VIK利用可重构的积木与集成的电子产品，能组装成复杂的功能性设备。

名为“体素”的轻量级三维晶格构建块。

组装这些“体素”结构可以传输数据和电力以及机械力，而无需导线。

铝立方八面体晶格。　　在大型结构上进行集成电子设备的原型设计，通常是一个费时费力的过程。以往，人们可能得通过3D打印和激光切割，制作多个版本的设计结构，这会产生大量废料。之后再组装框架，把传感器和其他易损的电子设备安装上去，最后连接起来，才能得到一个可用的设备。然而，一旦原型制作失败，那就只能把它扔掉，然后重新开始设计。　　如今，麻省理工学院的研究人员找到了一种更好的方法，能快速迭代设计大型且坚固的交互式结构。他们开发了一个快速开发平台，该平台运用可重新配置的组件和集成电子元件，这些电子元件能组装成复杂的功能性设备。　　与传统将电子元件嵌入结构不同，该系统让电子元件本身成为结构主体。这些轻质的三维晶格组件被称为“体素”（Voxels），不仅强度高、刚度大，还具备集成传感、响应和处理能力，就算没有机械或电气工程专业知识的用户也能快速制作出交互式电子设备。　　这些“体素”的组装、拆卸和重新配置几乎不受任何限制，能组合成各种形状，而且每个“体素”成本约为50美分。　　麻省理工学院的研究人员开发的这个原型平台名为VIK（Voxel Invention Kit，体素发明套件），包含用户友好的设计工具，并支持端到端的原型设计开发。　　借助这个工具，用户能模拟结构在机械载荷作用下的反应，并根据需求对设计进行迭代优化。　　“这一平台旨在让功能性交互式设备的制作更加普及。无需 3D打印或激光切割，使用VIK，只要有‘体素’，你就能在任何你想的地方制作这些交互式结构。”麻省理工学院媒体艺术与科学专业研究生、麻省理工学院比特与原子中心（CBA）及媒体实验室成员、VIK相关论文的共同第一作者杰克·福尔曼说道。　　福尔曼与共同第一作者、研究生米安娜·史密斯和阿米拉·阿卜杜·拉赫曼，以及资深作者、麻省理工学院教授兼CBA主任尼尔·格申菲尔德共同完成了这项研究。这篇研究论文将在计算机系统人为因素会议上发表。功能模块　　VIK是在麻省理工学院比特与原子中心在多年研究的基础上开发出来的，此前他们开发了一种名为“体素”的离散蜂窝组件。每个“体素”是由铝制成的立方体八面体晶格结构（有8个三角形面和6个方形面），它的强度很高，能支撑228千克的重量，差不多相当于一架立式钢琴的重量。　　“体素”并非通过3D打印、铣削或激光切割制成，而是被组装成大型、坚固且耐用的结构，比如能对环境做出响应的飞机部件或风力涡轮机。　　麻省理工学院比特与原子中心团队将“体素”与其他以互连电气元件为核心的研究成果相结合，创造出了具备结构电子学特性的“体素”。把这些功能性“体素”组装起来，就能形成一种无需电线，既能传输数据、电力，又能传递机械力的结构。　　研究人员正是利用这些机电模块开发了VIK系统。他们加大了“体素”的设计尺寸，让人徒手就能轻松组装和拆卸晶格结构，同时还为体素单元添加了铝制交叉支撑，以此增强其强度和稳定性。　　此外，VIK“体素”采用了可逆的卡扣连接方式，用户无需额外工具就能轻松组装，这和之前一些用铆钉做紧固件的体素设计有很大区别。　　史密斯表示：“我们设计的‘体素’连接面，只允许正确的连接方式。这就意味着，只要你用‘体素’进行构建，就能确保搭建的线路正确无误。设备组装完成之后，直接插上电源就能用。”值得一提的是，线束系统通常是功能型设备的高成本项，也是故障多发环节，VIK通过模块化设计有效解决了这一问题。便捷的原型开发平台　　为了帮助那些没有工程知识背景的用户制作各种交互式设备，研究团队开发了一个便于操作的界面，用于模拟3D“体素”结构。　　这个界面包含一个有限元分析（FEA）仿真模型，用户可以在上面绘制结构，并模拟施加在结构上的力和机械载荷。系统会通过给用户设备的动画添加颜色，来标识潜在的故障点。　　按照福尔曼的说法，他们打造的这个界面本质上就像是体素版的“我的世界”。用户不需要多专业的土木工程知识或桁架分析能力，就能判断自己制作的结构是否安全。任何人都能借助VIK制作东西，而且安全性也有保障。　　VIK非常注重灵活性，创客们可以使用自己熟悉的微控制器，能轻松将现成的模块，像扬声器、传感器或执行器等，集成到自己的设备中。　　Molex公司先进电子封装技术经理维克托·扎德雷评价道：“电子产品的下一次重大发展将在三维空间展开，而体素发明套件（VIK）正是帮助用户、设计师和创新者将电子元件直接融入结构的桥梁。想象一下，可以把VIK看作是乐高积木套件和电子实验板的结合体，当创意工程师和设计师开始思考应用场景时，它能激发无限可能性和独特产品。”　　更为关键的是，借助设计工具的实时反馈，制作者能快速更改“体素”的配置，对原型进行调整，或者拆卸结构制作新的产品。要是用户最后不想用这个设备了，铝制体素还能完全回收利用。　　这种可重新配置、可回收的特性，再加上“体素”强度高、刚度大、质量轻且集成了电子元件，使VIK特别适合需要临时搭建的场景，比如戏剧舞台，用可定制的布景安全地支撑演员在舞台上表演，而这些布景可能只用几天就不再使用了。　　此外，通过实现大型复杂结构的快速原型设计，VIK在太空制造、智能建筑以及可持续城市智能基础设施开发等领域也有广阔的应用前景。　　不过，对于研究人员来说，也许接下来最重要的就是将VIK推向市场，看看用户能利用它创造出什么。“现在这些模块很容易获取，人们可以在日常生活中使用它们，期待看到大家用VIK来制作各种创意产品。”福尔曼补充道。 （麻省）