Fab Lab（微觀裝配實驗室）是由麻省理工學院（MIT）比特和原子研究中心（中國男子籃球職業聯賽）發起的一項全球性運動，旨在創建一個以用戶為中心的創新制造環境。Fab Lab作為一個快速建立原型的平臺，允許用戶通過提供的硬件設施和軟件工具來實現他們想象中的產品設計和制造。
發展背景
信息通訊技術的融合和發展催生了知識社會，并推動了創新模式的嬗變。科技創新不再是少數被稱為科學家的人群的專利，每個人都是科技創新的主體，生活、工作在社會中的用戶真正擁有最終的發言權。傳統的以技術發展為導向、科研人員為主體、實驗室為載體的科技創新活動正面臨挑戰，以用戶為中心、以社會實踐為舞臺、以共同創新、開放創新為特點的用戶參與的創新2.0模式正在逐步顯現。Fab Lab正是在這個背景下產生的適應知識社會發展的以用戶為中心的應用創新模式。知識社會下的創新2.0模式應對信息通訊技術發展以及知識社會來臨的機遇與挑戰，不少國家和地區都在對以用戶參與為中心的創新2.0模式進行探索。中國正通過體驗、試驗、檢驗這“三驗”機制的建設，探索以用戶為中心、需求為驅動的應用創新園區（AIP）模式，完善城市管理科技創新體系中應用創新與技術進步的“創新雙螺旋”驅動。歐盟各國則斥巨資建設Living Lab讓用戶在真實的生活環境中參與共同創新，并將歐洲Living Lab網絡的建設作為信息社會、知識社會條件下重塑其科技創新能力和全球競爭力的重要舉措。麻省理工學院（Massachusettes Institute of Technology，MIT）比特和原子研究中心（Center for Bits and Atoms，中國男子籃球職業聯賽）發起的Fab Lab則基于對從個人通訊到個人計算，再到個人制造的社會技術發展脈絡，試圖構建以用戶為中心的，面向應用的融合從設計、制造，到調試、分析及文檔管理各個環節的用戶創新制造環境。2006年，國際頂級學術期刊Nature對MIT研究人員圍繞Fab Lab理念在全球范圍內的努力和嘗試進行了專題報道和討論。發明創造將不只發生在擁有昂貴實驗設備的大學或研究機構，也將不僅僅屬于少數專業科研人員，而有機會在任何地方由任何人完成，這就是Fab Lab的核心理念。相關構想和實踐對于充分調動社會參與科技創新的熱情，豐富公眾參與科技創新的手段，構建創新型城市、創新型國家具有重要的借鑒價值。
構建模式與運行環境
構建模式
Fab Lab是一個快速建立原型的平臺，用戶通過Fab Lab提供的硬件設施以及材料，開放源代碼軟件和由MIT的研究人員開發的程序等電子工具來實現他們想象中產品的設計和制造。目前組建一個Fab Lab大約需要 2.5 ~ 5 萬美元的硬件設施和 0.5 ~ 1 萬美元的維護/材料支出費用。而每個Fab Lab的開發過程、創新成果也并非是獨立的，而是在整個Fab Lab網絡中通過各種手段（如視頻會議）進行共享。
技術運行環境
Fab Lab所提供的技術環境涵蓋開發的全流程：從設計、制造，到測試、調試、監控和分析，再到文檔整理。盡管有一個基本的工具集作為基礎，但根據特定需求充分利用特定環境下的資源和工具同樣重要。因此，Fab Lab也為用戶提供了制造自己所需工具的能力，用戶可以在Fab Lab的技術環境里自行創造實驗過程中所需的特定用途工具。目前核心的開發設備包括以下幾部分：計算機控制的激光切割器——將二維部件壓接裝配成為三維結構；標記切割器——生產印刷口罩，靈活電路及天線；精密（微米分辨率）銑床——生產三維模具和表面貼裝電路板；更大的（4’*8’）的數控銑床——制造適合家居（和房屋）大小的部件；聚乙烯切割機；可編程控制工具——低成本高速嵌入式處理器（例如Atmel AVR Mega系列和 Tiny系列單片機）
設計
