评职称或毕业的时候，都会遇到论文的烦恼，为此精选了《可重构穿戴计算机软件论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。摘要：可穿戴式计算机是一种新型计算机，能够通过无线网络技术，将使用者与计算机连接在一起，其技术要点包括了芯片技术、操作系统、传感器、人机交互、上下文感知计算技术以及无线自组网技术。
可重构穿戴计算机软件论文 篇1：
基于复杂网络的大规模软件分析平台的设计与实现
摘 要：本文针对软件开发的可靠性应用问题，提出了一种控制软件的实施办法，以满足软件质量的整体应用。首先，从实际的软件网络操作模式入手，分析了软件度量工具和关键要素。其次，基于复杂网络信息下的大规模操作应用，对软件开发使用的相关指导参数进行了分析。研究表明，大规模软件分析平台的设计与实现需要根据集成化软件操作标准要素进行分析，以便确定软件源代码。此外，通过分析结构的基本特征和度量水平，最终实现对软件实施可靠性的测评。
关键词：复杂网络;大规模;软件分析平台;设计与实现
1 引言（Introduction）
软件可靠性操作分析平台应用中，需要根据实际复杂网络的视角标准，分析新的方法，提供新的视野方式。在复杂网络信息研究下，重视各类网络的复杂对比分析，研究和总结归纳[1]。软件信息产业是未来发展的新方向，新基础。面对信息化发展的前提，需要不断拓展产业规模，从传统的工业走向新的工业发展时代发展布局中，重视开发新的可靠性平台价值应用[2]。从软件数据的开发平台入手，对工作审核度，软件可信度进行研究，加深软件可靠信息化平台的操作。
2 总体系统的规范设计（The normative design of the overall system）
软件可靠性信息设计中，需要根据平台软件的源代码要素进行抽象分析，总结网络结构特征，通过计算分析，以实现软件的可靠性归属度量功能分析。按照系统工作中涉及的各类计算标准要素，总结软件代码内容，按照软件网络信息设计进行解析，从抽象思路中获取软件网络结构信息。其中工作系统信息会占据大量的计算资源，时间复杂度相对较高。特别是大规模的软件而言，需要不断提高系统的整体工作效率，充分利用系统的资源分配，满足C/S模式的开发应用，布局整体系统运行[3]。
系统总体布局规划中，服务器主要是依据计算存储的规模化标准要素进行分析。按照服务器的操作要素，在计算和存储上，重视工作服务的提升。系统操作中，需要明确数据资源的分配，制定完备的管理和存储操作。客户端工作平台是面向用户的，提供完备的用户接口[4]。按照软件可信属性操作，确定度量和方法。通过用户度量和需求分析，调整网络结构下的统计分析，调整客户与服务器之间的操作，获取软件网络结构内容。通过软件网络信息存储，拓展服务器的数据库信息内容，以满足分布式数据管理应用。
3 软件功能的设计与实现（Design and implementation of software functions）
軟件功能设计分析中，需要根据软件可信性操作，对度量进行四个功能模块的分配。其中包含，软件网络模块、宏观拓扑模块、设计模块、软件核心结果四个模块。根据不同的软件模块功能设计思路，可以准确地分析制定复合模块设计功能的实施办法，提供完备的平台应用形式。
3.1 软件网络生成模块标准
软件网络生成模块是指，按照软件源代码要素，从软件网络的转换方式入手，结合模块解耦股思路进行分析。通过软件源代码进行解析，结合代码转换操作，调整层次结构的XML文件要素，调整文件中的分析模式。从软件实际结构要素进行描述分析，拓展网络模块的需求信息提取标准。根据软件网络信息模型，确定网络节点和定义形式[5]。按照节点、类型、权值等进行要素分析，调整网络模块结构的存储数据操作。
3.2 宏观拓扑操作模块分析
