防疫關在家,17歲高中生靠3D列印打造「意念操控手臂」!成本不到萬元
防疫關在家,17歲高中生靠3D列印打造「意念操控手臂」!成本不到萬元

打造意念控制的機械手臂

人們在COVID-19疫情期間被迫待在家防疫,住在美國維吉尼亞州(Virginia)的17歲高中生崔(Benjamin Choi,音譯)雖然被迫關在家,但他可沒一刻閒著。疫情期間,他憑自己的力量打造出一台可用意念控制的機械手臂,最終成品完成性高且價格實惠,受到《史密森尼雜誌》(Smithsonian magazine)的採訪和各家媒體的報導。

17歲高中生崔趁著疫情封城期間,在家靠3D列印機和他所學的機械工程知識,打造出一台可用意念控制的機械手臂。

受到一部紀錄片啟發

崔在8歲的時候,看到美國電視節目《60分鐘》(60 Minutes)播出的一部紀錄片介紹一種嶄新的科技,影片中的研究人員在患者大腦的運動皮質區中植入微型感測器,使患者能藉由意念控制、移動他的機械手臂義肢。

崔立即被片中的概念吸引,他覺得那樣的科技很酷,就像是電影《星際大戰》(Star Wars)中會出現的場景。

COVID-19攪局 開啟研究契機

2020年的一場COVID-19疫情打亂所有人生活的步驟。原先,崔計畫在暑假的時候到實驗室研究鋁空氣電池;但計畫比不上變化,實驗室因為疫情嚴峻而被迫關閉。

突然間,崔只能待在家,面對多出的時間,他決定利用手邊現有的材料,研究他一直很感興趣的意念控制義肢。

從3D列印開始

首先,崔借用姊姊75美元(折台幣約2,188元)的3D列印機,他親自設計出機械手臂的外型,準備將它列印出來。不過,在打印時他碰到第一個難題——這台3D列印機一次只能印出12公分長的物體。不得已,他只好改變作法,將手臂先拆成好幾塊,全部印出來後,最後再用螺絲和線將各個區塊固定成形。

崔花了將近30個小時,才將3D列印的手臂完成。

腦波圖原來可以這樣用!

製作出機械手臂後,崔想到用腦波圖(Electroencephalography,EEG)取代在人腦中植入的微型感應器。

他利用腦波圖偵測到的數據與頭部的姿勢來驅動機械手臂,如此一來,人們不需要動到複雜的腦部手術,便可以透過配戴在耳朵和額頭上的腦波圖儀器來控制機械手臂的動作。

結合過去所學

在過去,崔參加過不少製作機器人的競賽,累積了足夠的機械工程技術與編碼的經驗,知道怎麼寫出驅動機器人的程式。此外,他也曾在工程師論壇網站Stack Overflow上自學Python和C++的程式語言。

大約6個月的時間,崔最終版本的設計是透過腦波圖收集訊息,經由藍芽傳送到機械手臂裡的晶片,再由晶片中的AI模型(A.I. model)經過運算後形成有意義的指令,做出反應的動作。

而崔在打造AI模型的運算上,找到了6位志願者協助他。每位志願者戴上腦波圖儀器,花費大約2個小時收集他們在手掌用力與放鬆時的腦波數據。

麻省理工學院願意出錢出力

崔將自己的研究成果發布在YouTube上後,得到在賓夕法尼亞州(Pennsylvania)的截肢者鄧恩(Joseph Dunn)的建議與協助,同時崔也得到來自麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)的指導與資金,幫助他有更多專業的材料與技術,繼續研發這個意念控制的機械手臂。

專家給予大力肯定

約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)的生物醫學工程師偉斯特(Brock Wester)對於崔的成果感到驚豔。偉斯特指出,《60分鐘》紀錄片中的意念控制技術是由一大群人一起研究完成,但崔竟然只靠他自己一人就做出成品。

偉斯特:「他能夠打造出這個手臂義肢,而且建構出一套演算法,可以偵測神經訊號後轉化成指令,我認為這真的非常了不起。他應該繼續在這個領域研究,我相信他能做出更多重要的貢獻。」

偉斯特也補充,崔之後如果要將手臂義肢連結到人體上,還有很多的工作要做。

疫情中小小研究 奠定未來志向

在那之後,崔經過75次的修正與更新,將意念控制機械手臂改用工程級材料重製,並可承受最大4,000公斤的重量。不過,最令人意外的是,崔的意念控制機械手臂只花費了300美元(折台幣約8,693元),而一般市面上的機械義肢通常造價都到上千美元不等。

