3D打印的革命性

王飞跃  梁晓辉

    ①3D打印源自100多年前的照相雕塑和地貌成形技术，是一种不需要传统刀具和机床就能打造出任意形状、根据物体的三维模型数据制成实物模型的技术，被认为是一项改变世界的新技术。具体地说，人们首先需要通过电脑对实物进行扫描或直接创建一个三维设计图，再通过3D打印机对这个立体原型进行“切片”，一层一层地进行数据记录，然后将原材料按切片数据层层叠加，直到最终成型。

    ②3D打印机与普通打印机的工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，3D打印使用的不是传统的“墨”，而是那些能发生固化反应的材料。比如树脂、塑料、陶瓷、金属等，因而能“打印”出实实在在的三维立体模型，小到一只耳环，大到体积庞大的工程零件、器具，只要获得了原始的模型数据，3D打印机都能将这些东西精准地复制出来，就像童话中的“复制机”一般神奇。这将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，从而转变为一种以3D打印为基础的、成本更低、研发周期更短的生产方式。以目前的发展情况判断，3D打印之后，必将是社会制造的迅猛崛起。

    ③据报道，国外目前已经通过3D打印技术成功地打印出了自行车、汽车、电控飞行器等物。现今，3D打印也应用于珠宝制造和模型制作，在时装业、电影业、建筑业等10多个不同的行业和领域显示出了十足的魅力，并大大改变了美国制造业的格局。其实，众多的3D打印创业者此前早已落户以虚拟经济著称的纽约市，即便在2008年金融危机的情况下，3D打印还是拉动了当地的萧条经济，为经济增长贡献了力量。

    ④3D打印的应用并不止于工业制造，它在医学界也有着广阔的发展前景。如果它用来打印的“墨”是一个个活体细胞，那么，只要获得相关器官的切片数据，该器官就可以被“打印”出来。这并非天方夜谭，在去年举行的全球科技娱乐设计大会（TED）上，美国维克森林再生医学学院博士安东尼就向人们展示了这样一个肾脏模型打印的过程。据他介绍，他们正在进行一个更大胆的试验，直接用打印机在人体伤口上进行修复式“打印”。如果取得成功，这将是医学领域的重大进展。

（选自《人民日报》2012年12月，选文有删改。）

中国珠算

    ①2013年12月4日，联合国教科文组织通过决议，正式将“中国珠算”列入人类非物质文化遗产名录。珠算是中国古代的重大发明，伴随中国人度过了1800多年的漫长岁月。它将廉价的制作材料、精巧的设计思想和深刻的数理内涵整合在一起，组合为一种气质非常独特的计算体系，被誉为“世界上最古老的计算机”。

    ②珠算由筹算演变而来，人们在算筹的基础上，改进发明出了更为先进的珠算盘。珠算盘的来历，最早可以追溯到公元前600年，据说当时就有了“算板”。到了东汉末年，徐岳在《数术记遗》中记载了一种珠算盘，每位有5颗可动的算珠，上面l颗相当于5，下面4颗每颗当作l，这是对珠算盘最早的确切的文字记载，到了明代，对珠算盘的记录更加详细，如数学家徐心鲁的《盘珠算法))插图记载是上l珠；午荣的《鲁班经》是上2珠，下5珠，除此之外，他还记述了算盘的尺寸。

    ③最常见的传统算盘，为上2珠，下5珠，上面一粒表示“5”，下面一粒表示“1”，在用算盘进行计算时，采用“五升十进制”，即每一档满5时便用一粒上珠表示，每一档满l0时便向前一档进位1。古代的珠算法，以手拨算珠进行运算。为了快速掌握各种算法，人们将手指动作编成了口诀，并不断探索着如何优化算法和动作，让计算变得更加快捷．

    ④珠算乘法所用的“九九”口诀起源甚早，失约春秋战国时就已在筹算中应用了。到了宋代，沈括在《梦溪笔谈》中提到了“九除者增一”“八除者增二”，后来渐渐演变为“九一下加一”“八一下加二”等口诀。杨辉在《乘除通变算宝》中，叙述了“九归”。他。在当时流传的4句“古括”上，添注了32句新口诀。元代朱世杰的《算学启蒙》载有九归口诀36句，之后丁巨的《算法八卷》，其中也有“撞归口决”。就这样，珠算的口诀慢慢丰富起来。到了明代，各位有识之士纷纷努力，先后对古珠算法进行了总结、规范，在此基础上，进一步拓展了算盘的应用领域。

    ⑤这些努力收到了极好的效果。借助珠算盘这个简单的工具，算术这门本来需要一定理解能力的学问在大众中迅速而空前地普及开来。计算，已经不再是有知识的人才能掌握的高难动作了。现在，只要能背下珠算法口诀并辅以一定时日的拔球练习．即便是不懂算术原理的粗汉，照样也能完成加减甚至乘除等复杂的日常计算。

