人類是製造工具的生物,為了砍柴,我們打造斧頭,為了移動,我們打造輪子。黑格爾認為人們其實就是透過工具不斷改變自己命運的 Homo faber (man the maker),除了生存,人們也透過創造屬於自己的世界,來反映自己的想望,來表現自己的烏托邦。

人類不斷開發出新的製造工具,從過去風車到工廠,近幾年興起的數位製造工具,變得越來越快速,也越來越便宜。如同過去電腦的發展,寫完程式要等一個禮拜才算出結果,現在能夠立刻呈現在螢幕上,成為「個人電腦」;製造也將邁向「個人製造」,畫好或下載的設計圖,立刻就能用家裡的 3D 印表機印出來。

如今不只是螢幕上的圖形能夠有互動性,研究者也開始探索如何設計具有互動性的實體物件(Fabricating interaction),以及如何讓製造本身更具互動性(Interactive fabrication)。

物件 × 互動性 (Fabricating interaction)

大量生產的製造方式,需要複雜的組裝,來組成精密機構。而利用 3D 印表機,可以一次列印出精緻構造的物件,透過形狀本身的物理特性,就有機會創造出可以感應(sense)或者驅動(actuate)的有趣 3D 模型。

Disney Research 的 Printed Optics 1 藉由設計 3D 模型中的光纖,甚至印製透明的 3D 列印材料,來製造出各種光學效果,可以作為光學感應的媒介,也可以作為 LED 顯示的媒介。

MIT Media Lab 利用 3D 列印拉絲的效果做出 Cilllia 2,印出細毛的表面。藉由手觸摸細毛時產生的微小空氣振動,可以用麥克風偵測碰觸與手勢;藉由振動平台,也能夠讓印有毛的物件移動。


製造 × 互動性 (Interactive fabrication)

過去手工製造可以透過直接雕塑、切割、黏貼物件,即時看到、觸摸到半成品,透過持續不斷改造與感覺,創造出最後的成品。數位製造賦予我們更強大的工具,可是卻犧牲了直接觀看或觸摸物件的機會。CMU 研究者提出「互動製造」(Interactive Fabrication)3 的概念,透過即時看到成品,拉近設計師和物件的距離。

Interactive Fabrication (Source: ACM)

致力於研究個人製造的 HPI HCI 實驗室 4 探索不同尺度與情境下,互動製造的可能性。要即時製作出大型模型是一件不容易的事情,Protopiper 5 是一把膠帶槍,使用者就可以拿著它在空間中畫出實體的線段,像是吸管,也可以讓它轉彎,快速製作家具大小的原型。

個人製造有沒有可能像是今天的手機一樣,隨時隨地都能用呢? Mobile Fabrication 6 藉由手機螢幕引導使用者拿著 3D 列印筆,即時畫出當下需要的工具,想像未來工具或材料唾手可得的未來。


融合新未來

如果我們想要製造任何東西,是不是就需要可以符合需求的機器?MIT Center for Bits and Atoms 開發了 Cardboard Machine Kit 7,是一個模組化的套件,像是 3D 印表機、雷射切割機、CNC 機器的原型,可以讓人們組裝自己需要的機器。

組裝不同的 X、Y、Z 軸和旋轉軸,來設計自己的機器。 (Source: MIT CBA)


我們能夠用機器製造出許多東西,我們也能製造出各種機器,我想下一個階段便是消除這兩者之間的隔閡,也就是東西本身即是機器,東西本身就足以變為任何東西。似乎很難想像如何做到,但從製造物件和製造機器兩個方向出發,距離將會越來越近的。到時,我們又該如何和這樣的東西互動呢?

  1. Printed Optics: 3D Printing of Embedded Optical Elements for Interactive Devices (UIST ‘12) 另外 Disney Research 也用 3D 印表機做出任意形狀的喇叭:3D Printed Interactive Speakers。 

  2. Cilllia: 3D Printed Micro-Pillar Structures for Surface Texture, Actuation and Sensing (CHI ‘16) 

  3. Interactive Fabrication: New Interfaces for Digital Fabrication (TEI ‘11) 

  4. 德國 Hasso-Plattner-Institut 領導人機互動實驗室的 Patrick Baudisch 教授在演講 The Six Challenges in Personal Fabrication 中試著從 3D 列印、雷射切割機等越來越便宜、快速的設備,畫出了從個人電腦,到個人製造的未來理想,以及我們面對的挑戰。 

  5. Protopiper: Physically Sketching Room-Sized Objects at Actual Scale (UIST ‘15) 更大尺度的互動製造,可以參考 Architecture-Scale Human-Assisted Additive Manufacturing 用「竹筷」來當巨型 3D 列印的材料,加上電腦投影輔助,蓋出一棟房子。 

  6. Mobile Fabrication (UIST ‘16) 另一個用螢幕作為引導的互動例子是 Shaper Tools Origin,一個手持加上智慧引導的切割機。 

  7. Cardboard Machine Kit: Modules for the Rapid Prototyping of Rapid Prototyping Machines (CHI ‘17) MIT Center for Bits and Atoms 致力於開發各種大小尺度的製造工具,將資訊變成原子,將原子變成資訊,不只奠下加法(Additive)、減法(Subtractive)製造的基礎,早年發明了 CNC ,近年也在世界各地推廣自造者 FabLab 文化。Make machines that make 是一門課程,教導如何製造出可以製造東西的機器。還有另外一門非常熱門的課程是 How to Make (Almost) Anything ,教導如何利用各種工具製造出(幾乎)任何東西。