Překvapivé Lekce Od přírodních inženýrů

Je úžasné být zde na konferenci věnované „Inspired by Nature“ – dokážete si představit. A také jsem nadšená, že jsem v sekci předehry. Všimli jste si, že tato sekce je předehra? Protože mám možnost mluvit o jednom z mých oblíbených tvorů, kterým je potápka západní. Nežil jsi, dokud jsi neviděl ty chlapy tančit námluvy. Byl jsem na Bowman Lake v Glacier National Park, což je dlouhé, hubené jezero s jakýmisi horami vzhůru nohama, a já a můj partner máme veslařskou mušli. A tak jsme veslovali a jeden z těch potápek západních přišel. A co pro svůj námluvní tanec udělají je, že jdou spolu, oni dva, ti dva kamarádi, a začnou utíkat pod vodou. Pádlují stále rychleji a rychleji, dokud nejdou tak rychle, že se doslova zvednou z vody a stojí vzpřímeně, jakoby pádlovali po hladině. A jeden z těchto potápek přišel, když jsme veslili. A tak jsme v lebce a pohybujeme se opravdu, opravdu rychle. A tahle Potápka si nás, myslím, tak nějak spletla s vyhlídkou a začala vedle nás běhat podél vody v námluvním tanci -- míle daleko. Zastavilo by se, a pak začalo, a pak se zastavilo a pak začalo. Teď je to předehra. (Smích)

1:46 V tu chvíli jsem se dostal tak blízko ke změně druhu. Je zřejmé, že život nás může něco naučit v sekci zábavy. Život nás má hodně naučit. Ale o čem bych dnes chtěl mluvit, je to, co nás život může naučit v technice a designu. Co se stalo od doby, kdy kniha vyšla – kniha byla hlavně o výzkumu v oblasti biomimikry – a od té doby se stalo to, že architekti, designéři, inženýři – lidé, kteří tvoří náš svět – začali volat a říkat, chceme, aby biolog seděl u návrhářského stolu, aby nám pomohl v reálném čase získat inspiraci. Nebo – a to je pro mě ta zábavná část – chceme, abyste nás vzali do světa přírody. Přijdeme s designovou výzvou a najdeme šampiony adaptérů v přírodním světě, kteří by nás mohli inspirovat.

2:40Takže toto je obrázek z cesty na Galapágy, kterou jsme podnikli s některými inženýry na čištění odpadních vod; čistí odpadní vody. A někteří z nich byli velmi odolní vůči tomu, aby tam byli. Nejprve nám řekli, víte, biomimikry už děláme. K čištění vody používáme bakterie. A my jsme řekli, no, to není tak úplně inspirace přírodou. To je biologické zpracování, víte; to je bio-asistovaná technologie: používání organismu k čištění odpadních vod je stará, stará technologie zvaná „domestikace“. To je naučit se něco, naučit se myšlenku z organismu a pak ji aplikovat. A tak to stále nedostávali.

3:27 Tak jsme šli na procházku po pláži a já řekl: No, dej mi jeden ze svých velkých problémů. Dejte mi designovou výzvu, udržitelnost, zpomalovač, který vám brání být udržitelný. A řekli usazování vodního kamene, což je hromadění minerálů uvnitř potrubí. A oni řekli, víte, co se stane, je, že se minerál – stejně jako u vás doma – hromadí minerál. A pak se otvor uzavře a my musíme propláchnout potrubí toxiny, nebo je musíme vykopat. Takže kdybychom měli nějaký způsob, jak zastavit to škálování - a tak jsem sebral nějaké mušle na pláži. A zeptal jsem se jich, co je to škálování? Co je uvnitř vašich trubek? A oni řekli, uhličitan vápenatý. A řekl jsem, to je ono; toto je uhličitan vápenatý.