按照宏观拓扑模块的信息要素，分析拓扑数据值、特性偏差率、统计分析模块三个标准内容。拓扑模块分析中，需要对软件模块的网络节点进行调整，分析平均节点、标准结构值等。对于特性偏差率统计模块中的问题，需要结合实际的偏差率水平进行统计分析，确定网络特性偏差率。统计计算结构数据中的特征，按照构造统计分析模块，确定节点辐射圈下的软件复杂特性，分析检测中存在的缺陷[6]。综合模块辐射的基本概述概念，统计分析各个阶段的节点要素，对内、对外辐射度量进行计算分析，确定计算系统的平均辐射量和圈比值，构造完备的度量参数值[7]。
3.3 设计模块的信息分析
设计模块信息应用中，需要根据相关的对象软件，调整设计模块的应用。按照数据统计和分析标准，确定模块的主要功能。软件网絡的设计匹配和分析，对软件应用的规律操作。
3.4 关键问题思路的解决分析
源代码解析工具的利用中，需要根据软件相关领域要素，实施开源的文档工具分析。从软件的源代码解析入手，将结构特征进行文件数据信息提取，确定XML描述文件中的结构可操作性，方便文件信息的提取和分析。总结逆向工程中的研究思路，从软件可靠性度量入手，借助软件开发的源代码要素，总结布局，结构特征等信息，提取XML数据文件中的软件网络模型。
3.5 双向链路结构下的核心提取作用
为了有效提取软核结构，逆向扩展还原软件基础结构形式。按照每一项收缩操作节点的信息要素，存储信息内容。存储中主要包含两个选择方式，简单的信息存储数据、占用的空间小、节点清晰，可以用户继承数据关心节点的统计分析。逆向扩展操作中，需要根据扩展层次的网络结构，分析可视化操作的速度，受节点信息要素的加载分析影响，调整收缩操作中的内容，对整合存储中的结构复杂度进行判断，调整原始结构内容。这种方法操作较为明显，需要的存储空间大。结合相关方式，需要面向数据信息，确定节点软件的核心提取内容，对每一项操作收缩数据进行软件网络平台结构的整合，备份，满足网络结构的后续可视化操作应用[8]。
3.6 软件的可视化操作应用布局
软件的可视化操作布局中，需要根据可信度的分析平台标准，调整期复杂网络结构关系。使用图形化操作，确定描述的思路和内容。网络结构布局中，需要确定关键的要素和问题，结合软件网络的复杂水平进行分析，调整软件网络中的边具方式和方向，调整不同类型的模型边具。充分考虑面向对象下的软件网络应用，分析其特殊性。从复杂的网络布局算法中，对不同的反应用软件网络模型进行特点分析，结合对象软件结构特点，构建环形树布局。
环形树布局算法分析中，按照提取布局的结构思路，对各个联通的分量生成树，以坐标原点为中心，将所有的树向树根的最小圈层操作，确定生成树的对等层布局节点，最终补充结构下的树边，以获取整个结构的布局操作方式。
充分考虑软件网络的结构特点，结合应用树型算法，对整体对象软件实施模块的布局，提取不同网络下的联通树，对整个网络实施指向性树分析。
3.7 系统功能软件的实现
按照系统总体规范结构布局，对软件网络生成的模块实施服务器操作。充分利用软件信息操作解析，结合抽象软件网络布局模块应用，对客户端进行网络结构信息的可视化操作。调整软阿金开发利用下的便捷性，直观性，可靠操作性，提供完备的软件信息质量特征标准，从实际的软件设计思路中，获取有效地开发指导意见信息内容。
4 大数据时代信息多元化模块的实现（Realization of information diversification module in the era of big data）
面对众多行业发展规模形式，需要明确获取客户成本和流失率比例关系。重视精准获取下的数据模式，以解决问题，分析问题为目标，基于大数据信息的用户行业发展平台，从用户数据信息统计入手，逐步优化企业营销策略发展形势，实施精细化运营管理。在项目模式测试分析中，需要以证实准确的网络信息用户平台为基础，获取用户数据信息，挖掘信息利用率。
模块信息领域分析中，需要依据文件、图片、视频等信息资源，以获取大数据下的用户信息模式，及时调整、精确纠正信息统计思路为标准。对企业实施数据信息的融合提升，挖掘其中的隐藏类信息，分析直接制约企业发展的策略形式。按照市场规范和扩宽形式，分析客户群体类型。企业需要明确主流方式下的企业归属思路，通过百度信息、统计模块要素分析，实施统计模块的分配。制定完备的大数据信息模块分析平台，通过全文信息搜索的总结规划，确定标准定义。按照预埋服务器操作方式，分析其中存在的风险。按照数据信息渠道进行转换、调整、留存、增项，实施多维度的交叉信息分析，更好的挖掘潜在的信息规律，对信息数据进行准确的预测判断。通过图文、图表等形式，充分展现企业实际决策发展的需求价值。