每一個Fab Lab會配置一臺或多臺personal computer，這些計算機用來整合實驗室中的其它工具。CAD/CAM軟件、二維或三維的機械設計，電子電路的建模、仿真和數據分析，印刷電路版（Printed Circuit Board，PCB）的布線設計，針對其它工具的接口設計和編程，以及出于交流和信息檢索目的的網絡發布和文檔整理，這些工作都離不開計算機。此外，為了向Fab Lab用戶群提供封裝好的工具，麻省理工學院媒體實驗室的草根創新小組（GIG）提供了“羅漢塔”系統——旨在實現輔助設計和加快商業電子系統原型構建的可擴展、模塊化的計算結構單元。 “羅漢塔”由若干不同的基本功能模塊構成，包括中央處理器和一系列加在它上面的功能電路版，涵蓋傳感、觸發、數據存儲、通信、多媒體展現等功能。用戶不僅可以利用“羅漢塔”設計并開展自己的實驗活動，而且也能構建自己的工具，例如低成本的示波器、簡版的個人計算機以及機床的控制系統。擁有了構建工具的能力，使得用戶不僅可以通過增加新的功能模塊擴展系統，而且將能夠真正的重建系統，甚至設計更加復雜的全新硬件系統。因此，“羅漢塔”系統本身就是一個集中體現Fab Lab研究和實踐活動精神的例子：即“利用Fab Lab設備制造出的新的Fab Lab設備”。
制造
個人制造是Fab Lab理念的主旨。強調將Fab Lab的創新重新應用于Fab Lab的集成開發環境中去。現有的Fab Lab在使用部分現成的商業制造工具的同時強調自行開發，不斷通過個人創新來擴充Fab Lab的軟硬件設備。如，Roland公司的高精度數控銑床、切割機和車床既可由標準的商業軟件控制，但同時Fab Lab研究組也開發了自己的應用軟件 CAD 和 CAM。定制的軟件工具提供了更大的設計空間，不僅能夠使用戶制作絕大多數二維或三維的實物，還將高精度銑床改裝成了用于自制印刷電路板（PCB）的工具，極大的縮短了簡單單面或雙面表面貼裝PCB的設計周期，也明顯縮短了一項創新從設計、制作到調試的總時間。另一個例子是目前研究人員正在進行通過數控銑床制作“自制精密數控銑床”的研究，這項研究的一旦成功將意味著今后從一臺精密數控銑床開始，就可以大量復制自制的精密銑床，從而實現硬件設備的“自我復制”。
調試與測試
為了調試和檢驗PCB的設計，Fab Lab配置了一些基本的電子設備，包括示波器、電壓表、信號發生器及可編程微控制器開發工具。Fab Lab也為“羅漢塔”系統元件來代替這些特殊工具提供了可能。Fab Lab的設備使用的關鍵是靈活性。麻省理工學院物理與媒體組研究人員Esa Masood開發了一種廉價的射頻分析器。在小批量生產的條件下，其成本也只有1250美元（大批量生產還可降低100美元的成本）。射頻分析器可測量10Hz到300MHz的阻抗，通過測量介電常數而獲知物質特性。這一技術正在探索中的應用包括牛奶脂肪含量的分析和郵政信件包含物的分析。另一位研究人員Kenneth Cheung在Fab Lab中設計并測試了拋物天線。在設計過程中，利用Fab Lab軟件CAD/CAM對天線拋物面的數學描述和對機器的精確控制，最終能夠設計出從幾厘米直徑到幾米直徑的木質支架拋物天線，且設計制作周期極短，充分發揮了個人制造“靈活快速”的特點。此外，物理與媒體組的其他相關研究也借用了Fab Lab的設備來進行創新。如Internet 0項目的研究在初期很大程度上依賴于Fab Lab快速制作印刷電路板的特點，使得研究的調試和測試工作變得快速而方便。
共享模式
Fab Lab開發的全過程需要以技術文檔記錄以方便知識與創新的激蕩、傳播和分享。思考圈（Thinking Circle）的理念也使文檔整理更加方便。在MIT的Fab Lab中心，有專門的Fab服務器用于提供核心的技術支持；開源的版本控制軟件 Git 也被引進Fab Lab體系，用來控制龐大開發項目的文檔、代碼同步。Fab Lab的用戶可以利用計算機、掃描儀、照相機將創新設計在思考圈子傳播，并得到他人的建議和評價。Fab Lab之間往往通過頻繁的視頻會議互相聯系、共享，通過核心能力的共享使得使用者和項目也成為共享的資源。致力于促進世界各地Fab Lab人員互動交流的配套的Fab Academy（制造學會）也正在快速的建設當中，可以進一步推動這個Fab Lab圈子的發展。