4:09 A oni to nevěděli. Nevěděli, že co je lastura, je templátována proteiny a pak ionty z mořské vody krystalizují na místě a vytvářejí lasturu. Takže stejný druh procesu, bez proteinů, se odehrává uvnitř jejich potrubí. Nevěděli. Není to kvůli nedostatku informací; je to nedostatek integrace. Víte, je to silo, lidé v silech. Nevěděli, že se děje to samé. Takže jeden z nich se nad tím zamyslel a řekl: Dobře, dobře, pokud je to jen krystalizace, která se děje automaticky z mořské vody -- samosestavení -- tak proč nemají skořápky nekonečnou velikost? Co zastaví škálování? Proč prostě nejdou dál? A řekl jsem, no, stejným způsobem, jako když vylučují protein a ten zahájí krystalizaci - a pak se všichni nějak naklonili - pustí protein, který krystalizaci zastaví. Doslova přilne k rostoucí ploše krystalu. A ve skutečnosti existuje produkt zvaný TPA, který napodobuje tento protein - stop-protein - a je to způsob šetrný k životnímu prostředí, jak zastavit usazování vodního kamene v potrubí.

5:26 To vše změnilo. Od té doby jste nemohli dostat tyto inženýry zpět do člunu. První den se vydali na túru a bylo to, cvak, cvak, cvak, cvak. O pět minut později byli zpátky v lodi. Jsme hotovi. Víš, viděl jsem ten ostrov. Poté se plazili po celém těle. Šnorchlovali by tak dlouho, dokud bychom je nechali šnorchlovat. Stalo se to, že si uvědomili, že tam venku existují organismy, které již vyřešily problémy, na jejichž řešení strávili svou kariéru.

6:05 Učení se o přírodním světě je jedna věc; učit se z přirozeného světa – to je ten přepínač. To je ten hluboký přepínač. Uvědomili si, že odpovědi na jejich otázky jsou všude; potřebovali jen vyměnit čočky, kterými viděli svět. 3,8 miliardy let testování v terénu. 10 až 30 -- Craig Venter vám pravděpodobně řekne; Myslím, že existuje mnohem více než 30 milionů - dobře přizpůsobených řešení. Důležité pro mě je, že jde o řešení řešená v souvislostech. A kontext je Země – stejný kontext, ve kterém se snažíme řešit naše problémy. Jde tedy o vědomé napodobování génia života. Není to otrocké napodobování – ačkoli se Al snaží upravit účes – není to otrocká mimika; je to převzít principy designu, genialitu přírodního světa a něco se z toho naučit.

7:07Nyní, ve skupině s tolika IT lidmi, musím zmínit to, o čem nebudu mluvit, a to, že váš obor je obor, který se po softwarové stránce naučil od živých věcí obrovské množství. Takže existují počítače, které se chrání, jako imunitní systém, a my se učíme z genové regulace a biologického vývoje. A učíme se z neuronových sítí, genetických algoritmů, evolučních počítačů. To je na straně softwaru. Ale pro mě je zajímavé, že jsme se na to tolik nedívali. Myslím, že tyto stroje opravdu nejsou podle mého odhadu příliš high-tech v tom smyslu, že ve vodě v Silicon Valley jsou desítky a desítky karcinogenů. Hardware tedy není vůbec na šňupacím tabáku, pokud jde o to, co by život nazval úspěchem. Co se tedy můžeme naučit o výrobě – nejen počítačů, ale všeho? Letadlo, kterým jste přišli, auta, sedadla, na kterých sedíte. Jak předěláme svět, který tvoříme, svět vytvořený lidmi? Ještě důležitější je, na co bychom se měli ptát v příštích 10 letech? A existuje spousta skvělých technologií, které život má.

8:25 Jaká je osnova? Tři otázky jsou pro mě klíčové. Jak život dělá věci? To je opak; takhle děláme věci. Říká se tomu heat, beat and treatment – ​​tak tomu říkají materiální vědci. A řeže věci shora, 96 procent odpadu zbylo a pouze 4 procenta produktu. Zahřeješ to; porazíte to vysokými tlaky; používáte chemikálie. OK. Zahřívat, šlehat a ošetřovat.

