最近,名古屋大学和弘前大学联合研发了一款令人惊叹的“世界最小射击游戏”,其操作单位仅为纳米级别。这款游戏通过特殊显示屏操控纳米级别的“战机”,并用“子弹”击打现实中的纳米粒子,整个操作过程也进行了演示。

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名古屋大学研究生院的星野隆行教授(Hoshino Takayuki)及其团队与弘前大学研究生院的一户嘉允(Ichino Yoshiyuki)共同完成了这项研究。他们使用了厚度仅为100纳米的氮化硅薄膜,并对其进行了特殊加工,将其作为显示屏。这项研究成功证实了“纳米复合现实”理论,即将信息空间与纳米物理空间实时连接。1纳米相当于1米的十亿分之一,约为一粒沙的百万分之一,或头发丝直径的十万分之一,由此可见该显示屏之小。

这种显示屏通过从下方照射电子束,可以产生具有电磁特性的“电场”区域。显示屏能够形成各种形状的电场,并且通过计算机控制电子束,可以自由改变其形状和方向。也就是说,可以在纳米级别的显示屏上创造出同样微小的形状(纳米工具)。

此外,所形成的电场并非单纯的影像,而是真实存在,因此可以对现实中的纳米粒子产生影响,例如将其击打飞出等动作。“纳米复合现实”并非像一般混合现实(Mixed Reality)那样,通过计算机将形状投射到显示屏上,而是“创造出”实际存在的纳米级别的粒子,并对其产生影响。此次研究的核心在于将计算机信息与纳米物理空间相结合,实现实时交互。

为了更直观地展示这一研究成果,研究人员制作了“世界最小射击游戏”。在视频中,可以看到实际的游戏操作过程。屏幕上显示的是通过显微镜摄像头实时拍摄的特殊显示屏画面,其中包含大小不一的圆形物体,这些是由聚苯乙烯球构成的纳米粒子,被当作游戏中的“敌人”。而在显示屏上,通过电子束形成了一个等腰三角形,这就是游戏中的“战机”,可以通过控制器进行操控,并且可以通过按钮操作从其前端发射“子弹”。这些“子弹”也是由与“战机”相同的“电场”构成。在视频中,可以看到被子弹击中的粒子被弹开并移动。

据新闻稿介绍,这项研究有望在纳米技术和医疗领域得到广泛应用。以往在使用纳米级别工具(如纳米机器)时,需要准备相应尺寸的实际物体。然而,如果利用此次公布的技术,通过计算机控制微粒,那么在空白空间中创造出纳米级别的结构体,类似于“纳米级别的3D打印机”的技术也将有望出现。此外,通过利用这项技术将计算机模拟的细胞和分子运动在现实世界中重现,有望在医疗领域实现癌症的早期发现等应用。

据名古屋大学学术研究与产学研合作推进总部对开发者星野隆行教授的采访,该游戏所使用的系统由电子束发生装置、光学显微镜、高精度摄像头等组合而成,研发耗时15年。通常情况下,纳米粒子在没有化学反应或物理接触的情况下是无法移动的。因此,该系统通过电子束在纳米粒子周围产生电场,从而实现远程控制。然而,由于这项技术难以直观理解,因此他们想到以“游戏”的形式来展示。

此外,星野隆行教授还指出,像这次的游戏这样看似“无用”的东西,可能会带来新的技术和突破。的确,该游戏并没有分数等传统游戏元素,与其说是一款游戏,不如说是一种用于展示研究成果的演示。然而,通过以游戏的形式呈现,可以广泛吸引人们对新技术的兴趣,最终可能为纳米技术行业带来新的思路和人才。

与此同时,与本研究相反的,利用VR技术进行手术培训,以及通过VR再现被切断的肢体以缓解幻肢痛等“将游戏应用于其他领域”的研究也在推进。此外,也有将游戏控制器应用于医学研究的案例。这些尝试都是将游戏技术应用于其他领域。游戏行业一直以来都在追求面向广泛玩家的易用性和用户体验,这也是游戏技术能够在多个领域得到应用的背景原因之一。


文章标签: #纳米技术 #射击游戏 #科技突破 #虚拟现实 #医疗应用

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