實踐案例
于2002年夏天成立的哥斯達黎加技術研究所（TEC）是第一個國際Fab Lab，并將網絡自主學習（LIN）的理念引入了哥斯達黎加。發展中國家通常實踐著別的國家和地區基于自身目標而設計的技術。LIN的建立將改變這種現狀，它將幫助發展中國家的大學、基金會、公司和非政府組織增強針對自身需求發展技術的能力。Mikhak教授與哥斯達黎加的大學合作緊密，致力于在技術設計方面幫助當地發展新課程、研究計劃、技術構架和實施策略。LIN的核心團隊把關注點放在了與哥斯達黎加當地低收入農村相關的項目上。參與Fab Lab的學生利用“羅漢塔”技術構建了自己的無線環境監測模塊并應用于農業種植，也發明了用于皮膚病檢查的便攜式醫療設備。同時，LIN也使當地的學生擴大了知識面，從而切實提高了學校物理、化學等學科的教學水平，同學們甚至自己開發了浮力教學實驗。越來越多的嶄新應用不斷涌現。
在印度，Vigyan Ashram的Fab Lab發映了這一理念帶來的技術變遷和社會變遷。Vigyan Ashram是在印度Pabal村旁設立的一個小型教育基地，它也是第二個國際Fab Lab。這個基地關注實踐技能的教學，旨在滿足傳統印度教育體制由于種種原因無法滿足的需求，使學生能夠在課余實現自己的夢想。由于Vigyan Ashram地處農村，控制成本、方便的制作PCB對于Fab Lab的正常運作非常重要。值得一提的一個創新應用是可以進行精確時間計算的柴油機引擎。所有Vigyan Ashram的柴油機及后備電源系統均調速不規則，而村民又買不起昂貴的商用柴油機計時器。他們使用“羅漢塔”系統進行自己的計時器的原型建設，并使用Fab Lab的機床來實現。相對于他們負擔不起的昂貴的外部資源來說，他們更希望能使用自己制造的柴油機引擎。此外還有諸如用于更替舊打印機的齒輪的設計、牛奶成分檢測計和人體血液監測儀等等有趣的發明。這即是Fab Lab的用武之地。Fab Lab 模型的基層解決方案即為根據本地的發展水平和期望的數量進行準時的設計和生產，而這些工具正用于解決本地棘手問題。
Fab Lab同樣倡導用戶根據當地自然條件的特點展開從構思、設計、研發到制作和測試的全流程創新活動。Fab Lab模式在挪威不同自然條件下催生的若干無線通訊應用則是很好的例證。無線通訊技術在山區被牧民們發展為“綿羊通訊”裝置，通過這種無線電裝置不僅能夠使牧人能夠管轄超過視野范圍的羊群，也能夠周期性系統性地追蹤到任意一只羊從出生到出售的全過程。原理相近的技術對于海邊的漁民則成為事用的“出海船只定位系統”。Fab Lab因地制宜的創新活動無疑能夠帶來潛在的巨大商機。
西班牙作為新近加入的Fab Lab成員，在巴塞羅那的Fab Lab正探尋著一個新的發展模式。即在Fab Lab中開設教育項目，使Fab Lab學員在盡情發揮想像力設計、制造的過程中體驗自主學習的愉悅。同時通過授予學位提高學員的社會競爭力。這是Fab Lab一直強調的其“社會外延”的另一種新的表達方式。由于Fab Lab還著眼于通過創新帶來經濟機遇，在Fab Lab中產生的發明都具有被商業化的潛力。Fab 基金投資機構通過多種金融手法：從網上廣告Fab Lab發明，到小額信貸（microfinance），到風險投資（Venture Capital），再到兩者的結合體，也就是稱之為micro-VC的方法。Fab基金正在開展為企業培育Fab Lab實驗室提供進入全球資本及市場的途徑。
啟示