8:53 Život si to nemůže dovolit. Jak život dělá věci? Jak život z věcí vytěží maximum? To je pyl pelargónie. A jeho tvar je to, co mu dává funkci, že může tak snadno procházet vzduchem. Podívejte se na ten tvar. Život přidává k hmotě informace. Jinými slovy: struktura. Dává mu informace. Přidáním informací do hmoty jí dává funkci, která je jiná než bez této struktury. A za třetí, jak život nechá věci mizet do systémů? Protože život ve skutečnosti neřeší věci; v přírodním světě nejsou žádné věci oddělené od jejich systémů. Opravdu rychlý sylabus. Jak teď čtu víc a víc a sleduji příběh, objevují se v biologických vědách úžasné věci. A zároveň poslouchám spoustu podniků a zjišťuji, jaké jsou jejich velké výzvy. Obě skupiny spolu nemluví. Vůbec.

10:11 Co by ve světě biologie mohlo být v tomto okamžiku užitečné, abychom se dostali přes tento druh evoluční díry, ve které se nacházíme? Pokusím se projít 12, opravdu rychle.

10:23 Pro mě je vzrušující samosestavení. Nyní jste o tom slyšeli z hlediska nanotechnologie. Zpět k té skořepině: skořepina je samoskládající se materiál. Vlevo dole je obrázek perlorodky formující se z mořské vody. Je to vrstvená struktura, která je minerální a pak polymerová, a díky tomu je velmi, velmi pevná. Je dvakrát tvrdší než naše high-tech keramika. Ale co je opravdu zajímavé: na rozdíl od naší keramiky, která je v pecích, se to děje v mořské vodě. Děje se tak blízko, v a blízko těla organismu. Tady Sandia National Labs. Chlápek jménem Jeff Brinker našel způsob, jak si vytvořit vlastní proces kódování. Představte si, že byste mohli vyrábět keramiku při pokojové teplotě pouhým ponořením něčeho do kapaliny, zvednutím z kapaliny a odpařováním se molekuly v kapalině stlačí dohromady, takže se skládají dohromady stejným způsobem, jakým funguje tato krystalizace. Představte si, že tímto způsobem vyrábíte všechny naše tvrdé materiály. Představte si, že nastříkáte prekurzory na fotovoltaický článek, solární článek, na střechu a necháte jej samo sestavit do vrstvené struktury, která sbírá světlo.

11:43 Zde je jeden zajímavý pro svět IT: bio-křemík. Jedná se o rozsivku, která je vyrobena z křemičitanů. A tak křemík, který právě teď vyrábíme – je součástí našeho karcinogenního problému při výrobě našich čipů – je to proces biomineralizace, který je nyní napodobován. Tohle je na UC Santa Barbara. Podívejte se na tyto rozsivky. Toto je z díla Ernsta Haeckela. Představte si, že byste si – a opět, je to templátový proces a tuhne z kapalného procesu – představit, že byste mohli mít takovou strukturu, která vychází při pokojové teplotě. Představte si, že dokážete vyrobit dokonalé čočky. Vlevo je to křehká hvězda; je pokrytý čočkami, o kterých lidé ve společnosti Lucent Technologies zjistili, že nemají žádné zkreslení. Je to jeden z nejvíce nezkreslených objektivů, jaké známe. A je jich mnoho, po celém těle. Zajímavé opět je, že se samosestaví. Žena jménem Joanna Aizenberg z Lucentu se to nyní učí dělat při nízkoteplotním procesu vytváření těchto druhů čoček. Dívá se také na optická vlákna. To je mořská houba, která má optické vlákno. Dole na jeho samém základu je vláknová optika, která ve skutečnosti funguje lépe než ta naše při pohybu světla, ale můžete je svázat do uzlu; jsou neuvěřitelně flexibilní.

13:13 Zde je další velký nápad: CO2 jako surovina. Chlap jménem Geoff Coates z Cornellu si řekl, víte, rostliny nevidí CO2 jako největší jed naší doby. Vidíme to tak. Rostliny jsou zaneprázdněny výrobou dlouhých řetězců škrobů a glukózy z CO2. Našel způsob - našel katalyzátor - a našel způsob, jak vzít CO2 a přeměnit ho na polykarbonáty. Biologicky rozložitelné plasty z CO2 – jak rostlinné.

