复杂精巧的立体结构，能够像魔术般从一张平板中轻松展开，而完成这一切仅需简单的一拉。

这并非科幻场景，而是美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）的研究人员开发出的创新设计方法，使得复杂的3D结构仅需单次拉动绳索，即可从完全平坦的二维构型转变为预设的立体形态。

这项技术的核心在于智能算法，它能将用户指定的3D模型自动优化，“展平”成一个由众多带铰链的相互连接板块构成的二维模板，进而计算出一条最优绳索路径，确保以最小摩擦力一次性平滑驱动整个结构成形。全过程高度简洁且完全可逆：松开绳索，结构便恢复为平板，极大方便了存储与运输。

此研究的广泛应用前景覆盖了从医疗急救到太空探索的多个领域。在灾害现场，它能用于快速部署临时野战医院或可展开的医疗支具；在日用领域，可设计出能扁平包装、使用时迅速成形的自行车头盔；在尖端领域，它还能为开发可进入狭窄空间的折叠机器人，或为未来火星栖息地提供可由机器人自动展开的模块化居所提供解决方案。

这种“尺度无关”的特性，使其原理既能用于设计微小的体内医疗装置，也能用于建造可现场展开的大型建筑框架。

此研究的灵感巧妙融合了古老艺术与现代计算。团队从日本“切纸”（Kirigami）艺术中汲取灵感，将3D形状分解为四边形板块网格，并通过铰链设计创造出独特的“拉胀”机械结构，即在拉伸时变厚，压缩时变薄，从而实现稳健变形。

算法的智能化关键体现在两步：首先确定驱动所需的最少关键提升点，随后规划出连接这些点的最短、摩擦最小的路径。

论文第一作者是MIT电气工程与计算机科学（EECS）研究生Akib Zaman。他表示这项研究使终端用户的操作变得极其简单，只需输入设计，算法会处理其余所有事情，用户随后按方案制造即可。 制造本身也极具灵活性，例如可使用多材料3D打印技术，一次性集成打印出刚性板块和柔性铰链。

研究人员面临的最大的挑战之一，是如何精确模拟绳索路径与通道内的摩擦力。通过物理模型实验和对经典物理学方程的回顾应用，他们最终成功将问题构建为一个可求解的优化模型。

研究团队已将这套自动算法集成至一个交互式用户界面中，允许用户直观地进行设计与优化。目前，利用该方法已成功制造出个性化医疗夹板、冰屋状便携结构，以及一把全尺寸可展开椅子在内的多种原型。

未来，研究人员计划沿微观与宏观两个方向深入探索。一是研究可用于体内医疗的微型可部署装置；二是解决大型建筑应用的工程挑战，如确定最佳材料强度与驱动组件规格。他们希望开发出完全自主的“自展开”机制，无需任何外部人力或机器人干预。

科研关联留学专业解读

从原理创新到系统实现的前沿探索，在MIT并非孤立的事件。这项研究在本质上是高度跨学科的机械工程问题。它虽然出自计算机科学与人工智能实验室，但其核心创新在于物理结构的设计、驱动与优化。

MIT工程学院（School of Engineering）是全球工程教育与研究领域的领导者，许多世界最具变革性的发现与创新在此成形。工程学院致力于培养下一代工程领袖，推进基础与应用知识的发展，并通过致力于解决人类最紧迫挑战的创新，服务于美国乃至全世界。

工程学院由杰出学者、发明家和创新者组成的社群，引领了历史上一些最具变革性的发现与技术突破。其教育跨越学科与行业界限，使学生掌握引领广泛职业生涯的技能与思维方式。通过严谨的实践学习方法，学生既能精通所在领域的基础知识，也能探索其前沿。

工程学院下设10个学术系和一系列跨学科研究生项目，为学生提供专业培训和有意义的研究经历。

具体的学术系分别为：航空航天工程系；生物工程系；化学工程系；土木与环境工程系；电气工程与计算机科学系；材料科学与工程系；机械工程系；核科学与工程系；数据、系统与社会研究所；医学工程与科学研究所。

机械工程系（Department of Mechanical Engineering）致力于推进以机械工程为核心物理系统的设计、基本原理与实现。通过将机械工程核心领域与新兴前沿、跨学科学习相统一，该系重点探索新知识，创造创新技术，并培养能够帮助解决社会所面临重大挑战的未来领导者。

