美国工程院院士鲍哲南：人造皮肤能否成为现实？｜专访
访谈 | 邸利会
责编 | 陈晓雪
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有一天，你的家庭机器人不仅外形上像极了人，而且皮肤不是钢铁和橡胶，而是如同真正的人的皮肤一样，有触觉、温觉、痛觉等等。这样充满未来感，类似科幻的情景是否会在某天成为现实？
鲍哲南是最有资格回答这个问题的人之一。
她是一位化学家，斯坦福大学可穿戴电子中心创始人和主任。因为人造电子皮肤的重要工作，她入选《自然》杂志2015年十大科技人物。她还获得了诸多的奖项，如最近的2017年美国化学会应用聚合物科学学奖，2017 欧莱雅-联合国教科文组织女科学家奖。她也是美国国家工程院院士和国家发明研究院院士。2004年加入斯坦福大学之前，她在贝尔实验工作。
年初，她接受邀请，连同其他5位新加盟的杰出科学家，正式成为“未来科学大奖科学委员会”21位委员的其中之一。她说，“科学使我可以用另一种方式观察世界。作为一个化学家，我通过分子以及分子反应或者相互反应来观察世界。科学让我们生活更美好，让我们的人生更有趣。” （六位科学大咖加盟“未来科学大奖”评委会，他们是谁？）最近，《知识分子》邀请到鲍哲南，请她谈谈这些年的科学研究，以及和她的名字紧密连接在一起的人造皮肤。
《知识分子》：您是如何接受邀请成为未来科学大奖科学委员会委员的？
鲍哲南：之前就听说过未来科学大奖，当未来的工作人员和我接触时，我知道这是中国和科学有关的一个大奖，也是中国人自己创立的一个奖，所以，没有什么犹豫就接受了邀请，来一起参与。
《知识分子》：您提到，希望这个奖能鼓励中国研究人员致力于解决重大和充满挑战的问题，这方面，您有怎样的经验可以分享？
鲍哲南：其实是分成两部分，一是找到合适的有挑战的问题，另外是找到合适的解决方式。首先是需要发现问题。一开始对某个问题还没有很深刻理解的时候，其实都是先从小的想法，小的概念去做起，发一些文章。但是，如果能坚持一个领域，深入之后，慢慢地才会真正理解该领域的局限性在哪里，知道最挑战性的问题后，才会思考，知道怎样的解决方式才是最适合的。
我觉得，每个科学家和每个地方的科学总是有一个发展过程的，一开始先进入某个领域，先找到能够发文章的一个角度，但是只要能够坚持下去，去寻找最深刻的问题，不是去找容易解决的问题，而是找不容易解决的问题，这样慢慢地就越发掘越深入，找到最具有挑战的问题。
《知识分子》：科研界有一种追热点、做短期研究的现象，您怎么看？
鲍哲南：我觉得每个科学家都有从事的一个专门领域，有专长。这个专长一般是不太会随时间变的。比如，我是做材料化学的，高分子是我的专长——虽然在不同阶段会有些许变化。我早期做研究是柔性电子刚刚开始的阶段，那个时候是用高分子化学的知识去解决柔性电子领域最重要的问题；但随着这个领域的发展，到了一定阶段要找下一阶段更加重大的问题的时候，我们的做法是设立更加长远的目标，从柔性变成人造皮肤电子发展方向。所以，不是从一个领域跳到另外一个领域，是在一个领域里面设立新的挑战。如果前10年达到目标了，就去想下一个10年或者20年的目标，这样的话，我们的基础知识是在一直前进，应用方向会有不同的改变。
《知识分子》：人造皮肤的课题，最初是什么时候，何种情况下设立的？
鲍哲南：基本上到斯坦福大学之后。在贝尔实验室，我基本上都是在做柔性电子，而且已经做成了世界上第一个柔性电子纸，第一个印刷打印出来的有机电子电路。那个时候已经可以看到，虽然柔性电子还没有产业化，但工业界是往那个方向走的，（产业化）只是一个时间问题。
所以，到了斯坦福之后，我觉得在学校的研究目标需要比工业界早10到20年。当时，也是很偶然的机会，遇到了机械系的教授。2005年，他们在做机器人。他提到，机器人没有智能的功能，不能感知，比如不能像人的手那样去感知，我们就想柔性电子在这个方面可以有一些贡献的地方。因为机器人的身体都是曲线形的，不是平面型的，所以我们不可以用那些刚硬的电子器件放在机器人身上，就先想到了模拟人手的触觉的功能。
