Overraskende Lektioner Fra Naturens ingeniører

Det er en spænding at være her til en konference, der er viet til "Inspired by Nature" - du kan forestille dig. Og jeg er også begejstret for at være i forspilssektionen. Har du bemærket, at dette afsnit er forspil? Fordi jeg kommer til at tale om et af mine yndlingsdyr, som er den vestlige lappedykker. Du har ikke levet, før du har set disse fyre danse deres frieri. Jeg var på Bowman Lake i Glacier National Park, som er en lang, tynd sø med en slags bjerge på hovedet i den, og min partner og jeg har en roskal. Så vi roede, og en af ​​disse vestlige lappedykker kom med. Og det, de gør for deres frieri-dans, er, at de går sammen, de to, de to kammerater, og de begynder at løbe under vandet. De padler hurtigere, og hurtigere og hurtigere, indtil de går så hurtigt, at de bogstaveligt talt løfter sig op af vandet, og de står oprejst, ligesom padler på toppen af ​​vandet. Og en af ​​disse topper kom med, mens vi roede. Så vi er i et kranium, og vi bevæger os virkelig, virkelig hurtigt. Og denne lappedykker, tror jeg, på en måde forvekslede os med en udsigt og begyndte at løbe langs vandet ved siden af ​​os, i en frieridans - i kilometervis. Det ville stoppe, og så starte, og så stoppe og så starte. Nu er det forspil. (Latter)

1:46 Jeg var så tæt på at skifte art i det øjeblik. Det er klart, at livet kan lære os noget i underholdningssektionen. Livet har meget at lære os. Men det, jeg gerne vil tale om i dag, er, hvad livet kan lære os inden for teknologi og design. Hvad der er sket siden bogen udkom -- bogen handlede hovedsageligt om forskning i biomimik -- og hvad der er sket siden da er arkitekter, designere, ingeniører -- mennesker, der skaber vores verden -- er begyndt at ringe og sige, vi vil have en biolog til at sidde ved designbordet for at hjælpe os, i realtid, med at blive inspireret. Eller - og dette er den sjove del for mig - vi vil have dig til at tage os med ud i den naturlige verden. Vi kommer med en designudfordring, og vi finder de bedste adaptere i den naturlige verden, som kan inspirere os.

2:40 Så dette er et billede fra en Galapagos tur, som vi tog med nogle spildevandsrensningsingeniører; de renser spildevand. Og nogle af dem var faktisk meget modstandsdygtige over for at være der. Hvad de sagde til os i starten var, du ved, vi laver allerede biomimik. Vi bruger bakterier til at rense vores vand. Og vi sagde, ja, det er ikke ligefrem at blive inspireret af naturen. Det er bioprocessing, du ved; det er bio-assisteret teknologi: at bruge en organisme til at gøre din spildevandsrensning er en gammel, gammel teknologi kaldet "domesticering". Dette er at lære noget, lære en idé fra en organisme og derefter anvende den. Og så fik de det stadig ikke.

3:27 Så vi gik en tur på stranden, og jeg sagde, jamen, giv mig et af dine store problemer. Giv mig en designudfordring, bæredygtighedsfartbump, som forhindrer dig i at være bæredygtig. Og de sagde skalering, som er opbygningen af ​​mineraler inde i rør. Og de sagde, du ved, hvad der sker er, at mineral - ligesom hjemme hos dig - mineral opbygges. Og så lukker åbningen, og vi skal skylle rørene med giftstoffer, eller også må vi grave dem op. Så hvis vi havde en måde at stoppe denne skalering på -- og så jeg samlede nogle skaller op på stranden. Og jeg spurgte dem, hvad er skalering? Hvad er der inde i dine rør? Og de sagde, calciumcarbonat. Og jeg sagde, det er hvad det her er; dette er calciumcarbonat.