4.1 存在的问题描述分析
依据市场调查的结构，对传统企业的复杂网络模式中开发存在的普遍问题进行分析。对于性能问题，需要明确用户的日常体验规范过程标准，网络页码的增量，信息增值数据标准等。传统企业开发网络系统中，需要确定数据处理分析的潜在规则，分析信息过程中可能消耗大量服务器性能的原因，结合系统性能可能存在的损耗量水平进行判断[9]。通过获取大量客户，分析其成本问题，结合传统网络网页开发处理的数据信息，判断消耗一定成本开发的过程。按照三方服务统计数功能的模块量，逐步调整企业开发网络页码的获取值，分析获取技术，确定优化思路。
4.2 信息数据模块设计理念分析
用户信息数据平台设计中，需要严格遵照MVC数据理念，结合数据统计分析的各个网络测试基础，结合用户群体的访问量水平，为用户提供必要的决策实施方案。操作简单、数据精准、符合个性化服务思路。按照系统实际的搜索要素，实施全文检索分析，逐步提高网站信息下的效率查询分析流程。对于数据量较大的统计而言，需要根据各类数据报表，实施导出统计，精准下载的方式，确定多维度下细分的时间和空间。按照新增、留存、活跃等操作方式，以大量数据分析精确标准为基础，提供反向检测标签分析思路，逐步减少数据的错误量，以获取决策标准。按照网站管理的实际情况，提供标准类平台应用模块。
4.3 数据信息的实现
按照复杂网络信息大规模软件的操作，调整用户网络模块的操作形式。从用户行为入手，调整数据下的系统接收端内容。按照接收器的算法要领，对数据进行筛选和过滤，调整有效数据存储入数据仓库内。根据数據仓库的信息接收端，分析系统用户的实际活跃度。按照终端数据分析，地域判断，确定大数据用户的分析算法标准。按照用户在网络中的浏览加权行为，对其进行全局评分对比判断，对计算后的结构趋向进行分析，分析用户是否留存，是否满足数据分析的计算展示标准。将所有的结果反馈到用户，确定数据量对系统检索的影响速度和关系。采取全先生护具检索方法分析，从根本源头确定检索的效率和相关问题。通过数据反馈到系统页面上，以准确的用户实时操作，确定实际的使用标准和规范操作，以有效地解决用户数据的迭代信息传输过程，分析其中存在的错误问题，实时准确的设计开发验证。通过标签归属算法分析，检查数据确定正确行使，以保证统计数据的完整有效性。
4.4 系统设计总流程布局分析
按照调查网络信息的各类数据，结合数据平台的实际需求，总结设计思路，确定设计平台的规范要点。调整总结意见、思路、规范等文档要领。总结系统数据分析中，需要确定系统设计层的体系结构。对表示层、浏览层、功能层等进行应用层的扩展，确定网络服务器的应用，完善数据层服务操作流程。
依据系统模块进行划分，确定各个模块的实际功能和相关联系。在设计后的数据库平台中，需要明确数据库信息表。通过编程和调试，结合前端页面的设计思路，以实现后端功能开发要领，完成前后数据信息的交互，最终确定移动端的页面可实现性操作。计算机数据测试中，需要根据不同浏览器、不同分辨率信息进行可用性数据测试分析。确定项目规范部署的空间，按照结构要素，调整不同设备下的测试关系，修正测试下的BUG内容。按照调试修改的源代码，结合测试关系和结果要素，分析修正程序中可能存在的不足之处。
5 大数据信息B值要素模块总体规范设计分析（Overall specification design analysis of big data information B value element module）
5.1 设计原理分析
按照B值的数据检测要领，结合B值检测方式，确定在线检测装配下预留采集的接口。其中包含人工接口、无线传输接口。按照不同的接口方式，采集数据信息，确定最终的生产调度数据内容。通过B值趋势预测分析，调整最终的预警分析要领。B值运行分析中，通过日常生产检修的录入，按照台账基础要领，对原始数据信息进行对比分析，构建完备的数据库，针对施工操作设计的波形图，分析其发展趋势变化。
