Fab Lab

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Fab Lab即微观装配实验室（Fabrication Laboratory），是美国MIT比特与原子研究中心发起的一项新颖的实验——一个拥有几乎可以制造任何产品和工具的小型的工厂。该中心主任Gershenfeld教授认为，数字革命的发展已经经历了两个重要的阶段，分别是个人通讯和个人计算。以移动技术为代表的普适计算的发展通过上述两个阶段的发展，无所不在的个人通讯网络及个人计算已经形成。人类正处于第三次数字革命的前夕，在这次以“个人制造”为核心的革命中，相关的材料技术和信息技术已经露出苗头。从某种意义上说，Fab Lab正是这即将到来的革命大潮前跃起的浪花。

目录

基本介绍

Fab Lab的最初灵感来源于Gershenfeld教授于1998年在MIT开设的一门课程“如何能够创造任何东西”，这很快成为他最受欢迎的一门课。没有技术经验的学生们在课堂上创造出很多令人印象深刻的产品，如为鹦鹉制作的网络浏览器，收集尖叫的盒子，保护女性人身安全的配有传感器和防御性毛刺的裙子等等。可以制造任何想要的东西，学生们为此而兴奋，而这种可以实现随心所欲的个性化需求的目标,也逐渐成为Fab Lab萌芽的创新研究理念。

学生们的创新活动的热情使Gershenfeld教授受到了鼓舞。Gershenfeld教授认为与其让人们接受科学知识，不如给他们装备、相关的知识以及工具让他们自己来发现科学。随后，第一个Fab Lab于2001年在波士顿建立。第一间Fab Lab由美国国家科学基金会（National Science Foundation）拨款建造，旨在提供完成低成本制造实验的所需环境。在Fab Lab中，创造自己想象中的事务的渴望激发着用户。这种用户也被称之为“领导者用户（Lead user）”。Eric von Hippel教授曾指出，“领导者用户”领先于用户总体的主流，而且他们为了自己所遇到的需求，期望从一个解决方案中获取相对较高的收益。“领导者用户”在Fab Lab中扮演重要的角色。

Gershenfeld并不仅仅想在美国实践Fab Lab的理念。实际上，Fab Lab与不同文化背景、不同技术成熟度下特定需求碰撞出的火花可能更具价值。全球已经建立了30家遵循类似理念和原则的实验室。第一家国际Fab Lab建立在哥斯达黎加。挪威、印度、加纳、南非、肯尼亚、冰岛、西班牙和荷兰等国家也在从事着Fab Lab的相关尝试，在最近六个月内预计还会有五家新的Fab Lab建立。

背景介绍

信息通讯技术的融合和发展催生了知识社会，并推动了创新模式的嬗变。科技创新不再是少数被称为科学家的人群的专利，每个人都是科技创新的主体，生活、工作在社会中的用户真正拥有最终的发言权。传统的以技术发展为导向、科研人员为主体、实验室为载体的科技创新活动正面临挑战，以用户为中心、以社会实践为舞台、以共同创新、开放创新为特点的用户参与的创新2.0模式正在逐步显现。Fab Lab正是在这个背景下产生的适应知识社会发展的以用户为中心的应用创新模式。

知识社会下的创新2.0模式

应对信息通讯技术发展以及知识社会来临的机遇与挑战，不少国家和地区都在对以用户参与为中心的创新2.0模式进行探索。中国正通过体验、试验、检验这“三验”机制的建设，探索以用户为中心、需求为驱动的应用创新园区（AIP）模式，完善城市管理科技创新体系中应用创新与技术进步的“创新双螺旋”驱动。欧盟各国则斥巨资建设Living Lab让用户在真实的生活环境中参与共同创新，并将欧洲Living Lab网络的建设作为信息社会、知识社会条件下重塑其科技创新能力和全球竞争力的重要举措。麻省理工学院（Massachusettes Institute of Technology，MIT）比特和原子研究中心（Center for Bits and Atoms，CBA）发起的Fab Lab则基于对从个人通讯到个人计算，再到个人制造的社会技术发展脉络，试图构建以用户为中心的，面向应用的融合从设计、制造，到调试、分析及文档管理各个环节的用户创新制造环境。2006年，国际顶级学术期刊Nature对MIT研究人员围绕Fab Lab理念在全球范围内的努力和尝试进行了专题报道和讨论。

发明创造将不只发生在拥有昂贵实验设备的大学或研究机构，也将不仅仅属于少数专业科研人员，而有机会在任何地方由任何人完成，这就是Fab Lab的核心理念。相关构想和实践对于充分调动社会参与科技创新的热情，丰富公众参与科技创新的手段，构建创新型城市、创新型国家具有重要的借鉴价值。

构建模式

2.1 Fab Lab的构建模式

Fab Lab是一个快速建立原型的平台，用户通过Fab Lab提供的硬件设施以及材料，开放源代码软件和由MIT的研究人员开发的程序等电子工具来实现他们想象中产品的设计和制造。组建一个Fab Lab大约需要2.5~5万美元的硬件设施和0.5~1万美元的维护/材料支出费用。而每个Fab Lab的开发过程、创新成果也并非是独立的，而是在整个Fab Lab网络中通过各种手段（如视频会议）进行共享。

2.2 Fab Lab的技术运行环境

Fab Lab所提供的技术环境涵盖开发的全流程：从设计、制造，到测试、调试、监控和分析，再到文档整理。尽管有一个基本的工具集作为基础，但根据特定需求充分利用特定环境下的资源和工具同样重要。因此，Fab Lab也为用户提供了制造自己所需工具的能力，用户可以在Fab Lab的技术环境里自行创造实验过程中所需的特定用途工具。