4:09Og det vidste de ikke. De vidste ikke, at hvad en muslingeskal er, den er skabelon af proteiner, og så krystalliserer ioner fra havvandet på plads for at skabe en skal. Så den samme slags proces, uden proteinerne, sker på indersiden af ​​deres rør. De vidste det ikke. Dette er ikke på grund af mangel på information; det er mangel på integration. Du ved, det er en silo, folk i siloer. De vidste ikke, at det samme skete. Så en af ​​dem tænkte over det og sagde, OK, jamen, hvis dette bare er krystallisering, der sker automatisk ud af havvand -- selvsamling -- hvorfor er skaller så ikke uendelige i størrelse? Hvad stopper skaleringen? Hvorfor bliver de ikke bare ved? Og jeg sagde, ja, på samme måde som de udstråler et protein, og det starter krystalliseringen - og så lænede de sig alle sammen - de gav slip på et protein, der stopper krystalliseringen. Det klæber bogstaveligt talt til krystallens voksende ansigt. Og faktisk er der et produkt kaldet TPA, der har efterlignet det protein - det stop-protein - og det er en miljøvenlig måde at stoppe afkalkning i rør.

5:26 Det ændrede alt. Fra da af kunne du ikke få disse ingeniører tilbage i båden. Den første dag tog de en vandretur, og det var, klik, klik, klik, klik. Fem minutter senere var de tilbage i båden. Vi er færdige. Du ved, jeg har set den ø. Herefter kravlede de over det hele. De ville snorkle så længe vi lod dem snorkle. Det, der var sket, var, at de indså, at der var organismer derude, som allerede havde løst de problemer, som de havde brugt deres karriere på at prøve at løse.

6:05 At lære om den naturlige verden er én ting; lære af den naturlige verden -- det er skiftet. Det er det dybe skifte. Det, de indså, var, at svarene på deres spørgsmål er overalt; de skulle bare skifte de linser, som de så verden med. 3,8 milliarder års feltforsøg. 10 til 30 -- Craig Venter vil sikkert fortælle dig; Jeg tror, ​​der er meget mere end 30 millioner -- veltilpassede løsninger. Det vigtige for mig er, at det er løsninger løst i sammenhæng. Og konteksten er Jorden - den samme kontekst, som vi forsøger at løse vores problemer i. Så det er den bevidste efterligning af livets genialitet. Det er ikke slavisk efterligning - selvom Al forsøger at få frisuren i gang - det er ikke en slavisk mimik; det tager designprincipperne, naturens genialitet og lærer noget af det.

7:07 Nu, i en gruppe med så mange it-folk, er jeg nødt til at nævne, hvad jeg ikke vil tale om, og det er, at dit felt er et, der har lært enormt meget af levende ting, på softwaresiden. Så der er computere, der beskytter sig selv, som et immunsystem, og vi lærer af genregulering og biologisk udvikling. Og vi lærer af neurale net, genetiske algoritmer, evolutionær databehandling. Det er på softwaresiden. Men det, der er interessant for mig, er, at vi ikke har set så meget på det her. Jeg mener, disse maskiner er virkelig ikke særlig højteknologiske efter min vurdering i den forstand, at der er snesevis og snesevis af kræftfremkaldende stoffer i vandet i Silicon Valley. Så hardwaren er slet ikke op til snus i forhold til, hvad livet ville kalde en succes. Så hvad kan vi lære om at lave - ikke kun computere, men alt? Flyet du kom ind i, biler, sæderne du sidder på. Hvordan redesigner vi den verden, vi skaber, den menneskeskabte verden? Endnu vigtigere, hvad skal vi spørge om i de næste 10 år? Og der er mange fede teknologier derude, som livet har.

8:25 Hvad er pensum? Tre spørgsmål er nøglen for mig. Hvordan skaber livet tingene? Dette er det modsatte; sådan laver vi tingene. Det kaldes heat, beat and treat -- det er det, materialeforskere kalder det. Og det skærer tingene ned fra toppen, med 96 procent affald tilovers og kun 4 procent produkt. Du varmer det op; du slår det med høje tryk; du bruger kemikalier. OK. Varm, slå og behandle.

