奈米界領軍人物──哈佛大學的查爾斯‧利伯（Charles Lieber）教授的團隊在2015年發表。 能量轉化裝置 相信大家對摩擦生電都不陌生，一種材料比較容易失去電子，另一種材料比較容易得到電子，有這兩種特性的材料互相摩擦就可以帶電。當兩種材料接觸在一起時，正負電荷中心在同一個平面，處於中和狀態，則對外不顯電性。 如果施加一個外界機械力，使得兩種材料分離，正負電荷就會永久保留在材料上面，兩種材料之間就會形成電場。如果在兩種材料背後分別鍍上一個金屬電極，電場就會使得金屬電極之間的電子發生轉移，從而對外電路形成一個電信號。該原理應用到柔性電路，可以將電信號用來進行各種機械傳感運動。 例如喬治亞理工學院的王中林教授團隊研發的智慧鍵盤，就是其中的代表性應用。由於人的皮膚容易失去電子，如果用容易得到電子的柔性材料製作智慧鍵盤的表面，那麼當手指接觸鍵盤時，就會產生電子轉移──手指帶正電，鍵盤帶負電。如果手指離開鍵盤，就會產生電場變化。這會使智慧鍵盤內部安裝的金屬電極產生電壓。 電壓會使電極之間發生電子轉移，而轉移的數量與手指敲擊鍵盤的力度，和手指與鍵盤的接觸面有著密切的關係，因而可以識別使用鍵盤的對象，若有非授權人士使用這個機器就會觸發警報系統。由於自然界大部分材料都具有容易得到或失去電子的特性，這種器材選材非常廣泛，因而成本低廉，且程序並不複雜，易於推廣。 除了摩擦生電，還有許多原本被浪費的能量，也可以借助柔性裝置轉化為電能。例如柔性材料製作的太陽能電池，基於柔性材料質量輕、貼合度高的特點，可以把它鋪在高低不平的表面上，將太陽能轉換成電能，不僅可以大幅度提高太陽能利用率，而且便於工人攜帶作業，減輕表面承重。 如果我們在書包或露營帳篷上，包一層柔性太陽能電池，就可以利用太陽能幫手機、電腦充電。還有柔性熱電裝置，能透過溫度差，把熱能轉化成電能。柔性裝置包在正在發熱的工廠機器上，或在家家戶戶都使用的廚具上，不僅可以保溫，還能獲得這些原本會被浪費的熱能。柔性裝置還可以安裝在生活中所有有機械運動的地方，例如公路、車輪、運動器材、甚至鞋子，充分利用一切零散的能量。