5.2 B值模块设定下的效果分析
B值数据模块下，利用曲线对比分析方法，从传统的数据处理中，结合预警趋势进行同步。充分利用模块平台的滑轮记录。检修补偿。制定复合B值补偿检修的思路，将补偿装配达到B值的预警范围。充分利用高设计值标准，通过颜色区分。按照B值年数据对比图，确定接触王露检修的规划。按照同年、同月、同段下的补偿装配置数据，利用波形图数据，指导分析数据异常锚点内容，确定补偿关系，认定B值测定调试的合理性。这是符合B值数据设定关系下的效果分析的，为复杂网络信息的大规模软件操作提供完备的设计思路。
6 结论（Conclusion）
综上所述，复杂网络信息下，面对可靠可信的度量操作系统方式，需要中式设计软件的可靠性操作，结合信息平台度量应用，提供多维软件度量体系思路。从软件网络信息的宏观拓扑结构入手，调整微观结构和技术结构形式，对软件进行可靠性参数分析，确定符合实际操作的度量方式和标准，确定需求平台的应用。按照度量操作平台，对综合体下的结构设计思路、功能模块进行设计应用，拓展平台下的关键重点要素。在度量信息平台操作中，对软件的源代码进行直观的解析，根据本文定义的软件思路和网络模式，提取软件系统的结构特征标准。注重可视化操作。充分直观的了解软件网络的结构模式，理解掌握大规模软件的复杂度，分析对软件质量的影响关系，为软件的后续开发提供完备的维护指导思路。
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作者：郝强
可重构穿戴计算机软件论文 篇2：
可穿戴式计算机与无线网络技术要点分析
摘 要：可穿戴式计算机是一种新型计算机，能够通过无线网络技术，将使用者与计算机连接在一起，其技术要点包括了芯片技术、操作系统、传感器、人机交互、上下文感知计算技术以及无线自组网技术。在可穿戴式计算机中，运用的无线网络技术包括了WiFi，IRDA，RFID，ZigBee，UWB，GPS/北斗，蓝牙等不同技术，根据工作环境、使用要求、工作频率等不同需求，选择不同的技术组成可穿戴式设备，使该项技术广泛应用于各个领域。文章对可穿戴式计算机与无线网络技术要点进行了分析。
关键词：可穿戴式计算机；无线网络技术；技术要点
可穿戴技术是一种新型智能技术，广泛运用于很多智能设备中，它为配件与服装提供了计算能力与感知能力，能够在连接计算机、多媒体、无线传播、传感器等技术的基础上，通过可穿戴智能装备，穿戴到人身上，实现人机交互。而人们要真正运用可穿戴计算机技术为人类信息活动提供方便，必须解决一些技术要点问题。
1 可穿戴式计算机
可穿戴式计算机具有移动性、持续工作性、无线网络通信、低功耗、解放双手、与使用者融为一体、传感技术、多样性等特点[1]。可穿戴計算机是以人机合一为主要设计理念的一种个人移动计算机技术，有机结合了芯片、操作系统、传感器、显示技术、存储技术以及电池等各种技术，便于穿戴，用户访问更便利，在工业、国防、医疗、教育、科研等领域都有广泛应用。
2 可穿戴式计算机的技术要点
2.1 芯片
可穿戴式计算机采取芯片作为计算中心是其技术发展趋势，将调度中心、计算中心集中到一个体积小、功耗低且质量轻的芯片中，完成所需业务的调度与计算，包括处理器、内存、存储器以及控制电路等部分[2]。在集中处理大规模数据时，可以在中央处理器外配置协处理器，为中央处理器分担计算压力。芯片的选择需要根据业务需求、工作频率、成本进行合理的选择。可穿戴式计算机的发展对芯片提出了更高的技术要求，低功耗、高集成度是主要要求，因此，芯片技术也有不同发展方向：通过删除非必要功能制造新架构以降低功耗[3]；通过设计、后期封装与制造提升芯片集成度；通过专设的低功耗处理器对应用场景中的传感信息进行处理等技术。
2.2 操作系统
嵌入式操作系统开发是可穿戴式计算机技术的主要技术之一，可穿戴计算机的存储空间受到较大限制，操作系统需要有较高的专用度与实时性，通过实时技术、微内核技术组成的嵌入式操作系统，能够为可穿戴式计算机提供强大的多外设处理能力。
