證據(jù)：Science上PK美國Carbon的“容積3D打印技術(shù)”的10個(gè)抄襲質(zhì)疑點(diǎn)

2019年2月。南極熊介紹了來自Science的“容積3D打印”論文，其3D打印速度比美國carbon的CLIP技術(shù)還要快。此后收到國內(nèi)相關(guān)專利發(fā)明人吳翔針對這篇論文涉嫌抄襲的揭發(fā)。當(dāng)時(shí)南極熊已經(jīng)把涉及事端的文獻(xiàn)進(jìn)行列舉（詳見《《Science》革命性高速“容積3D打印技術(shù)”，被中國人質(zhì)疑抄襲自己專利》）。
△Science的“容積3D打印”技術(shù)思路效果圖：在一個(gè)裝著光敏樹脂的杯子，使用投影儀進(jìn)行照射，杯子旋轉(zhuǎn)，里面就3D打印出來一座思想者雕像。

△吳翔使用早在2015年申請的“采用投影運(yùn)算和反投影方法的成像和成型方法”專利，做出來的實(shí)際打印效果：在口紅內(nèi)部，3D打印了一個(gè)螺旋。

2019年3月，吳翔向南極熊表示，他正在向美國的學(xué)術(shù)誠信辦公室（前提是涉案論文獲美國政府資助）、Science期刊、伯克利大學(xué)、美國勞倫斯利佛摩國家實(shí)驗(yàn)室，逐個(gè)提交舉報(bào)信。詳細(xì)列出對比。作為公共事件，這些內(nèi)容也向公眾宣布。以期多方團(tuán)體相互監(jiān)督，杜絕暗中評審。

涉案論文能夠被看作兩個(gè)部分，一部分與吳翔的專利重疊，另一部分似乎是專利文獻(xiàn)中未有寫到的，然而卻是實(shí)際生產(chǎn)中早已運(yùn)用的現(xiàn)有知識和技術(shù)。造成論文能夠通過Science評審以及造成新聞報(bào)道轟動(dòng)效應(yīng)的內(nèi)容，就是吳翔的在先發(fā)明內(nèi)容。

下文來自吳翔的論述整理，他一一列舉了Science“容積3D打印技術(shù)”的10個(gè)抄襲質(zhì)疑點(diǎn)。

質(zhì)疑點(diǎn)
專利的摘要及說明書中多處已經(jīng)包含：
方法類似于計(jì)算機(jī)斷層成像（CT）技術(shù)中投影數(shù)據(jù)采集和反投影重建方法。計(jì)算機(jī)斷層成像（CT）技術(shù)完成的是現(xiàn)實(shí)對象的投影數(shù)據(jù)采集和數(shù)字化的斷層圖像重建，將實(shí)物轉(zhuǎn)化到虛擬數(shù)據(jù)。[本發(fā)明]用投影運(yùn)算取代投影數(shù)據(jù)采集，用現(xiàn)實(shí)的反投影方法取代數(shù)字化的反投影重建方法，將虛擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到實(shí)物或?qū)嵪瘛?br /> （關(guān)于摘要原文中沒有“本發(fā)明”三個(gè)字，是因?yàn)槌鯇弳T行使職權(quán)，為申請人刪掉的）
The method is similar to a projection data collection and back projection reconstruction method in the computed tomography (CT) technology. The achievement of the computed tomography (CT) technology is the projection data collection of real objects and reconstruction of digitized tomographic images, so as to convert the real objects into virtual data. Projection data collection is replaced with projection operation, the digitized back projection reconstruction method is replaced with the real back projection method, so as to convert virtual data into real objects or real images.