13:42 Sluneční transformace: ta nejzajímavější. Existují lidé, kteří napodobují zařízení na sběr energie uvnitř purpurové bakterie, lidé z ASU. Ještě zajímavější je, že v poslední době, v posledních několika týdnech, lidé viděli, že existuje enzym zvaný hydrogenáza, který je schopen vyvinout vodík z protonu a elektronů a je schopen pojmout vodík - v podstatě to, co se děje v palivovém článku, v anodě palivového článku a v reverzibilním palivovém článku. V našich palivových článcích to děláme s platinou; život to dělá s velmi, velmi běžným železem. A týmu se nyní podařilo napodobit hydrogenázu žonglující s vodíkem. To je pro palivové články velmi vzrušující – být toho schopen bez platiny.

14:33Síla tvaru: tady je velryba. Viděli jsme, že ploutve této velryby mají na sobě hlízy. A tyto malé hrbolky ve skutečnosti zvyšují účinnost například na okraji letadla - zvyšují účinnost o přibližně 32 procent. Což je úžasná úspora fosilních paliv, pokud bychom to měli dát na okraj křídla. Barva bez pigmentů: tento páv vytváří barvu s tvarem. Světlo prochází skrz, odráží se zpět od vrstev; tomu se říká interference tenkého filmu. Představte si, že byste mohli sami skládat produkty s několika posledními vrstvami, které si hrají se světlem a vytvářejí barvu. Představte si, že byste mohli vytvořit tvar na vnější straně povrchu, takže je samočistící pouze vodou. To dělá list. Vidíte ten obrázek zblízka? To je koule vody a to jsou částečky špíny. A to je detailní obrázek lotosového listu. Existuje společnost, která vyrábí produkt s názvem Lotusan, který napodobuje -- když fasádní barva budovy zaschne, napodobuje hrbolky v samočisticím listu a dešťová voda budovu čistí.

15:47Voda bude naší velkou, velkou výzvou: uhasit žízeň. Zde jsou dva organismy, které přitahují vodu. Ten vlevo je namibijský brouk, který vytahuje vodu z mlhy. Ten napravo je pilulka -- vytahuje vodu ze vzduchu, nepije sladkou vodu. Vytahování vody z Montereyské mlhy a ze zpoceného vzduchu v Atlantě, než se dostane do budovy, jsou klíčové technologie.

16:19 Separační technologie budou nesmírně důležité. Co kdybychom řekli, že už žádná těžba tvrdých hornin? Co kdybychom měli oddělit kovy z odpadních toků, malé množství kovů ve vodě? To je to, co mikrobi dělají; chelatují kovy z vody. Tady v San Franciscu existuje společnost s názvem MR3, která vkládá napodobeniny molekul mikrobů na filtry k těžbě odpadních toků. Zelená chemie je chemie ve vodě. Děláme chemii v organických rozpouštědlech. Toto je obrázek zvlákňovacích trysek vycházejících z pavouka a hedvábí, které se tvoří z pavouka. No není to krásné? Zelená chemie nahrazuje naši průmyslovou chemii knihou receptů přírody. Není to jednoduché, protože život využívá pouze podmnožinu prvků v periodické tabulce. A používáme je všechny, dokonce i ty toxické. Vymyslet elegantní receptury, které by vzaly malou podmnožinu periodické tabulky a vytvořily zázračné materiály, jako je tato buňka, je úkolem zelené chemie.

17:38 Časovaná degradace: obal, který je dobrý, dokud už nechcete, aby byl dobrý, a rozpouští se na povel. To je slávka, kterou můžete najít ve vodách tady venku, a vlákna držící ji na skále jsou načasovaná; přesně ve dvou letech se začnou rozpouštět.

