企業が研究開発を行うには時間と費用がかかりますか?ロボット工学と3Dプリントがすべてを変えている

業界を問わず、デザイナー、化学者、エンジニアは常に仮説実験を行っています。このデザインは適切でしょうか?この化合物は私たちのニーズを満たしていますか?テストと反復は R&D の本質です。医療、テクノロジー、航空宇宙などの分野の大手企業は、毎年数十億ドルを研究開発に投資しています。ゼネラルモーターズだけでも昨年、新規開発プロジェクトに80億ドル以上を費やした。

新しい Web プラットフォーム、ロボット工学、3D プリント、AI アルゴリズム、AR/VR テクノロジーが、人材獲得から仮説検証、製品設計に至るまで、あらゆるものをどのように変えているのかを見ていきます。

オンラインプラットフォームは人材プールを拡大します<br /> 高度に科学的な研究開発の分野では、質の高い専門家を見つけることが最大の課題の 1 つです。今日、ソフトウェアは企業が世界中の才能を活用できるよう支援しています。データサイエンスと金融の分野では、Kaggle、Quantopian、Numerai などのプラットフォームにより、未活用のデータサイエンスと金融の才能を結び付けることができ、これにより「クオンツ」の仕事が民主化され、協力者が報酬を得られるようになりました。この概念は医薬品研究開発の台頭とともに普及しましたが、他の分野でも発展しています。

Science Exchange のようなオンデマンド供給プラットフォームは現在、R&D 分野全体で機能しており、企業は R&D をアウトソーシングすることで人材不足に迅速に対処できます。しかし、企業がより多くの優秀な人材を採用しても、仮説検証プロセスにはまだ改善の余地があります。反復時間を短縮する行為は、継続的により迅速で優れた科学的発見につながります。

ロボット工学と 3D プリント技術が垂直分野における製品開発を加速します<br /> 最近の業界調査によると、3D プリント技術を使用する企業にとっての最優先事項は、製品開発のスピードアップです。さらに、3D プリント作業の 57% は、新製品開発の初期段階 (概念実証やプロトタイピングなど) で行われます。

3D プリントは、あらゆるデザインスタジオで欠かせないものとなっています。デザイナーは、何千もの物理的な部品を注文する前に、3D プリントを使用して将来の製品がどのような外観になるかを確認できます。同様に、ロボット工学はさまざまな分野で試行錯誤のプロセスを自動化しています。

例えば、合成生物学の研究開発の分野では、ロボット工学技術がZymergenやGinkgo Bioworksなどの企業に大きな影響を与えています。最適な微生物を見つけるには、最大 4,000 種類の変異体を同時にテストする必要があり、ウェットラボで膨大な作業が必要になります。自動ピペットシステムとロボットアームを活用することで、液体処理ロボットは、高スループットの実験において、速度の向上と人的エラーの低減のバランスを実現します。以下は、サンプルトランスフェクションの自動テストに使用されるロボット遺伝子検査装置 Counsyl (左) と、微生物培養の自動テストに使用される Zymergen 注入ロボット (右) です。

人工知能は材料科学における発見を加速させている<br /> トーマス・エジソンは、材料科学は消去法のプロセスであると強調した。「私は一万回失敗したわけではない。」私は一度も失敗したことがありません。私はこれら 1 万通りの方法が機能しないことを証明しました。今日の研究開発ラボでは、予想されていたほどデジタル化やソフトウェア化が進んでいないにもかかわらず、エジソンの精神は生き続けています。（米国科学アカデミーによれば、新素材の開発は新製品の開発において最も長い段階となることが多いそうです。）より優れた科学的手法のデジタル化は、新しい製品や材料を開発し、それらを大規模に製造するために不可欠です。

現在、人工知能のスタートアップへの投資と資金調達の最もホットな分野はヘルスケアです。企業が医薬品の開発に人工知能を活用しているからです。製薬会社は、Recursion Pharmaceuticals や twoXAR など、新薬発見に取り組むスタートアップ企業に資金を注ぎ込んでいます。そして、彼らが他の分野で成功するのも時間の問題です。

化学および材料科学企業であるシトリン・インフォマティクスは画期的な出来事として、自社の膨大な材料データベースに AI を導入し、組織が研究開発費を削減し、製造時間を半分に短縮するのに役立つ可能性があると述べました。同様に、Deepchem は化学にディープラーニングを適用する Python ライブラリを開発しました。つまり、産業バイオテクノロジー、医薬品、自動車、電子機器、その他の材料製品など、さまざまな業界のメーカーが、競争力を維持し、製品発売時のフィードバックループを強化するために、ロボットによる自動化と 3D プリントを活用しています。

複雑な材料を開発または商品化するスタートアップ企業が 3D プリンティング分野で急成長を遂げています。 Markforge のような企業は炭素繊維複合材を使用し、BMF のような企業は希少なナノ構造と特殊な物理的特性を持つ複合材を開発しています。もちろん、将来的にはメーカーは研究開発にインテリジェントソフトウェアを活用できるようになるでしょう。

拡張現実と仮想現実はモデリングプロセスを「抽象化」します。現在、あらゆるタイプの製造業者がプロトタイプ作成にコンピューター支援設計 (CAD) ソフトウェアに依存しています。将来の製造プロセスでは、拡張現実と仮想現実が研究開発でより大きな役割を果たす可能性があり、工業デザイナーにとってデスクトップ PC が実質的に不要になり、3D プリントされた物理モデルの必要性がなくなる可能性があります。

AutoCAD ソフトウェアを開発する Autodesk は、将来のプロトタイピングおよびコラボレーションテクノロジーのリーダーです。同社は、医療人工知能の新興企業アトムワイズとの「極秘プロジェクト」への取り組みを含め、3Dプリントなどの最先端技術に多額の投資を行っている。 Autodesk の最近の AR/VR ゲームエンジンの調査は、没入型コンピューティングが設計プロセスでより大きな役割を果たすことを示唆しています。 Autodesk のゲームエンジン Stingray に、HTC Vive および Oculus Rift ヘッドセットのサポートが追加されました。さらに、ゲームおよび VR エンジンメーカーの Unity は、相互運用性の向上を目指して Autodesk との提携を発表しました。

同様に、Apple は AR/VR と 3D プリントを組み合わせることで設計プロセスを最適化できるとも考えています。 CB Insights データベースを使用して、私たちは Apple の特許を見つけました。この特許では、既存のオブジェクトの現実世界のビューに「コンピューター生成の仮想情報」を重ね合わせることを想定しており、これにより工業デザイナーは既存または未完成のオブジェクトの「編集」を効果的に 3D プリントできるようになります。

この特許では、「半透明のメガネ」を通してARを使用することを想定しているが、「カメラを搭載したモバイルデバイス」についても言及しており、iPhoneでARKitを使用する3Dプリンターの可能性を示唆している。コーネル大学の研究者は最近、3D プリント中に AR/VR を使用してスケッチできる能力を実証しました。最終的には、ヒューマンマシンインターフェースをシームレスに接続し、3D モデルをリアルタイムで彫刻できるようになります。今後、R&D チームは AR と VR を継続的に調査し、3D プリントや従来のプロトタイピングスタックとどのように組み合わせられるかをテストします。

出典: 3Dプリンティングインテリジェンスネットワーク

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