涉案論文后來包含：
Our process was inspired by the image reconstruction procedures of Computed Tomography (CT)...
我們的處理受到計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）圖像重建過程的啟發(fā)……
CAL is a physical implemenation of the back-projection algorithm used in CT reconstruction...
CAL是CT重建中反投影算法的物理實(shí)現(xiàn)……
（CAL是論文中自定義的名字，代指作者認(rèn)為他們開發(fā)的方法。論文包括了敘述CT技術(shù)中物理投影數(shù)據(jù)采集的虛擬實(shí)現(xiàn)。）

以上，已經(jīng)是最外圍的簡短陳述。對于已知技術(shù)術(shù)語的同領(lǐng)域技術(shù)人員，只見摘要文字就能看出發(fā)明方法的最重要部分。然而，涉案論文確實(shí)與發(fā)明專利重疊了。


質(zhì)疑點(diǎn)
專利的說明書已經(jīng)包含：
現(xiàn)有涉及光固化的快速成型技術(shù)有 SLA技術(shù)、 DLP技術(shù)。它們都以逐層曝光， 層層疊加的方法實(shí)現(xiàn)快速成型。本發(fā)明使用光，但不限于光固化。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多層同時(shí)曝光，也能用作逐層曝光。
The existing rapid prototyping technologies involving light curing include SLA technology and DLP technology. They all realize rapid prototyping by exposing layer by layer and stacking layer by layer. The present invention uses light, but is not limited to light curing. The invention realizes multi-layer simultaneous exposure and can also be used as layer-by-layer exposure.

涉案論文后來包含：
Current AM processes create 3D geometries through repeated one- or two-deimensional unit operations. Such layer-by-layer approaches limit throughput, degrade surface quality, constrain geometric capabilities, increase post-processing requirments, and may cause anisotropy of mechanical performance. A manufacturing technique capable of simultaneously fabricting all points within an arbitrary three-dimensional geometry would provide a different strategy to address these issues and complement existing AM methods.
當(dāng)前的增材制造流程通過重復(fù)的一維或二維單元操作創(chuàng)建三維幾何圖形。這種逐層的方法會(huì)限制吞吐量，降低表面質(zhì)量，限制幾何性能，增加后處理要求，并可能導(dǎo)致機(jī)械性能的各向異性。一種能夠同時(shí)制造任意三維幾何中所有點(diǎn)的制造技術(shù)（指論文的CAL技術(shù)）將提供一種不同的策略來解決這些問題并補(bǔ)充現(xiàn)有的增材制造方法。

質(zhì)疑點(diǎn)
專利的說明書已經(jīng)包含：
當(dāng)光固化樹脂的某一局部吸收光超過閾值吋，這一局部出現(xiàn)固化。整體上，固化區(qū)域的形狀與虛擬三維物體的形狀對應(yīng)。實(shí)現(xiàn)了從虛擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到實(shí)物。
When a part of the light-cured resin absorbs light beyond the threshold, this part solidifies. On the whole, the shape of the solidified region corresponds to the shape of the virtual three-dimensional object. It realizes the transformation from virtual data to physical objects.


涉案論文后來包含：
We developed a method, Computed Axial Lithography(CAL), that allowed us to synthesize arbitrary geometries volumetrically through photopolymeriazation.
我們開發(fā)了一種方法，即計(jì)算軸向光刻（CAL），它允許我們通過光聚合以體積方式合成任意幾何圖形。
The CAL manufacturing system we developed selectively solidifies a photosensitive liquid within a contained volume.
我們開發(fā)的CAL制造系統(tǒng)可選擇性地將光敏液體固化在一定體積內(nèi)。

質(zhì)疑點(diǎn)
專利的說明書已經(jīng)包含：
出于計(jì)算方法提供的便利，能夠形成一個(gè)扇形區(qū)域的數(shù)據(jù)，也能夠形成一個(gè)錐形區(qū)域（錐形區(qū)域含柱形區(qū)域和扇形區(qū)域）的數(shù)據(jù)。在很多位置放置"虛擬光源"，收集很多方向扇形區(qū)域或錐形區(qū)域的數(shù)據(jù)。收集 的方向既能夠遍布全周角，也能夠遍布全空間角。扇形區(qū)域、錐形區(qū)域包含二 維圖形圖像、三維物體。這些扇形區(qū)域或錐形區(qū)域的數(shù)據(jù)就是投影運(yùn)算結(jié)果。
根據(jù)投影運(yùn)算得到的各個(gè)方向的投影值調(diào)制光束。把調(diào)制后的光束投射到成型物質(zhì)。實(shí)際空間中每一條光束與虛擬空間中計(jì)算結(jié)果表示的光束一一對應(yīng)。
（句中的“很多”不明確，這個(gè)問題點(diǎn)已經(jīng)提交修改，改為“多于一個(gè)”。在此，認(rèn)真的熊友請幫忙找其它缺陷。）
Due to the calculation method, the data of a sectoral region can be formed, and the data of a pyramidal region (pyramidal region contains columnar region and sectoral region) can also be formed. Place a "virtual light source" in many locations to collect data from sector or pyramid regions in many directions. The direction of collection can be distributed in the whole circumference angle, can also in the whole space angle. Sector region or pyramid region contain two-dimensional graphics or three-dimensional objects. The data of these sectors or pyramidals are the result of projection operation.