8:53Livet har ikke råd til det. Hvordan skaber livet tingene? Hvordan får livet mest ud af tingene? Det er en geranium pollen. Og dens form er det, der giver den den funktion, at den så let kan tumle gennem luften. Se på den form. Livet tilføjer information til materien. Med andre ord: struktur. Det giver den information. Ved at tilføje information til stof giver det en funktion, der er anderledes end uden den struktur. Og for det tredje, hvordan får livet ting til at forsvinde ind i systemer? Fordi livet ikke rigtig handler om ting; der er ingen ting i den naturlige verden, der er adskilt fra deres systemer. Rigtig hurtig pensum. Mens jeg læser mere og mere nu og følger historien, er der nogle fantastiske ting, der kommer op i de biologiske videnskaber. Og samtidig lytter jeg til en masse virksomheder og finder ud af, hvad deres slags store udfordringer er. De to grupper taler ikke sammen. Overhovedet.

10:11 Hvad i verden af ​​biologi kan være nyttigt på dette tidspunkt, for at få os igennem denne slags evolutionære knudehul, som vi er i? Jeg vil prøve at gå igennem 12, virkelig hurtigt.

10:23 En, der er spændende for mig, er selvsamling. Nu har du hørt om dette med hensyn til nanoteknologi. Tilbage til den skal: skallen er et selvsamlende materiale. Nederst til venstre er der et billede af perlemor, der dannes ud af havvand. Det er en lagdelt struktur, der er mineralsk og derefter polymer, og det gør den meget, meget hård. Det er dobbelt så hårdt som vores højteknologiske keramik. Men hvad er virkelig interessant: I modsætning til vores keramik, der er i ovne, sker det i havvand. Det sker nær, i og nær, organismens krop. Dette er Sandia National Labs. En fyr ved navn Jeff Brinker har fundet en måde at få en selvsamlende kodningsproces på. Forestil dig at kunne lave keramik ved stuetemperatur ved blot at dyppe noget i en væske, løfte det ud af væsken og få molekylerne i væsken til at fordampe sammen, så de pusler sammen på samme måde som denne krystallisation virker. Forestil dig at lave alle vores hårde materialer på den måde. Forestil dig at sprøjte forstadierne til en PV-celle, til en solcelle, på et tag og få den til at samle sig selv til en lagdelt struktur, der høster lys.

11:43 Her er en interessant for IT-verdenen: bio-silicium. Dette er en kiselalger, som er lavet af silikater. Og så silicium, som vi laver lige nu -- det er en del af vores kræftfremkaldende problem i fremstillingen af ​​vores chips -- dette er en bio-mineraliseringsproces, der nu efterlignes. Dette er på UC Santa Barbara. Se på disse kiselalger. Dette er fra Ernst Haeckels arbejde. Forestil dig at være i stand til - og igen, det er en skabelonproces, og den størkner ud af en flydende proces - forestil dig at være i stand til at få den slags struktur ud ved stuetemperatur. Forestil dig at kunne lave perfekte linser. Til venstre er dette en sprød stjerne; det er dækket af linser, som folk hos Lucent Technologies har fundet ud af, at de ikke har nogen som helst forvrængning. Det er et af de mest forvrængningsfrie objektiver, vi kender til. Og der er mange af dem, over hele kroppen. Det interessante er igen, at det samler sig selv. En kvinde ved navn Joanna Aizenberg, hos Lucent, lærer nu at gøre dette i en lavtemperaturproces for at skabe den slags linser. Hun kigger også på fiberoptik. Det er en havsvamp, der har en fiberoptik. Nede i bunden af ​​den er der fiberoptik, der faktisk fungerer bedre end vores til at flytte lys, men du kan binde dem i en knude; de er utrolig fleksible.

13:13 Her er en anden stor idé: CO2 som råmateriale. En fyr ved navn Geoff Coates i Cornell sagde til sig selv, du ved, planter ser ikke CO2 som vor tids største gift. Sådan ser vi det. Planter har travlt med at lave lange kæder af stivelse og glukose ud af CO2. Han har fundet en måde -- han har fundet en katalysator -- og han har fundet en måde at tage CO2 og lave det til polycarbonater. Bionedbrydelig plast ud af CO2 - hvor planteagtigt.

