探討3D打印的三個(gè)應(yīng)用方向與四項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)

3D打印技術(shù)從誕生之日起，至今已超過(guò)30年，這30年間也常常通過(guò)媒體而出現(xiàn)在公眾的視野？簡(jiǎn)言之，3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)今天已經(jīng)在珠寶、鞋類(lèi)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車(chē)，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

今天為大家推薦的這篇文章，提出了3D打印的三個(gè)應(yīng)用方向，以及需要警惕的四項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。三個(gè)應(yīng)用方向包括幫助解決國(guó)際人道主義危機(jī)、提高現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的個(gè)性化水平、保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境；四項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)包括強(qiáng)大的制造能力可能危及就業(yè)、黑客可能利用虛擬網(wǎng)絡(luò)威脅現(xiàn)實(shí)世界、可能引發(fā)新的犯罪和安全威脅、可能改變國(guó)際事務(wù)的規(guī)則。以下是原文內(nèi)容。

我們應(yīng)該對(duì)3D打印技術(shù)保持謹(jǐn)慎態(tài)度，但過(guò)度反應(yīng)和監(jiān)管也可能會(huì)扼殺創(chuàng)新。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，在技術(shù)的不利一面被應(yīng)用之前進(jìn)行規(guī)范構(gòu)建對(duì)話是最有效的。因此，各國(guó)際主體，包括國(guó)家、商業(yè)領(lǐng)袖、政府官員和其他政策制定者可通力合作，嘗試建立有預(yù)見(jiàn)性和約束性的全球規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

作為“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”的代表，3D打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和個(gè)人領(lǐng)域。但是，任何新興技術(shù)都可能是雙刃劍，在享受新技術(shù)帶來(lái)的新動(dòng)能的同時(shí)，也要未雨綢繆，高度重視新技術(shù)可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，提高創(chuàng)新治理能力，使科技既能充分發(fā)展，也可以切實(shí)造福人類(lèi)的美好生活。

促進(jìn)了人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展

幫助解決國(guó)際人道主義危機(jī)。3D打印技術(shù)正在與世界上最緊迫的人道主義危機(jī)——饑餓和無(wú)家可歸作斗爭(zhēng)。一份聯(lián)合國(guó)報(bào)告顯示，全世界有九分之一的人口處于饑餓狀態(tài)；世界自然基金會(huì)副主席杰森克萊表示，從現(xiàn)在到2050年，糧食生產(chǎn)需要翻一番才能滿足人類(lèi)基本的糧食需求，但從目前這種不可持續(xù)的食品生產(chǎn)實(shí)踐方法來(lái)看，這將是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。3D打印有解決世界糧食危機(jī)的潛力。創(chuàng)建一個(gè)軟件程序，通過(guò)程序設(shè)定的配方將加在墨盒中的成分組合在一起，最終輸出為3D打印食品。而墨盒中的成分不僅僅是糧食，也可以是從其他動(dòng)植物中提取出來(lái)的含有糧食營(yíng)養(yǎng)成分的替代品。

同時(shí)，軟件允許“廚師”根據(jù)用餐者的特定營(yíng)養(yǎng)需求定制食物，這種生產(chǎn)方法更環(huán)保更可持續(xù)。如果軟件是開(kāi)源的，越來(lái)越多的研究人員和對(duì)該生產(chǎn)行為感興趣的人可以參與進(jìn)來(lái)，更快開(kāi)發(fā)出更高效更經(jīng)濟(jì)的食品解決方案。3D打印技術(shù)也為住宅建設(shè)帶來(lái)了革命性的變化，使住房建設(shè)更便宜、更便捷。例如，總部位于美國(guó)德克薩斯州的初創(chuàng)公司Icon正在與非營(yíng)利組織New Story合作，以低于4000美元的成本在24小時(shí)內(nèi)用水泥打印了一個(gè)單層住宅房屋，該項(xiàng)目的最終生產(chǎn)版本是創(chuàng)建400至800平方英尺的住宅，該設(shè)計(jì)成果已在德克薩斯州奧斯汀SXSW大會(huì)上進(jìn)行了首次公展。如果類(lèi)似的技術(shù)和設(shè)計(jì)工藝能不斷改進(jìn)和推廣，將助推數(shù)以百萬(wàn)計(jì)無(wú)家可歸的人得以安居。3D打印技術(shù)還被用于人道主義救援，向?yàn)?zāi)區(qū)和難民營(yíng)提供基本商品和服務(wù)。例如，尼泊爾地震時(shí)，聯(lián)合國(guó)曾把3D打印作為其地震反應(yīng)計(jì)劃的一部分，包括打印衛(wèi)生基礎(chǔ)設(shè)施所需的定制管道部件等。