The beam is modulated according to the projection values of each direction obtained by projection operation. The modulated beam is projected into the forming material. Each beam in real space corresponds to the beam in virtual space.

涉案論文后來包含：
We delivered light energy to the material volume as a set of two-dimensional images. Each image projection propagates through the material from a different angle. The superposition of exposures from multiple angles results in a three-dimensional energy dose sufficient to solidify the material in the desired geometry.
我們把光能以一組二維圖像的形式傳遞給材料體。每個(gè)圖像投影從不同的角度通過材質(zhì)。從多個(gè)角度疊加曝光會(huì)產(chǎn)生三維能量劑量，足以使材料凝固在所需的幾何形狀中。

質(zhì)疑點(diǎn)
專利說明書已經(jīng)包含：
把光固化樹脂盛放于壁面光滑的透明圓玻璃杯中，置于旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。杯中心與旋轉(zhuǎn)中心重合。利用投影儀，將光水平投射到玻璃杯中。
The light-cured resin is placed in a transparent round glass cup with smooth wall and on a rotating table. The center of the cup coincides with the center of rotation. The projector is used to project light horizontally into the cup.
投影圖案受計(jì)算機(jī)控制，并且與旋轉(zhuǎn)同步。投影圖案即是運(yùn)算得出的錐形區(qū)域的數(shù)據(jù)。
The projection pattern is controlled by computer and synchronized with rotation. The projection pattern is the data of the pyramidal region obtained by operation.


涉案論文后來包含：

We designed a physical system in order to fabricate 3D parts. We  used a digital video projector to output our computed intensity-modualted projections, which we time-sequenced to the rotatin rate of the uncured photopolymer precursor material.
我們設(shè)計(jì)了一個(gè)物理系統(tǒng)來制作三維零件。我們使用數(shù)字視頻投影機(jī)輸出我們計(jì)算的強(qiáng)度調(diào)制投影，我們按照吻合旋轉(zhuǎn)速率的時(shí)間順序?qū)⑵漭敵龅轿垂袒�的光敏材料�?br />
質(zhì)疑點(diǎn)
專利說明書已經(jīng)包含：
在反投影方法中將要提到濾波運(yùn)算和加權(quán)運(yùn)算。雖然計(jì)算機(jī)斷層成像（CT) 技術(shù)的濾波運(yùn)算容易被劃分到反投影方法中，但是本發(fā)明的濾波運(yùn)算和加權(quán)運(yùn)算需在計(jì)算部件中進(jìn)行，屬于投影運(yùn)算的可選運(yùn)算。
The filtering and weighting operations will be mentioned in the back projection method. Although the filtering operation of computed tomography (CT) technology can be easily divided into back-projection methods, the filtering operation and weighting operation of the present invention need to be carried out in the computing unit and belong to the optional operation of projection operation.

涉案論文后來包含：
In other words, back-projecting the analytical inverse of the exponential Radon exactly produced the target geometry. We expressed the inverse through the filtered back-projection formula.
也就是說，將指數(shù)Radon的解析逆反投影回來，就得到了目標(biāo)的幾何形狀。我們通過濾波反投影公式來表示這個(gè)逆運(yùn)算。

質(zhì)疑點(diǎn)
對于論文中的第一個(gè)“重大”的公式（1），按照論文標(biāo)注的字母含義如下。公式采用極坐標(biāo)系統(tǒng)，原點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)中心。