2.3 无线自组网技术
无线自组网即基于一组具有无线收发功能的移动主机所组成的网络系统，是不需要确定基础设施、不需要集中控制技术所支持的临时性的自治网络。无线自组网能够在任意时间，经无线信道将各节点连接为一个任意形式网状的拓扑结构，这些节点是通信终端与路由器的结合，因此被称为自组织网络。网络中任意节点都可通过任意方式实现动态连接，并且进行自动重组，有很强的稳定性。
2.4 上下文感知计算技术
上下文感知计算技术是可穿戴计算机与生俱来的技术，可穿戴式计算机通过各类传感器、信息系统、配置设定获取上下文，将传感器技术与分类识别算法技术相结合，就构成了上下文感知计算系统。
2.5 传感器技术
传感器是可穿戴式计算机获取上下文信息的硬件系统，是一种小体积、小功耗、低质量、高可靠性、易集成和高稳定性的传感器，主要分为运动感知、环境感知、生物感知三大类。运动感知类主要感知用户运动状态及睡眠状态；环境感知类主要用于监测所需要的环境参数，为用户出行及种类生产生活活动提供指导；生物感知主要用于感知种类生理参数。多传感器数据融合是当前可穿戴式计算机的必然发展趋势。这种技术主要是由多个传感器甚至多类传感器信息处理系统针对特定问题作出信息处理的技术，是按照时序对所获取的各个传感器上下文信息，运用一定规则进行自动化分析及优化综合，以作出特定决策和完成任务而采取的一种数据处理技术。
2.6 人机交互技术
人机交互技术能够使可穿戴式计算机和用户之间进行便捷的通讯，是一种无形的交互，能够让用户随时随地随意获取信息。可穿戴式计算机的人机交互技术是以减少双手占用时间，提升控制灵活度，达到人机合一为目的的。因此，人机交互技术的研发始终是可穿戴式计算机的技术要点。从当前已经市场化的可穿戴式计算机人机交互技术来看，主要包括：身体数据感知、肢体动作探测、眼动追踪、实物交互、语音输入、肌肉生物电、环境数据监测等输入方式；声音、显示屏、头戴式投影、环境投影、内置灯泡、振动和温度等肢体感知信号、其他平台界面显示等信息输出方式。
3 无线网络技术
可穿戴式技术机要实现无线短距离信息传输需要通过无线网络技术将用户、计算机、其他移动设备之间的数据连接起来。这类技术主要包括WiFi，IRDA，RFID，ZigBee，UWB，GPS/北斗，蓝牙等。
3.1 蓝牙技术
蓝牙技术由于其成本低、功耗低、辐射低、抗干扰能力强、安全性高、组网灵活等方式，是短距离无线通信技术的主要技术。蓝牙用户在进入新地点后，其蓝牙设备就能对周围蓝牙设备进行自动查找，并实现通信，同时主动获取附近的各类服务。蓝牙是由微微网作为一个单位，由两个以上拥有同一个频道的蓝牙单元设备装置组成一个微微网，由一个蓝牙单元作为主单元，其余单元则作为从单元，每一个微微网可以拥有8个左右的蓝牙单元。蓝牙设备之间处于平等地位，任何一个蓝牙设备要和其他用户进行无线通信，都能够发起呼叫连接，通信结束后，呼叫连接就会解散，具有很高的灵活性。
3.2 WiFi技术
WiFi技术能够实现高速率传输，并且有很好的移动性，通过无线信号，可穿戴式计算机能够进行各种多媒体信息传输，传输范围超过100 m以上，同时能够将用户和网络相连接，用户可以接收到无线上网服务。
3.3 IRDA技术
红外数据协议（Infrared Data Association，IRDA）能够使移动设备和计算机进行快捷的无线通信，拥有红外接口的其他设备，也能够实现数据传输。红外技术需要对接才能进行无线通信，安全性较高，但传输距离很短，也只能进行点对点传输，需要通信设备之间不能有障碍，也很难实现扩展，因此，红外技术在可穿戴设备上的应用范围很狭窄。
3.4 RFID技术