17:55Léčení: to je dobrý. Ten chlapík támhle je tardigrade. Na celém světě je problém s vakcínami, které se k pacientům nedostanou. A důvodem je, že se chlazení nějak rozbije; to, čemu se říká "chladicí řetězec", se přeruší. Chlap jménem Bruce Rosner se podíval na tardigrade - která úplně vyschne, a přesto zůstane naživu měsíce a měsíce a měsíce a je schopná se sama regenerovat. A našel způsob, jak vysušit vakcíny – zabalit je do stejného druhu cukrových kapslí, jako má tardigrade ve svých buňkách – což znamená, že vakcíny již nemusí být chlazeny. Lze je dát do přihrádky, OK. Učení se od organismů. Toto je lekce o vodě -- učení o organismech, které se obejdou bez vody, s cílem vytvořit vakcínu, která vydrží a vydrží a vydrží bez chlazení.

19:02 Nedostanu se do 12. Ale řeknu vám, že nejdůležitější věcí, kromě všech těchto adaptací, je skutečnost, že tyto organismy vymyslely způsob, jak dělat úžasné věci, které dělají, a přitom se starat o místo, které se postará o jejich potomky. Když jsou zapojeni do předehry, přemýšlejí o něčem velmi, velmi důležitém – a to je to, že jejich genetický materiál zůstane za 10 000 generací od nynějška. A to znamená najít způsob, jak dělat to, co dělají, aniž by zničili místo, které se postará o jejich potomky. To je největší designová výzva. Naštěstí existují miliony a miliony géniů, kteří nás chtějí obdarovat svými nejlepšími nápady. Hodně štěstí při rozhovoru s nimi.

20:03 Děkuji.

20:04 (Potlesk)

20:18Chris Anderson: Mluvte o předehře, já -- potřebujeme se dostat na 12, ale opravdu rychle.

20:22Janine Benyus: Opravdu? CA: Ano. Stejně jako, víte, jako 10sekundová verze 10, 11 a 12. Protože my prostě -- vaše snímky jsou tak nádherné a nápady jsou tak velké, nesnesu vás nechat jít dolů, aniž byste viděli 10, 11 a 12.

20:33 JB: OK, dej tohle -- OK, jen tu věc podržím. Dobře, skvělé. Dobře, tak to je ten léčebný. Snímání a reakce: zpětná vazba je obrovská věc. Toto je kobylka. Na kilometru čtverečním jich může být 80 milionů, a přesto se navzájem nesrazí. A přesto máme 3,6 milionu kolizí aut ročně. (Smích) Správně. V Newcastlu je člověk, který přišel na to, že je to velmi velký neuron. A ve skutečnosti zjišťuje, jak vytvořit obvod pro zabránění kolizi založený na tomto velmi velkém neuronu v kobylce.

21:13Toto je obrovské a důležité, číslo 11. A to je rostoucí plodnost. To znamená, víte, zemědělství čisté plodnosti. Měli bychom zvyšovat plodnost. A, ano, dostáváme také jídlo. Protože musíme zvyšovat kapacitu této planety, abychom mohli vytvářet stále více příležitostí pro život. A skutečně to dělají i jiné organismy. V souhrnu to dělají celé ekosystémy: vytvářejí stále více příležitostí pro život. Naše zemědělství udělalo pravý opak. Takže farmaření založené na tom, jak prérie buduje půdu, farmaření založené na tom, jak původní stádo kopytníků ve skutečnosti zvyšuje zdraví oblasti, dokonce i čištění odpadních vod založené na tom, jak močál nejen čistí vodu, ale vytváří neuvěřitelně jiskřivou produktivitu.

22:05Toto je jednoduchý návrh. Myslím tím, že to vypadá jednoduše, protože systém za více než 3,8 miliardy let tohle vyřešil. To znamená, že ty organismy, které nebyly schopny přijít na to, jak vylepšit nebo osladit svá místa, nejsou poblíž, aby nám o tom řekly. To je ten dvanáctý. Život -- a to je ten tajný trik; to je kouzelný trik -- život vytváří podmínky příznivé pro život. Buduje půdu; čistí vzduch; čistí vodu; míchá koktejl plynů, které ty a já potřebujeme k životu. A dělá to uprostřed skvělé předehry a uspokojování jejich potřeb. Takže se to vzájemně nevylučuje. Musíme najít způsob, jak uspokojit naše potřeby, a přitom z tohoto místa udělat Eden.

23:05CA: Janine, děkuji mnohokrát. (Potlesk)