崔在未來會正式學習工程學,精進他的機械手臂的設計並投入一些臨床的實驗。他希望這次研究出的演算法也能幫助到輪椅族或是失語的病人,成為他們有用的輔助工具。

本文授權轉載自:地球圖輯隊 (D.Q )

責任編輯:傅珮晴、錢玉紘

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從醫院到工廠,從2B到2C:北醫、光寶、AWS、希達數位以實戰經驗分享碳揭露與AI淨零新路徑
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氣候變遷不只是環境議題,而是攸關國際經貿的新政治語言,隨著碳定價時代來臨,去碳化能力將重新改寫全球供應鏈秩序,而這意味著:能源轉型不再只是政府的任務,是每一家企業的必修課。
在這波變局中,光是做好組織碳盤查仍不足夠,領先企業不僅開始管理產品碳足跡、更以AI數據治理提升供應鏈碳管理,例如,光寶科技因應客戶的脫碳淨零路徑積極建立碳足跡資料庫,並號召供應鏈夥伴參與,全面揭露產品碳足跡;以及台北醫學大學攜手希達數位等夥伴取得碳足跡數據與建立標準化的碳排計算方式,更好計算醫療器材設備的碳足跡。
換言之,碳不是被動記錄的數字,而是驅動新價值的槓桿,誰能把減碳轉化為市場優勢,就能在淨零新賽局中掌握主導權。對此,台灣永續能源研究基金會董事長簡又新進一步解釋:「台灣不僅是全球AI硬體重鎮,也積極開發AI應用服務,其中又以「AI驅動的碳排管理」最受矚目,因為,碳排數據龐大、變化快速,單靠人工根本無法處理,唯有借助AI才能即時解析、快速決策,讓永續不只是口號,而是可以落地的營運模式。」
「為實踐台灣2050淨零轉型,透過兩大–科技研發跟氣候法治–治理基礎,以及四個–能源轉型、產業轉型、生活轉型與社會轉型–轉型策略推動12個關鍵戰略,如發展風電/光電、氫能、前瞻能源等,目標是以削減碳排跟碳匯抵減達成淨零目標。」行政院能源及減碳辦公室副執行長林子倫如是說道。

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台灣永續能源研究基金會董事長簡又新重申減碳的急迫性,並分享:「唯有借助AI才能即時解析、快速決策,讓永續不只是口號,而是可以落地的營運模式。」
圖/ 數位時代

醫療減碳進入關鍵期,AI驅動供應鏈碳足跡管理成顯學

根據國際健康無害組織(HCWH)的統計,全球醫療部門的碳排放量約占全球溫室氣體排放總量的 4.4%,這個比例相當於514座燃煤電廠年碳排的總和,其中,超過七成的碳排放來自於醫療的供應鏈(範疇三),例如藥品、器械設備的製造與運輸,以及相關廢棄物的處理,意味著醫療機構光是做好範疇一與範疇二的碳排管理還不夠,必須以供應鏈碳排管理的概念驅動低碳醫療。
「低碳醫療是全球關注的議題,但是,受到三個迷失–推動低碳醫療的成本高、需要更多數據才能展開行動、醫護人員太忙很難參與其中–影響,醫療機構的腳步不一而同,但從統計數據來看,低碳醫療僅需針對藥品、耗材、能源、運輸這些主要排放來源進行改善,即可看到顯著成效。」新加坡國立大學永續醫學中心主任暨教授Nick Watts以英國NHS為例說明,該單位已在2019年的基準下減少61%碳排等,只要從投資能源效率、數位化照護、預防醫療、在地化照護等面向切入、持續前行,即可看到成效。