涉案論文把目標(biāo)物體看作按照z軸分層。每一層里，所有點(diǎn)都將被遍歷到。當(dāng)前被計(jì)算的r點(diǎn)將會(huì)固化或者保持液態(tài)，由閾值函數(shù)I{}指示。吸收的光能超過一定量Dc就會(huì)變成固體。吸收光能的系數(shù)與樹脂吸收光的系數(shù)alpha成正比，與裝置旋轉(zhuǎn)的速度ohm成反比�？偟奈�收是繞著圓周做了完整的一圈疊加出來的。每個(gè)角度的微小區(qū)間內(nèi)，來自一幅畫面的投射光線照在樹脂上。一幅畫面意味著z軸方向的各層都已包含在內(nèi)。

請看，只要把公式和注解的字母抹去（保留常說的z軸），就是照搬發(fā)明方法的又一次不完整的再次陳述：

涉案論文把目標(biāo)物體看作按照z軸分層。每一層里，所有點(diǎn)都將被遍歷到。當(dāng)前被計(jì)算的點(diǎn)將會(huì)固化或者保持液態(tài)，由閾值函數(shù)指示。吸收的光能超過一定量就會(huì)變成固體。吸收光能的系數(shù)與樹脂吸收光的系數(shù)成正比，與裝置旋轉(zhuǎn)的速度成反比�？偟奈�收是繞著圓周做了完整的一圈疊加出來的。每個(gè)角度的微小區(qū)間內(nèi)，來自一幅畫面的投射光線照在樹脂上。一幅畫面意味著z軸方向的各層都已包含在內(nèi)。

質(zhì)疑點(diǎn)
涉案論文所述的加入了傅里葉變換的運(yùn)算，屬于CT領(lǐng)域的濾波反投影運(yùn)算，是諸多濾波反投影算法的基本內(nèi)容，已是課本知識，沒有創(chuàng)新點(diǎn)。在各國學(xué)術(shù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫（包括專利數(shù)據(jù)庫）中檢索 filtered back-projection, Fourier transform, CT 等等關(guān)鍵字�？梢娨淮蠖褜９�濾波反投影算法的創(chuàng)新。發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)包括把濾波反投影用在3D打印。涉案論文后來復(fù)制了前述創(chuàng)新點(diǎn)。

質(zhì)疑點(diǎn)
一個(gè)普遍應(yīng)用于3D視覺行業(yè)的渲染算法Ray Tracing（光線追蹤）。一個(gè)簡化版不強(qiáng)調(diào)折射反射的算法Ray Casting（光線投影）。兩種算法均能做到發(fā)明所需的圖像效果。

以光線追蹤為例子，人通過平面顯示器觀察虛擬場景。顯示器上每一像素點(diǎn)，對應(yīng)了從像素點(diǎn)到觀察點(diǎn)的光線。假想這束光線反向延伸回到虛擬場景中去。光線曾經(jīng)經(jīng)過場景中的物體反射、折射、吸收、增強(qiáng)等等改變，最終延伸到虛擬光源。在每條光路上的所有參數(shù)（應(yīng)用中考慮有限的幾個(gè)主要參數(shù)）均獲得后，就能計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的顏色值/亮度值。虛擬光線的發(fā)出點(diǎn)在虛擬場景中，經(jīng)過平面顯示器成為了實(shí)際光線為人所見。
在發(fā)明的3D打印方法中，真實(shí)場景需要一個(gè)投影光源。這個(gè)投影光源能夠投射圖像。這個(gè)圖像就是從虛擬場景中運(yùn)算得來的。它反映了光線被虛擬物體吸收掉的能量。同時(shí)還參考了光線經(jīng)過介質(zhì)的折射效果。這個(gè)圖像完全地等效于經(jīng)過以下運(yùn)算然后黑白反轉(zhuǎn)的圖像。

把投影光源替換為觀察點(diǎn)，光線從無窮遠(yuǎn)的均勻平面出發(fā)，穿過虛擬物體被吸收，最終到達(dá)顯示平面留下圖像�；蛘甙淹队肮庠刺鎿Q為均勻光源，光線從均勻光源出發(fā)，穿過虛擬物體被吸收，最終到達(dá)顯示平面留下圖像。