射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是一种自动识别技术，能够在不接触目标的前提下同时识别多目标，具有读写速度快、存储空间大、工作距離远、环境适应性强、穿透性好、外形多样化、组网灵活、成本低、安全性高等优势。通过标签等应答器、读写器及应用系统组成一个RFID系统，通过空间视频信号进行双向无线信息传输。可穿戴计算机运用RFID标签作为无线通信模式，利用RFID读写器为网络节点，就能够自由组建一个无线通信网络，与其他无线网络技术进行互补。由于RFID标签是由天线与芯片组成，在可穿戴条件下，天线会出现弯曲形迹，从而影响其功能，因此，在实际应用中，需要对天线技术进行改进，使其能够适用于可穿戴式计算机的无线通信模块构造。
3.5 ZigBee技术
ZigBee技术是在IEEE802.15.4协议基础上发展而来的短距离、低功耗无线网络技术，该技术成本低、通信距离近、功耗低、网络节点大、自组织强，在自动控制等领域有很强的适用性。但由于ZigBee技术通信范围较为狭窄、功率较低，因此，更适用于数据流量较小的通信业务，可以用于遥测遥控、医疗护理、工业自动化、家庭自动化、农业自动化、汽车自动化等领域。
3.6 UWB技术
超宽带（Ultra Wide Band，UWB）技术是基于MB-OFDM协议发展而来，其通信机制是一种超帧结构，根据这一协议，UWB网络中各节点都是平等的，不存在协调控制功能的节点，是一个完全的分布式网络结构。各节点也不配置中心协调器，因此，要实现各节点的信息交互，就需要先进行协调，通过各节点依次进行一种信标帧广播完成协调。这种技术是一种高速率、短距离无线通信方式，其工作频率为非工业科学医疗（Industrial Scientific Medical，ISM）公共频段，有很宽的传输宽带，抗干扰能力极强，并且能够满足高速传输需求。
3.7 GPS/北斗
GPS/北斗是可穿戴式计算机产品发展需求的反映，随着可穿戴式计算机功能的发展，定位成为人们日常需求之一。在可穿戴式计算机中添加GPS/北斗传感器，增加其定位功能，由时钟信号或者串口线连接可穿戴计算机，就能够实现无线串行通信。
4 结语
可穿戴式计算机为当前市场提供了丰富多样的可穿戴设备，广泛应用于各个领域，为人们的日常生活、工业生产、医疗卫生等提供了极大的便利。围绕可穿戴式计算机及其无线网络通信技术的各项技术开发也在不断发展，使可穿戴式计算机具备了更为丰富的功能、更灵活的组网结构及更可靠的服务，使其市场前景更为广阔。
[参考文献]
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[3]耿海龙.动态可重构穿戴计算机软件平台设计与实现[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2013.
作者：张海娟 李显娜
可重构穿戴计算机软件论文 篇3：
4D打印的发展现状与应用前景
4D打印使用的是一种能够自动变形的材料，只需特定条件（如温度、湿度等），不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。“智能材料”是4D打印的关键。简单地说，4D打印就是用来描述合成物进行自我改变和适应环境的过程，在三维的物体上附加的第4个维度，就是时间。
一、4D打印技术问世，放在水里“自我组装”
2013年2月25日，在美国加州举办的TED 2013大会上，来自美国麻省理工学院（MIT）的建筑师，设计师和计算机科学家斯凯拉·蒂比茨（Skylar Tibbits）展示了4D打印技术（图1）。这项技术由麻省理工学院自组装实验室和3D打印公司stratasys合作开发。而斯凯拉·蒂比茨也被公认为是4D打印的发明者。
蒂比茨展示的4D打印过程就像是拥有自我意识的机器人，科学家通过软件完成建模和设定时间后，变形材料会在指定时间自动变形成所需要的形状。在他展示的视频中，一根多串的PVC复合材料管在水中完成了自动变形，如图2所示。
蒂比茨认为，4D打印让快速建模有了根本性的转变。与3D打印的预先建模、扫描、然后使用物料成形不同，4D打印直接将设计内置到物料当中，简化了从“设计理念”到“实物”的造物过程。让物体如机器般自动创造，不需要连接任何复杂的机电设备。