13:42Soltransformationer: den mest spændende. Der er mennesker, der efterligner den energi-høstende enhed inde i lilla bakterie, folkene på ASU. Endnu mere interessant, på det seneste, i de sidste par uger, har folk set, at der er et enzym kaldet hydrogenase, der er i stand til at udvikle hydrogen fra protoner og elektroner, og som er i stand til at optage hydrogen - dybest set det, der sker i en brændselscelle, i anoden af ​​en brændselscelle og i en reversibel brændselscelle. I vores brændselsceller gør vi det med platin; livet gør det med et meget, meget almindeligt jern. Og et hold har nu lige været i stand til at efterligne den hydrogen-jonglerende hydrogenase. Det er meget spændende for brændselsceller - at kunne gøre det uden platin.

14:33 Formens kraft: her er en hval. Vi har set, at finnerne på denne hval har tuberkler på sig. Og de små bump øger faktisk effektiviteten i for eksempel kanten af ​​et fly - øger effektiviteten med omkring 32 procent. Hvilket er en fantastisk besparelse på fossilt brændstof, hvis vi bare skulle sætte det på kanten af ​​en vinge. Farve uden pigmenter: denne påfugl skaber farve med form. Lyset kommer igennem, det hopper tilbage fra lagene; det kaldes tyndfilmsinterferens. Forestil dig at kunne samle produkter selv med de sidste par lag, der leger med lyset for at skabe farve. Forestil dig at kunne skabe en form på ydersiden af ​​en overflade, så den er selvrensende med kun vand. Det er, hvad et blad gør. Se det nærbillede? Det er en kugle vand, og det er snavspartikler. Og det er et nærbillede af et lotusblad. Der er et firma, der laver et produkt kaldet Lotusan, som efterligner -- når bygningens facademaling tørrer, efterligner den bumpene i et selvrensende blad, og regnvand renser bygningen.

15:47 Vand bliver vores store, store udfordring: at slukke tørsten. Her er to organismer, der trækker vand. Den til venstre er den namibiske bille, der trækker vand ud af tågen. Den til højre er en pillefejl -- trækker vand ud af luften, drikker ikke frisk vand. At trække vand ud af Monterey-tågen og ud af den svedige luft i Atlanta, før det kommer ind i en bygning, er nøgleteknologier.

16:19 Adskillelsesteknologier bliver ekstremt vigtige. Hvad hvis vi skulle sige, ikke mere hård rock-minedrift? Hvad hvis vi skulle udskille metaller fra affaldsstrømme, små mængder metaller i vand? Det er hvad mikrober gør; de chelaterer metaller ud af vandet. Der er et firma her i San Francisco ved navn MR3, som indlejrer efterligninger af mikrobernes molekyler på filtre for at udvinde affaldsstrømme. Grøn kemi er kemi i vand. Vi laver kemi i organiske opløsningsmidler. Dette er et billede af spindedyserne, der kommer ud af en edderkop, og silken dannes af en edderkop. Er det ikke smukt? Grøn kemi erstatter vores industrielle kemi med naturens opskriftsbog. Det er ikke let, for livet bruger kun en delmængde af grundstofferne i det periodiske system. Og vi bruger dem alle, også de giftige. At finde ud af de elegante opskrifter, der ville tage den lille delmængde af det periodiske system, og skabe mirakelmaterialer som den celle, er opgaven med grøn kemi.

17:38 Tidsbestemt nedbrydning: emballage, der er godt, indtil du ikke vil have det godt længere, og opløses på cue. Det er en musling, du kan finde i farvandet herude, og trådene, der holder den til en sten, er timet; efter præcis to år begynder de at opløses.

