製藥、技術、航空等行業的大公司每年都要投入數十億美元在研發上面。光通用電氣一家公司去年在新開發上面的花銷就超過80億美元。
在本報告中，我們將審視新的網絡平臺、機器人與3D打印、AI算法，以及AR/VR技術如何重塑了從人才獲取到假設驗證以及產品設計的一切。
網絡平臺擴大了人才池
在這個高度科學化的研發世界裡，尋找高水平的專家是最大挑戰之一。現在，軟件正在幫助公司接觸到全世界的人才池。
比方說在挖掘數據科學與金融的人才方面，像Kaggle、Quantopian、Numerai這樣的平臺正在將“量化”工作民主化並且給其協作者提供補償。這種概念現在也開始被製藥研發等領域所接受。
像Science Exchange這樣的按需科學平臺目前正在多個研發垂直領域開展合作，通過研發外包讓企業能迅速解決現場人才缺乏的問題。
不過即便公司有了越來越大的人才池，假設驗證仍有改進的空間，而縮短迭代時間將會轉化為更快更好的發現。
機器人&3D打印加速各個垂直領域的產品開發
根據最近的一份產業調查，加速產品開發是機構採用3D打印的第一要務。此外，57%的3D打印工作都發生在新產品研發的第一階段（比如概念驗證和原型開發）。
3D打印已經成為任何設計工作室的常用裝備。在訂購成千上萬實體零件之前，設計師可以利用3D打印來看看未來產品會是什麼樣的。
類似地，機器人正在對廣泛的垂直領域的試錯流程進行自動化。
比方說，在合成生物學的研發領域，機器人對Zymergen和 Ginkgo Bioworks這樣通過酵母細菌製造定製化學品的公司產生了巨大影響。尋找合適的微生物需要同時對多達4000種不同的衍生進行測試，這些往往需要大量枯燥乏味的實驗室工作。
通過利用自動移液管和機械臂，自動移液器使得高吞吐量實驗成為可能，並帶來了更快錯誤更少的雙重好處。
下圖左是基因測試機器人Counsyl，用來轉移樣本，右圖是Zymergen的移液機器人，用於自動細菌培養測試。
材料工程就是檢測出一顆微粒的能力——比如在300毫米的晶片上的一顆10納米的顆粒。這真的就像大海撈針。
——Applied Materials CTO Om Nalamasu
除了生物科技以外，材料科學在計算和電子方面已經扮演了關鍵角色。
值得注意的是，像英特爾、三星這樣的芯片製造商也是全球最大的研發開支者之一。隨著半導體變得越來越小，在納米級別的操作已經不是人力之所能及，這使得機器人稱為優先選項。
明天的科學工具將日益自動化和精確，這樣才能處理微觀級別的精度。
AI正加快材料科學的發現
愛迪生對材料科學總結得很到位，他說這是一個排除的過程：“我沒有失敗10000次。我一次都沒有失敗過。我已經成功地證明了那10000種方法沒有見效。”
愛迪生的精神至今仍在現在的研發實驗室留存，儘管研發的數字化和軟件化程度仍不如一些人預計的那麼高（美國國家科學院稱開發新材料往往是新產品開發過程中最耗時的一個階段）。把科學方法更好地進行數字化對於開發新產品和新材料以及隨後的規模化生產至關重要。
目前AI初創企業最熱門的交易領域是醫療保健，因為各家公司都在將AI應用到藥物研發中心上面。只要公司正在把資金投入到Recursion Pharmaceuticals以及 twoXAR這樣的藥物研發初創企業裡面，這種做法在其他領域得到採用也只是時間問題。
有一家公司致力於化學和材料科學，那就是下圖左的Citrine Informatics。Citrine在其大姑媽的材料數據庫上運行AI，並且宣稱它可以在50%的時間內幫助組織達到研發和製造的里程碑。類似地，Deepchem（下右）開發了一個Python庫供化工業應用深度學習。
簡而言之，各個板塊的製造商——包括工業生物技術、製藥、汽車、電子或者其他的材料品——都得靠機器人自動化以及3D打印來維持競爭力以及縮短產品推出的反饋迴環。
開發複雜材料或者將其商用化的初創企業已經在3D打印界取得進展。像MarkForged這樣的公司採用了炭纖維複合材料，有的則研發帶有罕見納米結構和特殊物理屬性的複合物。
當然，未來的製造商將會依賴於智能軟件來取得其研發發現成果。
增強和虛擬現實將建模流程“抽象化”
目前的各類製造商要靠計算機輔助設計軟件（CAD）來進行原型開發。在未來的製造流程中，增強和虛擬現實會在研發過程當中扮演更大的角色，並且能夠有效地將桌面PC“抽象化”，以供各行的設計師使用，這有可能可以消除對3D打印實體模型的需要。
AutoCAD的軟件開發商Autodesk是未來原型和協作技術的領頭羊。該公司對3D打印等尖端技術進行了重金投入，還跟健康AI初創企業Atomwise就一個“機密項目”開展了合作。最近，Autodesk還進軍到AR/VR遊戲引擎的研發當中，預示著其設想要在設計流程的沉浸式計算中扮演更大角色。
Autodesk的遊戲引擎叫做Stingray，目前已經增加了對HTC Vive以及Oculus Rift頭戴裝置的支持。此外，遊戲和VR引擎製造商Unity也跟Autodesk進行了合作以增加可互操作性。
該項專利設想通過“半透明眼鏡”來利用AR，但也提到了一種“配備了攝像頭的移動設備”，暗示了通過iPhone上的ARKit來利用3D打印的可能性。
康奈爾大學的一位研究學者最近演示了在3D打印時通過AR/VR來進行描繪的能力。人機接口最終可以做到如此無縫以至於3D模型可以實時雕刻出來。
將來的研發團隊將會探索AR和VR的應用，並且測試這些技術會如何跟3D打印以及傳統的原型開發流程結合。
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