二、4D打印技术经典案例
尽管在2013年美国麻省理工学院已经展示出了一个关于4D打印技术的实验，但该技术当时并未引起太大关注。一直到2014年10月8日，美国《外交》双月刊发表了一篇名为《准备迎接4D打印革命》的文章，才让很多国家政府层面开始关注4D打印技术，尤其是以美国为首的发达国家，着手在军事、医学等领域探索4D打印技及其在这些领域中的应用。
2015年，佐治亚理工学院（GIT）和新加坡技术大学也推出了4D打印的研究成果，只需单一种类的刺激（比如热量），就能实现三维物体的自我折叠。使用智能形状记忆聚合物（SMPs）制成的4D平面在放入热水中自动变形为一个自锁立方体的过程。
形状记忆高聚物（SMPs）是一种有名的智能材料。这种材料的特点就是可以在外界作用下变为其他形状，之后在加热等条件的刺激下还能变回原始形状。在上面的过程中，热水就是单一的热源，而立方体的各个部位则是由对热量反应不同的SMPs通过3D打印技术制成的。所以它们可以按照时间顺序先后运动，在不发生相互阻挡的情况下最终自折叠成既定的3D实体。
这种全新的4D技术可以用于制造那些需要方便运输的物体。它们最初的形态可能就如同上面的实验品一樣是一个平面，需要使用时只要施加合适的刺激就会自动转化为3D形态。便携式庇护所，支架一类的移动式医疗设备，简单的机械，以及互动玩具都可以是它的应用项目。
同样是2015年，耶路撒冷希伯来大学卡萨利应用化学中心利用光固化成型（SLA）技术实现了SMPs材料的4D打印。这项成果能够实现结构的整体运动，而不是特定部位运动。打印的模型在室温中如同蜡一样，通过热枪提高其熔融温度后就能弯曲或重新塑形。如果要固定住改变的形状，只需将其放入冷水降低熔融温度即可。之后再次加热，形状记忆就会启动，从而令其恢复原始形态。为了将这项技术应用到柔性电子产品中，就需要将SMPs整合到导电材料中以触发移动。目前，研究者们已经用导电的银质纳米墨水打印出了一块扁平的电路。它能够在电压的作用下实现自动开合。研究者表示这样的技术能够运用于制造柔性机器人，微创医疗设备，传感器以及可穿戴电子产品。
2016年1月，哈佛大学宣布开发出微观4D打印结构，这种新型4D结构使用一种“水凝胶墨水”，该墨水是从一种含有木纤维的特殊水凝胶复合材料中提炼萃取的。由于使用了专门的材料预测模型，该结构会在遇水后逐渐膨胀、变硬，直至完全变形为预编程的形状。这种在外部刺激下就能自动变形为预设形态的能力在智能织物、柔性电子产品、生物医疗用品和组织工程等方面都有重大的应用价值。
瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）更是把4D打印提升到新的高度：他们与计算实验室（EDCL）在2017年5月展示了一种全新的4D打印结构（图3），最后形成的四面体结构可以承受一定质量。这些4D打印结构是他们使用一款多材料3D打印机制造的。其中，白色部分的材料是一种刚性聚合物，黑色部分的材料则是一种弹性聚合物。这种弹性聚合物受热会发生形变，而这正是这些结构变形的关键所在。相关负责人表示，这种新型4D打印结构最大的应用领域是航空航天。不过，它也可用到其他方面，比如通风系统、阀门开关，以及医用支架。
2017年6月，美国乔治亚理工学院（GT）展示了一种全新的4D打印结构（图4），使用了4D打印的常用材料——一种形状记忆聚合物。此材料可以被编程，所以研究人员才能控制由它制成的支柱按顺序展开。与其他4D打印结构相比，他们的结构有个很大的不同，就是本身的类型并非普通结构，而是张拉整体式结构。这种结构由美国著名建筑师富勒提出，特点是质轻却强韧，以及能最大限度利用材料和截面的特性，从而使用尽量少的材料造出超大跨度建筑。
这种4D打印结构可以用于太空建设。具体来说就是让尺寸较大的航天器结构（比如天线）可以先被压缩，进入太空后再借助热刺激（比如阳光）展开。这样一来，将它们发射上天就会容易许多。
三、4D打印的应用前景
4D打印是在3D打印基础上的改进和完善，具有巨大的应用前景。从4D打印相关的研究成果来看，其比较有应用前景的领域分为3类：军事、生物医疗和文创领域。