比较早期的时候，我们还没有固定的研究经费，我就让学生在做其他项目的空闲时间，慢慢做这方面的研究。很快，我们有了突破，做出了一个像人手一样非常灵敏的一个传感器。所以，那时就给我们一个启发——既然可以做成像人手一样的柔性传感器，那如果我们把电子器件做的不仅像人手的触摸的感觉，也还可以有皮肤的其他的功能，比如拉伸性，自修复性，有生物降解性，把这些功能也放到电子器件里的话，这样我们可以完全改变将来电子产品未来的功能。所以就有这样一个灵感，将来的电子器件就像人的皮肤一样。
《知识分子》：我看到现在人造皮肤可以触摸，拉伸，生物降解，目前的进展是什么样的？
鲍哲南：感受温度，自修复，生物降解，可拉伸性，这些单一的功能我们都实现了，但还是有局限性的。比如，如果可以自修复，那传感的功能就可能不是很灵敏；或者有拉升性，可以测压力，或者触觉，但不是所有的性能都达到最高的标准。这是因为材料，制作器件的工艺还没有达到所需要的程度。还需更多的研究，才可以将所有的功能都集成到人造皮肤里面。
《知识分子》：在您看来，一方面要模拟自然皮肤，但另一方面又需人为设计甚至超越人皮肤的新东西，如何把握这样的关系？
鲍哲南：这个一个很好的问题。我们是把人的皮肤作为一个启发点。从设计材料的角度，我们每设计一个材料，都要有一个目标，如果以人的皮肤作为一个启发，人的思维就会有更多的创造力——不是局限于现在已有的电子器件的功能和模式去思维，而是用生物模拟的方式去思维，这样就有一些平常想不到要做的想法。
比如之前，我们并没有想到电子材料需要有自修复，或者拉升的功能，但是受到人的皮肤的启发，如果有这样的材料可以让电子器件自修复的话，电子器件使用的时间就会更久。材料根据新的化学设计的方式设计出来，当这样的材料做出来之后，功能并不局限在模拟皮肤的自修复的功能，还具有广泛的意义。比如，当我们把这些自修复的材料用在下一代铝电池中时，发现电池的寿命可以大大延长；另外可以制造新的三维结构，把不同的电子器件不同部分很容易连接起来。所以，也许出发点是一个，但最终开发了很多新的应用和领域，是以前没有想到的。
《知识分子》：您当时在贝尔实验室就已经有各个背景的人来合作。在斯坦福的课题组，也是这样。您作为管理者，有怎样的经验？
鲍哲南：在斯坦福组团队的时候，我们的目标是做出像人皮肤一样的造皮肤，它有各种不同的功能，是一个系统级的东西。从这个角度上说，就需要不同背景的研究成员，如材料设计，材料合成，材料工艺处理，电机和生物工程等。因为我们有一个很清楚的大目标，就很容易看出哪一部分是欠缺的，就可以招聘这方面的研究者。
《知识分子》：他们之间是如何沟通和交流的？
鲍哲南：从管理上，确实需要促进不同学科的人互相沟通，一起合作。一方面，在组里，我鼓励大家自发互相合作，不是导师要告诉谁和谁要合作，而是让团队想出要解决的问题，自发去找人合作。比如说，做材料的如果做出一个新材料，我鼓励他和做电机的，做机械的去讨论，看这样的材料在电机或者机械里面，怎样才是最好的应用；如果是做机器人，是机械系的成员的话，如果有材料上的需求，就鼓励他和做材料的人去讨论需求是什么。我们可以自发形成互相的合作。在组里，我提倡大家对项目的进展保持透明，任何项目的讨论，每个成员想加入都可以加入，没有限制，不是一个人已经在某一个项目当中，就不可以去听别的项目，或者去参与，合作新的项目。同时，我们组也会制造一些非正式的接触机会，比如每隔一个星期，有一个快乐时光，大家聊聊天，谈谈新的想法。
《知识分子》：最后一个问题是关于技术转化方面，很多科学家也想把自己的技术落地，转化成产品，您有怎样的建议？
鲍哲南：我做什么事情都是在实践中学习。技术转化，我们做教授的没有真正学习过怎么样做这个事。但是，只要对自己的技术有信心，有激情，就有机会和很多风险投资人谈，在交流当中，就会有很多很有用的回馈。我们作为科学家，比较清楚的是技术方面的问题，但对市场需求，技术最适合解决市场上的一个什么问题，并不是很清楚，这是需要通过和很多的人交流了解之后，才慢慢知道。根据这些回馈的信息，我们再去想我们的技术最适合满足怎么样的市场需求，找到适合的商业上的目标。
制版编辑：黄玉莹 |
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