    ⑥自古以来，算盘都是用来算账的，因此也被赋予了很多象征意义。在某种程度上．它已经成为了一种文化符号。比如，它被当作象征富贵的吉祥物。盔民问，常会听到“金算盘”  “铁算盘”之类的比喻，形容的也多是“算进不算出”的精明。除了与钱财相关的象征意义以外，算盘也常被用来象征出入平衡，分毫不差：在北京东岳庙的瞻岱门内两侧各挂着一副大算盘，左右批有“毫厘不爽，乘除分明”，以示赏善罚恶，公正严明。这些关于算盘计算功能之外的引申，把算盘深深地植入了中国历史文化之中。

    ⑦简简单单一副算盘，背后竟有这么多学问，能被列入人类非物质文化遗产名录也就不奇怪了。

(作者：王渝生，选文有删改)

在太空捡垃圾

    ①宇宙并不像人们想象的那样空洞，尤其在地球周围。科学调查显示，如今的地球已要被来自卫星和火需的五万多块碎片包围，包括旧卫星上掉下来的装置、工具和火箭残片，其中有许多残片绕着地球以极快的速度飞行，最快可达2.8万千米/小时，可能造成灾难性事故，并对地球轨道的电信网络造成破坏。这些太空垃圾是从1957年苏联发射“伴侣号”卫星之后，在人类探索太空的50多年间积累起来的。卫星之间相撞以及反卫星武器答试验使得这个问题念加严重。偶然条件下，太空垃圾甚至能摧毁国际空间站。如何清除这些太空垃圾是会世界太空探索机构所面临的独特问题之一，因为它们都试图在频繁发送卫星和管理太空拉圾之间寻求平衡。

    ②如今，来自斯坦福大学和美国宇航局喷气推进实验室的科学家们从壁虎身上吸取灵感，开发出一种全新的抓手机器人，能像壁虎一样牢牢吸附物体。自然界中，壁虎强大的脚拥有令人难以置信的吸附力，甚至能取代吸力杯。在显微镜下，可发现壁虎的脚下布满皮瓣，与任何表面完全接触时，都会产生静电力，帮助壁虎黏附在上面。

    ③斯坦福大学机械工程教授马克·库特科斯基指出，宇宙是真空环境，又不存在磁场，简单的吸盘或磁铁都不起作用，而能黏附物体并适应空间温度变化的黏合剂既昂贵又难以制造。因此，研究者模仿壁虎的脚制作出一种“夹子”，能够在正确方向上轻微推动宇宙垃圾，使之聚集。

    ④研究者介绍，如果将压敏元件粘贴到漂浮物上，垃圾依然会飘走，但若先用胶垫接触漂浮物，再将垫子锁在一起，垃圾就会被固定住，跟随机械一起移动。目前，机器人已在零重力环境下的喷气推进实验室通过了测试，现在正使用耐力更强的材料重新制作，并运往国际空间站进一步测试。

    ⑤日本刚发射的一艘宇宙飞船将使用700米长的机械爪，来清除地球轨道上的人造物体残片。由于残片的数量巨大，机械只能清除其中的一小部分。

    ⑥减少太空垃圾，可使太空对于宇航员更安全，还可能为空间站以及价值数亿关元的气象和通信卫星提供更好的保护。

【甲】

    最妙的是下点小雪呀。看吧，山上的矮松越发的青黑，树尖上顶着一髻儿白花，好像日本看护妇。山尖全白了，给蓝天镶上一道银边。山坡上，有的地方雪厚点，有的地方草色还露着；这样，一道儿白，一道儿暗黄，给山们穿上一件带水纹的花衣；看着看着，这件花衣好像被风儿吹动，叫你希望看见一点更美的山的肌肤。等到快日落的时候，微黄的阳光斜射在山腰上，那点薄雪好像忽然害了羞，微微露出点粉色。就是下小雪吧，济南是受不住大雪的，那些小山太秀气！

【乙】

    那水呢，不但不结冰，倒反在绿萍上冒着点热气，水藻真绿，把终年贮蓄的绿色全拿出来了，天儿越明，水藻越绿，就凭这些绿的精神，水也不忍得冻上，况且那些长枝的垂柳还要在水里照个影儿呢！看吧，由澄清的河水慢慢往上看吧，空中，半空中，天上，自上而下全是那么清亮，那么蓝汪汪的，整个的是块空灵的蓝水晶。这块水晶里，包着红屋顶，黄草山，像地毯上的小团花的小灰色树影；这就是冬天的济南。