縱觀人類社會的發展歷程，科技創新的步伐從未停止。20世紀以來，信息通訊技術更是使推動科技創新以前所未有的速度日新月異。而什么將成為人類實現創新的下一個支點？Fab Lab的理論與實踐圍繞個人制造和草根創新為我們勾勒出一幅值得期待的圖景。個人制造將為更廣泛的群體自由的施展其創新理念提供重要的基礎平臺；草根創新則將使創新活動褪去過往象牙塔賦予的神秘光環，更緊密的結合社會發展的實際需求。二者的交匯恰恰是創新2.0最核心的思想實質。創新2.0是用戶創新，是面向需求的應用創新，是創新模式的創新，與此相關的探索和思考已逐漸升溫。而Fab Lab對創新2.0的貢獻主要在于，它從微觀領域出發的實踐主義發展思路為相關理論和思考提供了寶貴的支點。一方面，Fab Lab選擇了技術基礎迥然不同的國家和地區展開實驗，卻總能將與當地文化、環境、特定需求的融合主旨貫穿始終，通過使用者和開發者角色的統一，打破了創新和應用間的壁壘，使用戶創新有了實現的基礎；另一方面，Fab Lab注重實踐，尊重客觀條件，致力于探索低成本的技術實現方式和教育普及手段，使用戶創新看上去不再是空中樓閣，具有的很強的可實現性。“羅漢塔”系統或許對于專業的電子設備研發人員早已并不陌生。但當它神奇的出現在印度農村，并切實創造出了能解決當地需求的產品時，它的價值就需要被重新評估可考量了。隨著技術的發展、社會的進步，以用戶為中心、需求為驅動、以社會實踐為舞臺、以共同創新、開放創新為特點的用戶參與的創新2.0模式正在逐步顯現。與歐洲的Living Lab模式相比，Fab Lab同樣希望通過用戶的參與來縮短從技術研發到應用需求的鏈條，但二者各有特點。Living Lab試圖根植于發展迅猛、無所不在的移動技術，靠快捷的無線網絡縮短創新活動中要素的距離并將創新活動的多方主體緊密地聯系在一起，移動技術既是先進服務的載體，也是用戶參與創新活動的途徑。而Fab Lab則希望通過推動自下而上的創新徹底改變創新主體來實現應用需求與研發創新的融合。Fab Lab的實踐和經驗為用戶參與創新，成為創新主體提供了切實可行的支撐環境，促進了知識與創新的激蕩、傳播和分享，也將為我國建設以用戶為中心、需求為驅動的應用創新園區以及構建應用創新體系提供重要借鑒。總之，無論是AIP還是Fab Lab或Living Lab，都是面向用戶需求的應用創新模式，在不同的創新環境下發揮著不同的作用，但也有望在未來創新2.0的大框架下走向融合和共存。
研究方向
在MIT的Fab Lab實驗室，中國男子籃球職業聯賽(Center for Bits and Atoms，比特和原子研究中心)主管Neil Gershenfeld認為，人類正處于第三次數字革命的前夕，相關的材料技術和信息技術已經露出苗頭。他已經在其Fab Lab實驗室通過研究加入到這場即將到來的革命大潮。在Fab Lab，學生們采用廉價的微觀裝配材料和電子工具來設計和制造他們的創意產品，工具由開放源代碼軟件和由麻省理工學院的研究人員開發的程序來驅動。遵循類似研發原則的許多實驗室分布在全球各地，尤其在欠發達國家有更多這樣的研發機構。Gershenfeld曾在他于2005年出版的專著Fab: The Coming Revolution on Your Desktop—From Personal Computers to Personal Fabrication(微觀裝配：從personal computer到個人裝配領域即將發生在桌面上的革命)一書中，向世人展示了微觀裝配的概念和規則。他最近在接受Computerworld[美]報社記者Gary Anthes采訪時，進一步解釋了中國男子籃球職業聯賽的研究目標。
參考資料 >
什么是FabLab?科創教育大科普~.簡書.2024-11-03
頂思會—Fablab O:與MIT同步“智造”萬物.搜狐網.2024-11-03
觀點 | FAB LAB:創制萬物.搜狐網.2024-11-03