提高現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的個(gè)性化水平。2014年，世界首例3D打印椎骨取代人體椎骨的手術(shù)在北京成功舉行。它被認(rèn)為是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的一大進(jìn)步，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的椎骨替代品相比，特別設(shè)計(jì)的3D打印骨骼形狀更好地契合了人體結(jié)構(gòu)，更耐用的同時(shí)可以使人體更快更好的恢復(fù)。這是模仿患者的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D個(gè)性化植入的一個(gè)典型案例，然而，3D打印在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些，它創(chuàng)造了一個(gè)全新的個(gè)性化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，比如說(shuō)3D打印藥物。對(duì)于患有長(zhǎng)期性疾病或老年患者來(lái)說(shuō)，每天可能需要服用數(shù)十粒藥物，而研究證明，有30%—50%的人因沒(méi)有正確服用藥物而導(dǎo)致治療效果下降甚至引起副作用。

通過(guò)3D打印精確控制藥物成分，根據(jù)個(gè)人需求將數(shù)十粒藥物的效果合成到一粒藥物上，這個(gè)過(guò)程中還可以在一些成分的表面涂上特殊材料來(lái)延緩藥效的釋放，以使科學(xué)家可以對(duì)服用后的藥效進(jìn)行精確的控制。雖然由于醫(yī)學(xué)的嚴(yán)格調(diào)控，高度個(gè)性化的3D打印藥劑可能需要數(shù)十年才能廣泛服務(wù)于患者，但這種趨勢(shì)已非常明顯。3D打印為醫(yī)學(xué)界引入的另一項(xiàng)革命性的服務(wù)是重新構(gòu)想醫(yī)療程序。現(xiàn)在進(jìn)行手術(shù)前，大多數(shù)醫(yī)生用二維圖像來(lái)確定手術(shù)方法，這種傳統(tǒng)的成像技術(shù)不是很精確。而3D打印模型可以準(zhǔn)確地捕捉到獨(dú)特的解剖結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，允許外科醫(yī)生擁有需要進(jìn)行手術(shù)的任何人體部位的復(fù)制品，尤其是大腦和心臟，這種手術(shù)模擬服務(wù)大大提高了復(fù)雜手術(shù)的成功率?，F(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展是建立在創(chuàng)意和創(chuàng)造力之上的，而3D打印的個(gè)性化定制特征也將會(huì)在現(xiàn)代社會(huì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展。

保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境。利用以前的廢物創(chuàng)造未來(lái)的產(chǎn)品可以使我們的消費(fèi)更有效，3D打印為這種以更可持續(xù)的新方式使用舊材料的想法提供了可能。例如，研究人員已經(jīng)找到了利用3D打印技術(shù)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為混凝土的方法，他們甚至正在探索如何減少打印過(guò)程中所需的能量，使這個(gè)技術(shù)本身更可持續(xù)。今年夏天，在馬爾代夫，一片沒(méi)有珊瑚礁的海域被安裝了世界上最大的3D打印珊瑚礁基質(zhì)設(shè)備，以打印珊瑚賴(lài)以生長(zhǎng)的基質(zhì)，希望在此基礎(chǔ)上形成天然珊瑚礁。除了珊瑚礁，3D打印技術(shù)還可以為其他物種提供棲息地。

可能帶來(lái)的影響和風(fēng)險(xiǎn)

強(qiáng)大的制造能力可能危及就業(yè)。3D打印機(jī)在生產(chǎn)復(fù)雜或高度定制的產(chǎn)品方面比傳統(tǒng)制造業(yè)有很大的優(yōu)勢(shì)，但它在帶來(lái)社會(huì)效益的同時(shí)，也會(huì)造成勞動(dòng)力市場(chǎng)的動(dòng)蕩。3D打印可以為飛機(jī)生產(chǎn)批量的精密零件，成本與生產(chǎn)牙刷差不多，它正迅速成為“盒子里的工廠”，幾乎可以打印任何東西。雖然目前它在各行業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)有限，但隨著這項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)幾年變得生產(chǎn)力更強(qiáng)、更容易獲得，它的影響或許不可評(píng)估。蘭德公司團(tuán)隊(duì)采訪的專(zhuān)家估計(jì)，未來(lái)幾年，3D打印機(jī)的產(chǎn)量可能只占所有消費(fèi)品的5%，也有可能達(dá)到90%左右，數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的工作崗位可能岌岌可危。

黑客可能利用虛擬網(wǎng)絡(luò)威脅現(xiàn)實(shí)世界。3D打印技術(shù)的進(jìn)步也可能引發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)攻擊，隨著數(shù)字計(jì)劃轉(zhuǎn)化為實(shí)物，黑客能輕而易舉地將惡意代碼或有缺陷的指令、算法引入打印程序，使用打印機(jī)來(lái)造成對(duì)真實(shí)世界的破壞，此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)安全將變得更加重要。研究人員做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他們侵入了一臺(tái)臺(tái)式電腦修改了無(wú)人機(jī)螺旋槳3D圖紙中的幾行代碼，打印出來(lái)的螺旋槳看起來(lái)完美無(wú)缺，但在起飛后的1分43秒時(shí)，驚心動(dòng)魄的一幕發(fā)生了，這架小型無(wú)人機(jī)的一個(gè)螺旋槳發(fā)生爆炸，飛機(jī)搖晃著墜落并撞得粉碎。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)3D打印機(jī)越來(lái)越多地被用來(lái)制造一些關(guān)鍵部件，包括飛機(jī)引擎時(shí)，當(dāng)別有用心的人通過(guò)在關(guān)鍵設(shè)備中植入某種缺陷來(lái)鎖定目標(biāo)人群時(shí)，這些擔(dān)憂絕非杞人憂天。