1.军事
4D打印的智能材料能够感知外界的变化，从而实现与周围环境相适应的效果。美国陆军部已投入大量资金研发“自适应伪装作战服”，主要是从3个方面进行研发，分别是隐身功能、防弹功能和自适应功能。隐身功能能够使作战服在不同的环境下变化颜色，从而实现伪装效果；防弹功能能够根据外力的大小调节软硬度，保护士兵的人身安全；自适应功能能够使得服装根据外界温度的变化调节其特性，比如厚度、透气性等，使得穿着更加舒适。
4D打印同样能够应用于大型军用装备上。在打印的过程中，大型装备件呈压缩或折叠装，运输到目的地后能展开成完全体。这样能够大大减少打印件的部件数量，降低成本。根据相关报道，利用3D打印技术制造的大型军用装备已经获得了突破，但是运输到目的地后仍然需要花费人力和物力进行组装。而利用4D打印技术制造的部件免去了人工组装步骤，能够自动组装为成品。
2.生物医疗
生物医疗将是4D打印大显身手的主战场。因为伴随着纳米技术与数字化智能技术研发的深入，4D打印将能够进入人体内非常细微的空间进行工作。心脏支架就是4D打印的一种，可通过血液循环系统注射入4D打印的智能材料，其到达心脏指定部位后自我组装成支架。这样就不再需要给病人做开胸手术，减少了病人的痛苦。
加拿大Alberta大学的Ingenuity实验室于2017年12月宣布利用3D打印技术制造出了一种叶子形状的全新4D打印结构（图5），由天然蛋白质和水凝胶材料组成。这片4D打印的叶子能对不同的环境和材料做出物理反应，是用一种由银纳米颗粒、碳纳米管和蛋白质膜混合而成的特殊树脂打印的。当浸入水中并暴露在紫外光下时，这种材料就会与水反应，将水分子分解产生氢气。研究人员认为，这项研究最终能够实现3D打印真正可植入的人体器官。换言之，4D打印的水凝胶叶片标志着3D生物打印的器官发展的重要成就。
4D打印同样可用于癌症治疗。牛津大學圣安东尼学院荣誉学者纳伊夫·鲁赞曾声称，借助4D打印技术，研究人员能够利用DNA链制造出对抗癌症的纳米机器人。如果能够实现纳米尺度下的操作，4D打印将在医疗领域做出巨大的成就。
3.文创
4D打印技术的发明人蒂比茨领头研发了一种可以主动变形的鞋子，这种鞋子采用的是一种半透明、质轻、高度可塑的材料，可给予鞋子极致的美感。制作这种变形鞋的材料名叫“主动织物”，是通过以不同的层厚和在拉伸的织物上进行模式编程使用3D打印塑料制成的。一旦摆脱力的束缚，这种织物就会“跳起来”或发生重构，然后变形为预编程的形状。因此，这种4D打印鞋可以根据人类的脚进行重构（图6），自动精确契合人的脚型。
美国设计公司Nervous System在2015年展示了一种利用4D打印技术制作的连衣裙Kinematics Dress（图7）。连衣裙是由3 316个铰链连接的2 279个独特的三角形面板组成的复杂结构，三角形与连接点之间的拉力，可随人体形态变化，即使变胖或变瘦，连衣裙也不会不合身。
通过计算机软件，连衣裙的数字化模型被折叠成一个更小的形状，然后打印出来的是压缩的形态。当人们把裙子从打印机上拿下来后，它就会自动恢复预设的形状。4D打印的优点，一方面是能将形状挤压成它们最小的布局并利用3D打印技术制造出来，这样能够最大化利用打印空间；另外一方面是其打印的物体可以根据不同的需求进行自我变化，这些是传统制造和3D打印技术无法比拟的。
4D打印在时装领域的应用将改变当前服装的格局，比如未来的时装店将不再展示时装，也不再需要库存，而是一台人体3D扫描仪加一台3D打印机，用户可以根据自己的风格与偏好从计算机中选择相应的模板，系统将自动设计并生成相应款式的时装。
四、结语
3D打印方兴未艾，4D打印也受到了社会各界的关注。尽管目前的4D打印技术大多都处于早期研发阶段，但却已展现出了潜在的应用价值。限制4D打印发展的瓶颈主要是智能材料缺少，打印机规模小等问题，但是从3D打印技术30年的发展历程来看，完全有理由相信这些技术难点将被攻破，4D打印技术将成为一种全新的智能制造方式。
作者：刘屹环 朱丽