智能“新物種”

馮金銘 陳龍 丁夢(mèng)飛 馮童

湖大設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室（HDDL）是湖北大學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的交叉設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室2023屆畢業(yè)生利用多種前沿交叉設(shè)計(jì)理念，探索了不少解決當(dāng)下自然環(huán)境、人類(lèi)環(huán)境中所面臨問(wèn)題的新技術(shù)和新產(chǎn)品。

神經(jīng)控制示意圖

實(shí)物展示

機(jī)器人爬墻效果圖

裝卸效果圖

放大模型圖

江豚投喂輔助水下無(wú)人機(jī)

作者：陳龍

指導(dǎo)教師：馮金銘

生物智能設(shè)計(jì)是將生物學(xué)和人工智能結(jié)合在一起的全新探索，在基于生命體的研究上結(jié)合智能設(shè)備的技術(shù)形成新的“智能生物”。利用全新的“物種”探索并解決當(dāng)下自然環(huán)境、人類(lèi)環(huán)境中所面臨的問(wèn)題，是生物智能設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)。

長(zhǎng)江江豚是中國(guó)特有的物種，棲息于長(zhǎng)江及其支流中下游。作者利用光遺傳學(xué)控制魚(yú)類(lèi)對(duì)江豚進(jìn)行投喂。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)將光敏蛋白質(zhì)基因?qū)氲紧~(yú)類(lèi)的基因組中，使其表達(dá)光敏蛋白質(zhì)。然后，將設(shè)備吸附在魚(yú)身上，在水中使用藍(lán)光或激光器照射到魚(yú)類(lèi)身上，激活其身上所表達(dá)的光敏蛋白質(zhì)，從而控制魚(yú)類(lèi)的游動(dòng)方向、速度等。這樣，可以將魚(yú)類(lèi)引導(dǎo)到特定的位置，從而吸引江豚前來(lái)捕食，精確控制餌料從投出到被捕食這一過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)，提高餌料利用率。餌料對(duì)江豚的捕食行為影響小，因?yàn)楣膺z傳學(xué)投喂控制的是活魚(yú)，不會(huì)讓江豚產(chǎn)生對(duì)于投喂的依賴(lài)。另外，這一投喂方式對(duì)環(huán)境的危害小，不會(huì)產(chǎn)生廢棄餌料和腐敗的魚(yú)肉，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生噪聲，造型隱蔽，不會(huì)驚擾到江豚。

人工肺—基于孔隙結(jié)構(gòu)下的氧合器優(yōu)化設(shè)計(jì)

作者：馮童

指導(dǎo)教師：馮金銘

微流控系統(tǒng)是通過(guò)控制非常微量的液體來(lái)進(jìn)行的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，這一技術(shù)所涉及的領(lǐng)域包括化學(xué)、流體物理、微電子、新材料、生物學(xué)等。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的微流控設(shè)計(jì)是非造型設(shè)計(jì)，在尺度上是極其微小的，是通過(guò)對(duì)小尺度的設(shè)計(jì)探索對(duì)宏觀系統(tǒng)的改變。

ECMO（體外膜肺氧合）是用于急性、嚴(yán)重的可逆性心或肺功能衰竭的最頂尖的體外支持設(shè)備之一。氧合器是ECMO系統(tǒng)中的重要組成部分，通常采用中空纖維膜式氧合器。然而，ECMO系統(tǒng)的臨床使用時(shí)間也受到氧合器本身的一些限制。例如，纖維潤(rùn)濕是必要的，但過(guò)多的血漿滲漏可能會(huì)導(dǎo)致血漿易堵塞和血液成分易沉積。因此，氧合器的設(shè)計(jì)需要平衡血?dú)夥蛛x效率和血漿滲漏風(fēng)險(xiǎn)。

作者通過(guò)工業(yè)設(shè)計(jì)的手段來(lái)改善微控流人工肺的血流設(shè)計(jì)，通過(guò)微控流技術(shù)，調(diào)節(jié)人工肺中血流的速度、方向和壓力等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)血流量的精確控制，使設(shè)備更加符合人體工程學(xué)原理，從而提高患者使用的舒適度和治療效果。

高層或超高層建筑投遞系統(tǒng)

作者：丁夢(mèng)飛

指導(dǎo)教師：馮金銘

機(jī)器對(duì)于環(huán)境的改變已經(jīng)越來(lái)越明顯。隨著智能機(jī)器的發(fā)展，從利用機(jī)器為人來(lái)設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變成利用機(jī)器為機(jī)器設(shè)計(jì)環(huán)境。現(xiàn)實(shí)的環(huán)境設(shè)計(jì)需要開(kāi)始考慮機(jī)器的行為，一方面是為了更好地服務(wù)機(jī)器，另外一方面則是為了創(chuàng)造一個(gè)更加合理的人機(jī)共生的生態(tài)系統(tǒng)，這就是人機(jī)共生的環(huán)境設(shè)計(jì)。

近年來(lái)，物流服務(wù)已成為城市生活不可或缺的重要組成部分。然而，傳統(tǒng)的快遞服務(wù)系統(tǒng)已難以滿(mǎn)足龐大的業(yè)務(wù)量，尤其面對(duì)高層或者超高層的小區(qū)投遞，人工效率很難滿(mǎn)足有效的服務(wù)。該設(shè)計(jì)基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，深入研究物流系統(tǒng)全流程，特別是末端物流配送環(huán)節(jié)，旨在解決當(dāng)前城市快遞服務(wù)系統(tǒng)的弊病，從宏觀的角度完善思考，使快遞車(chē)設(shè)計(jì)切合物流環(huán)境，讓快遞服務(wù)能深入到“最后一米”。

該設(shè)計(jì)不僅帶來(lái)了解決問(wèn)題的一種工具，而且針對(duì)現(xiàn)有的城市交通系統(tǒng)、居住模式以及未來(lái)小區(qū)規(guī)劃提出了系統(tǒng)性反思。作者采用的機(jī)器人投遞方式完全基于現(xiàn)有的居住建筑平面的特征，通過(guò)在建筑外墻增加軌道，并結(jié)合消防樓道的公共空間，來(lái)實(shí)現(xiàn)投遞服務(wù)。

責(zé)任編輯：賈倩穎