可能引發(fā)新的犯罪和安全威脅。今年八月份，美國(guó)一家私人的國(guó)防公司Defense Distributed將3D打印槍支的圖紙傳到網(wǎng)上，此舉引發(fā)美國(guó)8個(gè)州和哥倫比亞特區(qū)檢察長(zhǎng)的聯(lián)合署名訴訟抗議。雖然美國(guó)國(guó)務(wù)院隨即叫停了這一做法，但那時(shí)圖紙的下載量已累計(jì)達(dá)10萬(wàn)余次。3D打印槍支的技術(shù)不斷改進(jìn)，最初射擊幾次后就會(huì)自動(dòng)報(bào)廢，但現(xiàn)在連續(xù)發(fā)射30多顆子彈仍可使用；其可用的打印材料也愈豐富，在禁槍的國(guó)家，塑料槍支可以逃過(guò)金屬探測(cè)的檢查而出現(xiàn)在公共場(chǎng)所。這還可能引起新型街頭毒品、化學(xué)藥品的定制打印，如果被恐怖組織利用，后果更嚴(yán)重。因此，廣泛的3D打印可能會(huì)導(dǎo)致武器擴(kuò)散，增加全球沖突、極端主義和犯罪的可能性。

可能改變國(guó)際事務(wù)的規(guī)則。3D打印為公司選擇在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行分散性生產(chǎn)而不是進(jìn)口提供了可能，公司不再需要在一國(guó)生產(chǎn)零件，再到另一國(guó)組裝，這所有的步驟都可在打印現(xiàn)場(chǎng)完成，因此削弱了目前由復(fù)雜的多國(guó)供應(yīng)鏈支撐的國(guó)際聯(lián)系。貿(mào)易制裁歷來(lái)是處理國(guó)際爭(zhēng)端的主要工具，3D打印技術(shù)有可能降低貿(mào)易制裁的效力，也有可能造成國(guó)家間貿(mào)易合作的破裂。有預(yù)測(cè)說(shuō)到2060年，3D打印可能會(huì)毀掉近四分之一的跨境貿(mào)易，而自二戰(zhàn)以來(lái)，這些貿(mào)易關(guān)系和供應(yīng)鏈有效減少了州際戰(zhàn)爭(zhēng)。因此，3D打印有可能極大地改變當(dāng)前的國(guó)家體系和國(guó)際秩序。

基于上述分析，我們應(yīng)該對(duì)3D打印這項(xiàng)新技術(shù)保持謹(jǐn)慎，但過(guò)度反應(yīng)和監(jiān)管可能會(huì)扼殺創(chuàng)新。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，在技術(shù)的不利一面被應(yīng)用之前進(jìn)行規(guī)范構(gòu)建對(duì)話是最有效的，因此，各國(guó)際主體，包括國(guó)家、商業(yè)領(lǐng)袖、政府官員和其他政策制定者可通力合作，試著建立有預(yù)見(jiàn)性和約束性的全球規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。比如加大對(duì)稀有的有危險(xiǎn)和破壞性的原材料的流動(dòng)控制，確保某些破壞力很大的武器不易獲得制作材料；或者要求打印機(jī)在線注冊(cè)，并要求打印機(jī)在其產(chǎn)品中編碼可跟蹤的標(biāo)識(shí)和序號(hào)；或是政府部門(mén)也可用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中斷該技術(shù)潛在的攻擊或限制其破壞。

同時(shí)，困窘中也孕育著機(jī)遇，就像曾經(jīng)占據(jù)了經(jīng)濟(jì)體量90%的農(nóng)業(yè)最終也讓位于了原始的機(jī)器生產(chǎn)制造業(yè)一樣，3D打印在取代了一些勞動(dòng)力的同時(shí)，新技術(shù)也帶來(lái)了新的工作崗位和可能性。我們可以對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的工人進(jìn)行培訓(xùn)和再培訓(xùn)，讓他們從事未來(lái)的3D打印工作或是其他更有技術(shù)含量的工作，以減輕產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型期就業(yè)問(wèn)題可能引起的陣痛。無(wú)論如何，科技前進(jìn)的步伐不可阻擋，我們需要預(yù)見(jiàn)性的規(guī)范和包容性的增長(zhǎng)，以讓更多的人受益。