作为世界百强企业，美国通用电气（GE）聚焦医疗、新能源、航空发动机等技术，更覆盖了制造业、机器人和数字科技。为了让世界变得更智能、安全和高效，美国通用电气（GE）从未停止过探索的脚步。过去的一年，GE科学家和工程师们利用超级计算机找出让飞机发动机减少热能损失，或者找到让风机运行得更有效率的方法。
美国通用电气（GE）的隧道蚯蚓机器人
GE团队设计的这款6英尺长、2英寸宽的“软体”机器人，源于软体机器人领域专家Deepak Trivedi的专业研究。图片来源：GE Research
如果你看见一个6英尺长的“蚯蚓”从它刚刚挖过的隧道中冒出来，你可能会感觉十分惊讶，不过不用担心，它们是来帮忙的。在GE，Deepak Trivedi和同事们一直在研究一种用来进行隧道挖掘的仿生软体机器人。
蚯蚓身型虽小却强而有力，它能够在挖过的泥土中留下自身直径两倍宽的隧道。软体机器人专家Trivedi从蚯蚓的内部动态以及身体结构中得到启发。在他们所开发的模型中，他们让液体在七个封闭的腔室中流动，这些腔室就如同蚯蚓的肌肉一样，随着水的抽进抽出而弯曲。机器的机头包含了一个导航工具，可以在向前移动的同时搅动并软化泥土。一旦机器投入使用，预计能在90分钟内挖掘出一个比五个足球场还要长的隧道。
美国通用电气（GE）的仿生光感传感器
GE团队发明的一种传感器，比传统测量大气中气体的模型更小，耗能更少，更可靠、准确也更实用。图片来源：GE Research
Radislav Potyrailo从上世纪九十年代起就从事分析化学研究，在GE的同事们都知道他是一名喜欢大胆假设，并且可以在生活细节中寻找答案的科学家。Potyrailo非常喜欢待在图书馆里，在一次研发能够检测有毒化学物质的薄膜的项目中，他和同事们从蝴蝶翅膀鳞片的多重颜色结构中获得了灵感。蝴蝶翅膀鳞片接触不同物质时会反射出不同颜色，因此，观察蝴蝶翅膀的这种颜色变化，就可以了解其周围气体的化学成分。
这个团队近期的研发项目是能检测危险化学物质的传感器，该传感器未来可以穿戴在工作人员身上，以用于确保他们的工作场所及人员的安全。传统传感器可以帮助用户避免火灾或其他事故，但是其性能会受到温度和湿度的影响，并且通常只有一个输出口。在总结过去传统的技术基础上，Potyrailo和同事们的新项目使用了一种名叫介电激励的原理，该原理通过交流电驱动来激活传感器。为了解释它的工作原理，Potyrailo用了达芬奇的著名画作《蒙娜丽莎》做类比。他说，从侧面看这幅画的边缘，你会看到一条直线，这就像是传统传感器的单一输出口。但把这幅画翻转过来面向自己，画作上所有的色彩细节等就会突然出现，这就像多个输入口。对于气体传感器而言，多个输出口可以更全面地反映出测量的大气条件。
美国通用电气（GE）的超级计算机
GE热能科学小组项目负责人Michal Osusky和该中心计算流体动力学（CFD）小组正在利用超级计算机寻找改进喷气发动机和发电装备的设计和性能的新方法。图片来源：GE Research
喷气式发动机温度有多高？高到了科学家需要用超级计算机来研究如何在尽量减小热能损失的情况下给发动机降温的程度。GE热能科学小组项目负责人Michal Osusky和团队最近参与的一个项目就是用超级计算机Summit模拟喷气式发动机以及发电厂燃机内部的热量如何流动。有了Summit后，计算的保真度会进一步提高，就像生物学家使用显微镜或天文学家使用望远镜一样，高保真模拟可以精确描述发动机内部的情况。
研究人员表示，这开启了以前从未有过的预测的全新领域，超级计算机模拟将帮助他们找到喷气发动机和燃气轮机设计的突破，并创建一个“黄金标准数据集”，这将使科学家能够分析以前潜在的问题并找到解决方案。
气流绕翼型流动模拟 图片来源：GE Research
超级计算机Summit最近还参与了GE的一个研究项目，GE空气动力学专家Li Jing和团队希望设计出能够从海上微风中获取最多能量而又不会过载的风机。有了超级计算机的帮助，他们将挖掘大量现有的风力数据，在Summit上模拟风的强度和速度，然后使用这些输出数据来模拟通过理论风电场的气流，最终计算出最佳负载能力和发电量。
Jing和同事正在对沿海低空急流进行深入研究，这也是现在风电行业所感兴趣但还需研究的领域。Summit的计算将有效帮助这项工作，让研究人员可以更详细并且更大规模地掌握风的动力学。正如Jing所言，有了超级计算机，就不用局限于观察风如何流过一个叶片，而是可以获得一个大型风电场中数十个，甚至数百台风机的信息。
美国通用电气（GE）训练人工智能
GE人工智能首席科学家Tu，正在寻找机器学习的新方法——模仿人类和动物如何理解世界的方法。图片来源：GE Research
GE人工智能部门的首席科学家Peter Tu从小在加拿大多伦多长大，小时候的他喜欢带着狗在社区里跑来跑去，并训练他们进行玩耍。现在已经53岁的他仍然从事“训练”工作，只不过受训人员不是狗而是计算机。Tu的团队一直在寻找使人工智能学习的新方法，包括通过狗和孩子都擅长的基本推理。在训练孩子时，通过有限的示例，孩子们就能学会归纳并得出一般性规律，人工智能也能做到这样吗？
人工智能擅长处理大量数据并发现其中微小的模式。但它缺少像孩子一样，面临有限信息时同样能够处理信息并发现模式的能力。在这种情况下，人工智能可以从孩子们的学习能力上汲取灵感。Tu一直尝试为不成熟的人工智能系统提供类似于家长的教育，包括适度矫正、教授通用规则（例如控制语言）等。Tu认为，如果人工智能机器能够掌握与人类沟通的细微差别，并最终能够与人类沟通，那么这将是机器迈向处理各种问题的重要一步，而这一切研究还需要更多合作伙伴的加入。
美国通用电气（GE）的2050视野
图片来源：图虫创意
在燃油效率方面，商业航空已经取得了长足的进步：自1960年以来，每位乘客的燃油使用量下降了80%。但节省下来的这些燃油使用量被同期民航的飞速增长所抵消，这促使飞机和发动机设计师正寻找新的途径来减少航空业对环境的影响。GE高级首席工程师John Yagielski和同事们就正在研究一种电力驱动的推进系统，它强大而轻便，足以保证一架17.5万磅重的商用客机和175名乘客的飞行。
目前，研究者们面对的挑战是如何将一种燃烧更清洁的生物燃料转化为电力，然后如何将电能转化为足以驾驶波音737级飞机的推力。这一挑战同时也促使GE工程师们重建飞机发动机的外观，拟定新的设计，可能比每个机翼下方安装发动机的传统模式更有利于飞行。Yagielski表示，这需要证明其中许多技术的可行性，这将会是“属于21世纪50年代的飞机”。
了解以上内容后，相信你已经被美国通用电气（GE）的科学家、工程师们的脑力和能力所折服。GE始终鼓励企业技术人员的持续创新，从资金支持到技术支持，并将科学家、工程师们的技术发明视作公司最宝贵的财富。而今天展示的只是过去一年中GE众多创新探索的一部分，未来，GE也将致力于为世界人民创造一个更加智能、更加高效、更加安全的世界。
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