目的开发设备包括以下几部分：计算机控制的激光切割器——将二维部件压接装配成为三维结构；标记切割器——生产印刷口罩，灵活电路及天线；精密（微米分辨率）铣床——生产三维模具和表面贴装电路板；更大的（4’*8’）的数控铣床——制造适合家居（和房屋）大小的部件；聚乙烯切割机；可编程控制工具——低成本高速嵌入式处理器（例如Atmel AVR Mega系列和Tiny系列单片机）

每一个Fab Lab会配置一台或多台个人计算机，这些计算机用来整合实验室中的其它工具。CAD/CAM软件、二维或三维的机械设计，电子电路的建模、仿真和数据分析，印刷电路版（Printed Circuit Board，PCB）的布线设计，针对其它工具的接口设计和编程，以及出于交流和信息检索目的的网络发布和文档整理，这些工作都离不开计算机。

此外，为了向Fab Lab用户群提供封装好的工具，MIT媒体实验室的草根创新小组（GIG）提供了“罗汉塔”系统——旨在实现辅助设计和加快商业电子系统原型构建的可扩展、模块化的计算结构单元。“罗汉塔”由若干不同的基本功能模块构成，包括中央处理器和一系列加在它上面的功能电路版，涵盖传感、触发、数据存储、通信、多媒体展现等功能。

用户不仅可以利用“罗汉塔”设计并开展自己的实验活动，而且也能构建自己的工具，例如低成本的示波器、简版的个人计算机以及机床的控制系统。拥有了构建工具的能力，使得用户不仅可以通过增加新的功能模块扩展系统，而且将能够真正的重建系统，甚至设计更加复杂的全新硬件系统。因此，“罗汉塔”系统本身就是一个集中体现Fab Lab研究和实践活动精神的例子：即“利用Fab Lab设备制造出的新的Fab Lab设备”（Things that make things）。

2.2.2 Fab Lab环境里的制造

个人制造是Fab Lab理念的主旨。强调将Fab Lab的创新重新应用于Fab Lab的开发环境中去。现有的Fab Lab在使用部分现成的商业制造工具的同时强调自行开发，不断通过个人创新来扩充Fab Lab的软硬件设备。如，Roland公司的高精度数控铣床、切割机和车床既可由标准的商业软件控制，但同时Fab Lab研究组也开发了自己的应用软件CAD和CAM。定制的软件工具提供了更大的设计空间，不仅能够使用户制作绝大多数二维或三维的实物，还将高精度铣床改装成了用于自制印刷电路板（PCB）的工具，极大的缩短了简单单面或双面表面贴装PCB的设计周期，也明显缩短了一项创新从设计、制作到调试的总时间。另一个例子是研究人员正在进行通过数控铣床制作“自制精密数控铣床”的研究，这项研究的一旦成功将意味着今后从一台精密数控铣床开始，就可以大量复制自制的精密铣床，从而实现硬件设备的“自我复制”。

Fab Lab研究组非常重视设计和制造能力，以及硬件设计的重要性，因为这是在许多环境下实现个人制造的重要一环，例如印度的软件开发已经取得了巨大的成功，但硬件开发却仍遭遇瓶颈。Fab Lab制造电子电路的能力可作为一种突破瓶颈的途径。电子制造过程很难脱离他人而独立进行，这是由于芯片和一些元器件由于较高的制作工艺无法独立制作，但PCB的制作和元器件焊接可在Fab Lab内完成，这也将极大的降低成本和节约开发调试时间。

2.2.3 Fab Lab环境里的调试与测试

为了调试和检验PCB的设计，Fab Lab配置了一些基本的电子设备，包括示波器、电压表、信号发生器及可编程微控制器开发工具。Fab Lab也为“罗汉塔”系统元件来代替这些特殊工具提供了可能。

Fab Lab的设备使用的关键是灵活性。MIT物理与媒体组研究人员Esa Masood开发了一种廉价的射频分析器。在小批量生产的条件下，其成本也只有1250美元（大批量生产还可降低100美元的成本）。射频分析器可测量10Hz到300MHz的阻抗，通过测量介电常数而获知物质特性。这一技术正在探索中的应用包括牛奶脂肪含量的分析和邮政信件包含物的分析。另一位研究人员Kenneth Cheung在Fab Lab中设计并测试了抛物天线。在设计过程中，利用Fab Lab软件CAD/CAM对天线抛物面的数学描述和对机器的精确控制，最终能够设计出从几厘米直径到几米直径的木质支架抛物天线，且设计制作周期极短，充分发挥了个人制造“灵活快速”的特点。此外，物理与媒体组的其他相关研究也借用了Fab Lab的设备来进行创新。如Internet 0项目的研究在初期很大程度上依赖于Fab Lab快速制作印刷电路板的特点，使得研究的调试和测试工作变得快速而方便。

2.3 Fab Lab的共享模式

Fab Lab开发的全过程需要以技术文档记录以方便知识与创新的激荡、传播和分享。思考圈（Thinking Circle）的理念也使文档整理更加方便。在MIT的Fab Lab中心，有专门的Fab服务器用于提供核心的技术支持；开源的版本控制软件Git也被引进Fab Lab体系，用来控制庞大开发项目的文档、代码同步。Fab Lab的用户可以利用计算机、扫描仪、照相机将创新设计在思考圈子传播，并得到他人的建议和评价。Fab Lab之间往往通过频繁的视频会议互相联系、共享，通过核心能力的共享使得使用者和项目也成为共享的资源。致力于促进世界各地Fab Lab人员互动交流的配套的Fab Academy（制造学会）也正在快速的建设当中，可以进一步推动这个Fab Lab圈子的发展。