日常物品的數位改造
當尼古拉·特斯拉 (Nikola Tesla) 預測我們會擁有能顯示影片、照片等的手持電話時，他的想法看起來像是一個遙不可及的夢想。將近100年後，智慧型手機對許多人來說就像是身體的一部分。
現在，數位製造工程師正致力於擴展其他日常物品的顯示能力。他們探索的一個方向是可重新編程的表面，也就是可以數位改變外觀的物品，幫助使用者展示重要資訊，例如健康數據，還有牆壁、杯子或鞋子等物品的新設計。
來自麻省理工學院 (MIT) 的計算機科學與人工智慧實驗室 (CSAIL)、加州大學伯克利分校 (University of California at Berkeley) 和奧胡斯大學 (Aarhus University) 的研究人員已經向前邁出了一大步，製作了“PortaChrome”，這是一種可攜式的光源系統和設計工具，可以改變各種物品的顏色和質地。這個設備配備了紫外線 (UV) 和紅、綠、藍 (RGB) LED，可以附加在日常物品上，如襯衫和耳機。一旦使用者創建設計並通過藍牙將其發送到PortaChrome機器，表面就可以編程成多彩的健康數據、娛樂和時尚設計顯示。
如何讓物品可重新編程
要使物品可重新編程，該物品必須塗上光變染料，這是一種隱形墨水，可以通過光的圖案變成不同的顏色。塗上染料後，個人可以通過團隊的圖形設計軟體創建和傳遞圖案，或使用團隊的API直接與設備互動並嵌入數據驅動的設計。當PortaChrome附加到表面時，UV燈會使染料飽和，而RGB LED則使其去飽和，激活顏色並確保每個像素的色調與預期設計相符。
朱雲怡 (Yunyi Zhu) 和她的同事的集成光系統平均在四分鐘內改變物品的顏色，這比他們之前的工作“Photo-Chromeleon”快了八倍。這種速度提升來自於切換到一種與物品接觸的光源來傳輸UV和RGB光線。Photo-Chromeleon使用投影儀來幫助激活光變染料的顏色變化特性，物品表面的光強度較低。
朱雲怡說：“PortaChrome提供了一種更方便的方式來重新編程你的環境。與我們之前基於投影儀的系統相比，PortaChrome是一種更便攜的光源，可以直接放在光變表面上。這樣顏色變化可以在不需要使用者干預的情況下發生，並幫助我們避免用UV污染環境。因此，使用者在運動後可以把心率圖顯示在襯衫上。”
展示健康數據的實驗
在演示中，PortaChrome在不同表面上顯示健康數據。一位使用者在背包上縫上PortaChrome，並將其與塗有光變染料的襯衫背部直接接觸。高度和心率傳感器將數據發送到照明設備，然後通過研究人員開發的重新編程腳本轉換成圖表。這個過程在使用者的襯衫背部創造了一個健康可視化。在另一個展示中，麻省理工學院的研究人員在平板電腦的背面顯示了一顆心臟逐漸形成的圖案，以顯示使用者在達成健身目標的進展。
PortaChrome還展示了自訂可穿戴設備的能力。例如，研究人員重新設計了一些白色耳機，添加了橫向藍線和橫向黃色與紫色條紋。光變染料塗在耳機上，然後團隊將PortaChrome設備附加在耳機盒的內部。最後，研究人員成功地將他們的圖案重新編程到物品上，這看起來像水彩畫。研究人員還使用這個過程將手腕支架重新上色，以匹配不同的衣服。
未來的數位化物品
最終，這項工作可能用於數位化消費者的物品。想像一下穿上一件斗篷，可以改變整件襯衫的設計，或者使用車罩為你的車輛換上新外觀。
PortaChrome的主要成分
在硬體方面，PortaChrome由四個主要成分組成。它的可攜式設備由一個紡織基底作為支撐，另一個紡織層上焊接了UV燈，還有一個粘貼了RGB燈的層，最後是一個矽膠擴散層。這個矽膠層看起來像半透明的蜂窩，覆蓋著交錯的UV和RGB LED，並將它們引導到單獨的像素，以正確照亮表面上的設計。
這個設備可以靈活地包裹在不同形狀的物品上。對於桌子和其他平坦的表面，可以像放置餐墊一樣將PortaChrome放在上面。對於像保溫瓶這樣的曲面物品，可以像咖啡杯套一樣將光源包裹起來，以確保它能重新編程整個表面。
這個可攜式、靈活的光系統是用製作空間可用的工具（例如激光切割機）製作的，並且可以使用靈活的PCB材料和其他大規模製造系統複製相同的方法。
雖然它也可以迅速將我們的環境轉換為動態顯示，朱和她的同事認為它還可以進一步提高速度。他們希望使用更小的LED，這樣可能會使表面在幾秒鐘內重新編程，並且設計解析度更高，因為光強度增加。
喬治亞理工學院 (Georgia Tech) 的博士後研究員程廷宇 (Tingyu Cheng) 說：“我們日常物品的表面被顏色和視覺質地編碼，傳遞關鍵資訊並塑造我們與它們的互動。PortaChrome通過將靈活光源（UV和RGB LED）和光變顏料整合到日常物品中，向前邁出了一大步，讓環境像素化，呈現動態顏色和圖案。PortaChrome展示的能力可能會徹底改變我們與周圍環境的互動方式，特別是在個性化時尚和自適應用戶介面等領域。這項技術實現了與日常生活無縫整合的即時自訂，讓我們看到了“無處不在顯示”的未來。”
朱雲怡的論文中還有九位CSAIL的成員共同參與：麻省理工學院的博士生和麻省理工學院媒體實驗室成員塞德里克·霍內特 (Cedric Honnet)；前訪問本科研究員康怡曉 (Yixiao Kang)、鄭安琪 (Angelina J. Zheng) 和唐格蕾絲 (Grace Tang)；麻省理工學院本科生盧卡·馬斯克 (Luca Musk)；密西根大學助理教授朱俊毅 (Junyi Zhu)；最近的博士後研究員和奧胡斯大學助理教授邁克爾·維斯利 (Michael Wessely)；以及資深作者斯特凡妮·穆勒 (Stefanie Mueller)，她是麻省理工學院電機工程與計算機科學及機械工程系的TIBCO職業發展助理教授，也是CSAIL的HCI工程組的負責人。
這項工作得到了麻省理工學院-國際科技大學聯合研究計畫的支持，並於十月在ACM用戶介面軟體與技術研討會上發表。
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