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圖/ 數位時代

台北醫學大學校長吳麥斯表示:「我們的醫療使命是『不傷害』:不僅要治病救人,也要減少對地球的傷害。」再加上環境部於今(2025)年初公告擴大碳盤查適用對象,自明(2026)年起,全國23家經衛生福利部評鑑為醫學中心之醫療機構必須每年定期揭露其溫室氣體排放盤查結果,因此,攜手希達數位等夥伴,透過收攏支氣管鏡、血液透析、核磁共振、雙和醫院健康檢查與冠狀動脈血管攝影等流程的碳排數據資料建立醫療碳排放因子資料庫,之後將進一步擴大到產品碳足跡計算,建立運輸與廢棄物數據庫,目標是在2028年完成三家醫院–衛生福利部雙和醫院、台北醫學大學附設醫院、台北市立萬芳醫院–的碳足跡全面揭露。「我們的期許是讓AI驅動的碳足跡管理平台處理繁瑣的碳排數據蒐集、分析等工作,讓醫護人員可以專注於人性化照護服務。」
協助台北醫學大學進行減碳行動的新加坡商希達數位有限公司執行長Torrent Chin表示:「產品的生命週期是固定的:原料、製造、運輸、使用與回收,碳排相對容易蒐集、分析與計算,醫療服務的碳排則沒有明確終點,需要進一步考量耗材、儀器與能源,對於商業模式也著重在服務的教育、旅遊與金融等產業來說,極具參考價值。」

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醫療實戰對談,邀請各界重磅貴賓一同交流。左起:數位時代總編輯王志仁、新加坡國立大學永續醫學中心主任暨教授Nick Watts、台北醫學大學校長吳麥斯、新加坡商希達數位有限公司執行長Torrent Chin。
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製造業淨零突圍的關鍵:從產品碳足跡到循環設計

光寶科技總經理邱森彬表示,商業模式使然,光寶科技的產品碳足跡有90%來自生產製造使用的原料,想要更好落實產品碳排,必須從原物料著手,為了加速產品碳足跡管理,成立希達數位,以巨量數據分析、人工智慧等科學化、系統化的方式著手。「根據統計,我們有1,800萬產品碳足跡活動、19萬個物料,以及3,300個產品系列的資料要處理,若是由外部顧問給予協助,需要100個顧問、花費3年的時間才能完成,但在希達數位的產品輔助下,僅15個顧問、6個月的時間就完成全產品碳足跡揭露,成為全球第一家完成全產品碳足跡揭露的電子製造業。」

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圖/ 數位時代

完成全產品碳足跡揭露後,光寶科技發現:每年必須刪減8%二氧化碳量才能在2050年達成淨零碳排,83%二氧化碳來自消費性電子產品跟能源管理,為了更好服務品牌客戶,必須在2030年實踐50%減碳目標,以及19萬個物料中,包材碳排最高,必須即刻行動以高效減碳。「做好全產品碳足跡,我們才可以更精準地推動產品脫碳策略,並且鼓勵供應商一起跳脫框架、共同開發低碳材料。」邱森彬如是說道。
對此,Amazon Web Services(AWS)台灣暨香港企業銷售暨策略方案副總經理謝佳男表示:「產品碳足跡只是第一步,不僅能讓我們知道碳排熱點並採取行動,如降低包材碳排等,更重要的是,可以在產品規劃與設計之初就預測可能的產品碳足跡並予以優化,更好實踐永續營運。」

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產業實戰第二場,則邀請到光寶科技總經理邱森彬與AWS台灣暨香港企業銷售暨策略方案副總經理謝佳男,提及從產品碳足跡到循環設計,將為製造業綠色轉型的關鍵。
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戴爾科技集團永續服務資深總監Bobby Mon Raother表示,該公司自2008年即開始使用再生材料,並在2021年提出Concept Luna,將以循環設計–從設計階段就考慮可修復性、可升級性、材料回收、減少浪費–的概念,如模組化設計、可維修面板、使用再生材料,以及智慧感測與遙測等,藉此延長PC等產品壽命、降低環境衝擊。「在產品碳足跡方面,我們將持續從製造、運輸、能源使用與報廢管理等四個面向切入,積極減少每個階段的碳排放量。」

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戴爾科技集團永續服務資深總監Bobby Mon Raother延續製造業對談的內容,分享Dell如何製造、運輸、能源使用與報廢管理等四個面向切入,積極減少每個階段的碳排放量。
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自2005年開始提供永續顧問服務的施耐德電機日本永續事業部ESG數位轉型負責人呂勁毅進一步分享協助世界500強客戶實踐淨零轉型的心得:「除了要擬定策略、採用數位工具、蒐集與分析數據,更重要的是透過治理手法與相關活動加速整個進程,發揮數位與淨零雙軸轉型綜效。」
總的來說,無論是醫療或製造業,淨零已不再只是企業的選修課,而是決定競爭力的新指標,唯有做到產品碳足跡全揭露,同時,結合AI數據治理、循環設計與數位轉型,才能在碳定價與供應鏈重塑的時代突圍,將減碳壓力轉化為成長動能。

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