机械工程系的研究生和本科项目已连续多年被《美国新闻与世界报道》排名为机械工程专业第一名。系内的教师是各自领域世界知名的专家，并获得了工程领域的最高荣誉，确保学生在机械工程核心原理方面拥有坚实的基础。

同时，机械工程系注重实践性，将深度分析与实践经验相结合，赋予学生唯有通过创造才能获得的理解力与敏捷性。学生可以使用尖端的工具、机械和软件，从而获得进行发现、推导理论和方法，以及设计新产品的机会。

机械工程系围绕新前沿领域进行尖端研究。研究领域包括：力学；设计与制造；控制、仪器与机器人学；能源科学与工程；海洋科学与工程；生物工程；微纳米工程。

机械工程硕士Master of Science in Mechanical Engineering (SMME)属于研究型项目，学制2年左右。学生必须完成至少72个学分的课程学习，其中至少3门是机械工程系开设的12学分研究生课程，1门数学课和1篇论文。

机械工程系共开设了9个研究生学位课程，机械工程硕士作为其中之一，课程的可选范围涵盖领域十分广泛。根据细分领域，可选的12学分研究生课程具体为：

动态学与声学：动力学；非线性动力学与湍流；非线性动力学与波；波传播；声学与传感。固体力学与材料：固体材料力学；连续介质力学；结构力学等。计算工程：统计、计算与应用；建模与仿真导论；偏微分方程数值方法；材料计算力学等。系统动力学与控制：机器人学导论；随机系统；高级仪器与测量；机器人学等。流体力学与燃烧：海洋流体动力学；海洋航行器设计原理；流体力学；数值流体力学等。MEMS与纳米技术：纳米工程基础。热力学：一般热力学；高级热力学。

传热与传质：热过程的建模与近似；高级传热与传质；辐射传递等。能源与动力系统：先进能量转换基础；内燃机；船舶动力与推进；可持续能源等。海洋工程与声学：环境海洋声学；海洋生物声学与地声学；时间序列分析与系统辨识等。船舶工程：船舶工程原理；系统工程与船舶设计；船舶设计原理；潜艇结构声学等。光学：生物与医学用光学显微镜与光谱学；光学工程；光子材料。设计：工程系统设计；工程系统开发；机电一体化；仿生机器人学等。生物工程：医疗设备与植入体设计；组织工程与器官再生；细胞神经生理学与计算等。制造：制造工艺与系统；能源、材料与制造；制造系统导论；供应链；过程数据分析等。

机械工程硕士招收的大多数新生，拥有机械工程或海洋工程学位，但是录取标准在此方面并无严格限制，具有其他工程分支或科学背景的优秀学生也可申请。

机械工程硕士要求申请人具备一定的先修课程和背景。对大多数机械工程核心学科（固体力学、动力学、流体力学、热力学、传热学、材料学、控制、设计与制造）达到本科水平的掌握程度，并熟悉基本电路和电磁场理论。

机械工程硕士常规申请要求：

（1）申请截止时间：12月15日。

（2）申请文书及材料：简历；目的陈述；成绩单；至少3封推荐信。

（3）标化考试要求：IELTS总分最低要求7.0分；TOEFL-iBT总分最低要求100分。必须提交GRE。

完成机械工程硕士的学习，将掌握解决复杂硬件与系统问题的核心语言和能力。该硕士专业的许多毕业生投身于科技创新的最前沿，在特斯拉、SpaceX、波士顿动力等公司，将所学的动力学、控制和设计知识应用于电动汽车、可重复使用火箭或先进机器人的研发。

在苹果、Meta等消费电子巨头，毕业生将有机会参与下一代智能设备、AR/VR硬件的精密设计与制造。还可迈向交叉学科领域，如在医疗科技公司参与手术机器人、可植入医疗器械的研发，或在新能源企业专注于高效动力系统、储能技术和清洁能源装备的设计优化。

在应对全球能源转型与可持续发展挑战的大背景下，该硕士专业的毕业生在清洁能源（如风电、太阳能、储能系统）、高效动力装置，以及绿色制造领域也备受青睐。

此外，MIT浓厚的创业氛围和课程中蕴含的产品思维与系统观，也催生了许多毕业生走向创业或技术领导岗位。这让他们有能力作为核心工程师，也能胜任需要统筹技术、商业与团队的项目负责人或产品经理角色。