值得一提，不同于常見渲染方法的面繪制，這里應(yīng)用了體繪制。體繪制也是現(xiàn)有技術(shù)方法。涉案論文的生成圖像的方法，其實(shí)就是光線追蹤/光線投影的根本方法。早已產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

質(zhì)疑點(diǎn)
專利說明書已經(jīng)包含：
還可以不采用透明圓玻璃杯，而在光照區(qū)域內(nèi)提供一個(gè)旋轉(zhuǎn)柄。光照的同時(shí)向旋轉(zhuǎn)柄澆淋光固化樹脂。
It can also provide a rotating handle in the illuminated region instead of using a transparent round glass. At the same time, the light curing resin is poured on the rotating handle.
為了適合半透明的成型物質(zhì)以及避開已成型部分的遮擋，在投影運(yùn)算中加入加權(quán)運(yùn)算，再將投影運(yùn)算結(jié)果用于快速成型。
In order to be suitable for translucent forming materials and avoid the occlusion of formed parts, weighted operation is added to the projection operation, and then the projection results are used for rapid prototyping.

涉案論文后來包含：
CAL is well suited for printing material around a complex, pre-existing 3D structure.
CAL非常適合在復(fù)雜的、預(yù)先存在的3D結(jié)構(gòu)周圍打印材料。
We synthesized a polymeric handle onto a metal screwdriver shaft to demonstratie this ability to synthesize a custom geometry onto an existing mass-manufactured part.
我們在一個(gè)金屬螺絲刀軸上合成了一個(gè)聚合物手柄，以證明在現(xiàn)有的批量生產(chǎn)零件上合成自定義幾何圖形的能力。

涉案論文拆解了澆淋動(dòng)作和旋轉(zhuǎn)柄，把旋轉(zhuǎn)柄泡在容器中。論文認(rèn)為解決了包圍中心遮擋物3D打印的問題。仍然是專利文獻(xiàn)明確記載的部分。


另外，細(xì)心的熊友也看出來，特殊情況下，在360度圓周內(nèi)每一對相差180度的投影畫面正好是左右翻轉(zhuǎn)的，因此計(jì)算和存儲(chǔ)中能夠省略這些數(shù)據(jù)量，也能夠省略一部分光照。專利的修改中提到這些內(nèi)容也比涉案論文早。有關(guān)專利修改不允許超范圍的問題，不是此次抄襲案關(guān)心的問題。最原始文檔已經(jīng)有過記載“投向成型物質(zhì)的光束可以布滿全周角或全空間角，也可以未布滿全周角或全空間角”。

暫時(shí)，容易發(fā)現(xiàn)的質(zhì)疑點(diǎn)就有十個(gè)。

對于創(chuàng)造性部分，就應(yīng)當(dāng)用合法渠道保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)。Science若對此事無動(dòng)于衷甚至偏袒，則Science就違背自己的學(xué)術(shù)宗旨。

----------------------------------------------

另外，一些讀者針對吳翔是否能夠做出實(shí)物抱有懷疑。吳翔是這么說的：

我們個(gè)人制做原型機(jī)，應(yīng)用的材料簡單，卻不是潛在發(fā)展企業(yè)推卸責(zé)任的理由。應(yīng)該由大企業(yè)繼續(xù)優(yōu)化這個(gè)創(chuàng)新發(fā)明。我們自己做的，是利用筆記本電腦、辦公投影儀和電子愛好者常見的單片機(jī)加步進(jìn)電機(jī)等等零件組裝出來的。你瞧，這么多年，沒有一家看得起這項(xiàng)發(fā)明。突然就被老外抄襲了吧。我們申請專利天經(jīng)地義，創(chuàng)意部分才是必要技術(shù)特征。能夠說，現(xiàn)在任何人復(fù)制一臺(tái)用于研究都很容易。這部分是公開的。有研究單位和企業(yè)加入就是好事了。專利不限制研究。發(fā)個(gè)視頻，你看了你也會(huì)。

吳翔制作的視頻

• https://v.qq.com/x/page/y0844hevw83.html
• https://v.qq.com/x/page/t0844jebxao.html