17:55 Healing: det her er en god en. Den lille fyr derovre er en tardigrad. Der er et problem med, at vacciner rundt om i verden ikke når frem til patienterne. Og årsagen er, at kølingen på en eller anden måde bliver brudt; det, der kaldes "kølekæden", bliver brudt. En fyr ved navn Bruce Rosner kiggede på tardigraden -- som tørrer helt ud, og alligevel forbliver i live i måneder og måneder og måneder og er i stand til at regenerere sig selv. Og han fandt en måde at udtørre vacciner - indkapsle dem i den samme slags sukkerkapsler, som tardigraden har i sine celler - hvilket betyder, at vacciner ikke længere skal nedkøles. De kan lægges i et handskerum, OK. At lære af organismer. Dette er en session om vand -- at lære om organismer, der kan klare sig uden vand, for at skabe en vaccine, der holder og holder og holder uden nedkøling.

19:02 Jeg kommer ikke til 12. Men det, jeg skal gøre, er at fortælle dig, at det vigtigste, udover alle disse tilpasninger, er det faktum, at disse organismer har fundet ud af en måde at gøre de fantastiske ting, de gør, mens de tager sig af det sted, der kommer til at tage sig af deres afkom. Når de er involveret i forspil, tænker de på noget meget, meget vigtigt - og det er at have deres genetiske materiale tilbage, 10.000 generationer fra nu. Og det betyder at finde en måde at gøre det, de gør, uden at ødelægge det sted, der vil tage sig af deres afkom. Det er den største designudfordring. Heldigvis er der millioner og atter millioner af genier, der er villige til at forære os deres bedste ideer. Held og lykke med at få en snak med dem.

20:03 Tak.

20:04 (Bifald)

20:18 Chris Anderson: Tal om forspil, jeg -- vi skal nå 12, men virkelig hurtigt.

20:22 Janine Benyus: Åh virkelig? CA: Ja. Ligesom, du ved, som 10-sekunders versionen af ​​10, 11 og 12. Fordi vi bare -- dine dias er så flotte, og ideerne er så store, kan jeg ikke holde ud at lade dig gå ned uden at se 10, 11 og 12.

20:33 JB: OK, læg det her -- OK, jeg holder lige den her ting. Okay, fantastisk. OK, så det er den helbredende. Fornemmelse og respons: feedback er en kæmpe ting. Dette er en græshoppe. Der kan være 80 millioner af dem på en kvadratkilometer, og alligevel kolliderer de ikke med hinanden. Og alligevel har vi 3,6 millioner bilkollisioner om året.(Latter) Ja. Der er en person i Newcastle, der har fundet ud af, at det er en meget stor neuron. Og hun er faktisk ved at finde ud af, hvordan man laver et kollisionsundgående kredsløb baseret på denne meget store neuron i græshoppen.

21:13 Dette er en enorm og vigtig en, nummer 11. Og det er den voksende frugtbarhed. Det betyder, du ved, nettofertilitetslandbrug. Vi burde øge fertiliteten. Og åh ja - vi får også mad. Fordi vi er nødt til at øge denne planets kapacitet til at skabe flere og flere muligheder for liv. Og det er faktisk også, hvad andre organismer gør. I ensemble er det, hvad hele økosystemer gør: De skaber flere og flere muligheder for livet. Vores landbrug har gjort det modsatte. Så landbrug baseret på, hvordan en prærie bygger jord, opdræt baseret på, hvordan en indfødt hovdyrbesætning faktisk øger sundheden i området, endda spildevandsbehandling baseret på, hvordan en mose ikke kun renser vandet, men skaber en utrolig funklende produktivitet.

22:05 Dette er den enkle designbrief. Jeg mener, det ser simpelt ud, fordi systemet i løbet af 3,8 milliarder år har løst dette. Det vil sige, at de organismer, der ikke har været i stand til at finde ud af at forbedre eller forsøde deres steder, er ikke til stede for at fortælle os om det. Det er den tolvte. Livet -- og dette er det hemmelige trick; dette er det magiske trick -- livet skaber betingelser, der er befordrende for livet. Det bygger jord; det renser luften; det renser vand; den blander den cocktail af gasser, som du og jeg har brug for for at leve. Og det gør den midt i at have et godt forspil og opfylde deres behov. Så det udelukker ikke hinanden. Vi er nødt til at finde en måde at opfylde vores behov, samtidig med at dette sted bliver et Eden.

23:05CA: Janine, mange tak. (Bifald)