Iznenađujuće Lekcije inženjera Prirode

Uzbuđenje je biti ovdje na konferenciji koja je posvećena "Nadahnuto prirodom" -- možete zamisliti. I također sam oduševljen što sam u odjeljku za predigru. Jeste li primijetili da je ovaj odjeljak predigra? Zato što moram govoriti o jednom od mojih omiljenih stvorenja, a to je zapadni gnjurac. Nisi preživio dok nisi vidio te tipove kako izvode svoj udvarački ples. Bio sam na jezeru Bowman u Nacionalnom parku Glacier, koje je dugačko, mršavo jezero s nekakvim planinama naopako u njemu, a moj partner i ja imamo školjku za veslanje. I tako smo veslali, a naišao je jedan od tih gnjuraca. A ono što rade za svoj ples udvaranja je, idu zajedno, njih dvoje, dva partnera, i počnu trčati pod vodom. Veslaju sve brže, i brže, i brže, sve dok ne krenu toliko brzo da se doslovno izdignu iz vode i stoje uspravno, kao da veslaju na vrhu vode. I jedan od ovih gnjuraca naišao je dok smo veslali. I tako smo u lubanji i krećemo se jako, jako brzo. A ovaj gnjurac, mislim, na neki način nas je zamijenio za perspektivu i počeo trčati duž vode pored nas, u udvaračkom plesu -- miljama. Stao bi, pa krenuo, pa prestao, pa krenuo. Sada je to predigra. (Smijeh)

1:46 Toliko sam se približio promjeni vrste u tom trenutku. Očito nas život može nečemu naučiti u dijelu zabave. Život nas može mnogo toga naučiti. Ali ono o čemu bih danas želio razgovarati jest ono što bi nas život mogao naučiti u tehnologiji i dizajnu. Što se dogodilo otkad je knjiga izašla -- knjiga je uglavnom bila o istraživanju biomimikrije -- a ono što se dogodilo od tada je da su arhitekti, dizajneri, inženjeri -- ljudi koji čine naš svijet -- počeli zvati i govoriti, želimo da biolog sjedi za dizajnerskim stolom kako bi nam pomogao, u stvarnom vremenu, da dobijemo inspiraciju. Ili -- a ovo je za mene zabavni dio -- želimo da nas odvedete u svijet prirode. Doći ćemo s dizajnerskim izazovom i pronaći ćemo najbolje adaptere u prirodnom svijetu, koji bi nas mogli inspirirati.

2:40 Dakle, ovo je slika s putovanja Galapagosom koju smo snimili s nekim inženjerima za pročišćavanje otpadnih voda; pročišćavaju otpadne vode. A neki od njih su zapravo bili vrlo otporni na boravak tamo. Ono što su nam isprva rekli je, znate, mi već radimo biomimikriju. Za čišćenje vode koristimo bakterije. I rekli smo, pa, to nije baš biti inspiriran prirodom. To je bioprocesiranje, znate; to je bio-potpomognuta tehnologija: korištenje organizma za pročišćavanje otpadnih voda je stara, stara tehnologija zvana "pripitomljavanje". Ovo je učenje nečega, učenje ideje, iz organizma i onda to primijeniti. I tako ga još uvijek nisu shvaćali.

3:27 Pa smo otišli u šetnju plažom i rekao sam, dobro, zadaj mi jedan od svojih velikih problema. Daj mi dizajnerski izazov, održivost ubrzanja, to te sprječava da budeš održiv. I rekli su kamenac, što je nakupljanje minerala unutar cijevi. I rekli su, znate što se događa, mineral -- baš kao u vašoj kući -- mineral se nakuplja. A onda se otvor zatvori, i moramo isprati cijevi toksinima, ili ih moramo iskopati. Dakle, kad bismo imali neki način da zaustavimo ovo kamencanje -- i tako sam pokupio neke školjke na plaži. I pitao sam ih, što je skaliranje? Što je unutar tvojih cijevi? I rekli su, kalcijev karbonat. I rekao sam, to je ono što je ovo; ovo je kalcijev karbonat.

4:09 A oni to nisu znali. Nisu znali da je školjka oblikovana proteinima, a zatim se ioni iz morske vode kristaliziraju na mjestu kako bi stvorili školjku. Dakle, ista vrsta procesa, bez proteina, događa se unutar njihovih cijevi. Nisu znali. Ovo nije zbog nedostatka informacija; to je nedostatak integracije. Znate, to je silos, ljudi u silosima. Nisu znali da se isto događa. Pa je jedan od njih razmislio o tome i rekao, OK, dobro, ako je ovo samo kristalizacija koja se automatski događa iz morske vode -- samosastavljanje -- zašto onda školjke nisu beskonačne veličine? Što zaustavlja skaliranje? Zašto jednostavno ne nastave? I rekao sam, pa, na isti način na koji ispuštaju protein i on započinje kristalizaciju -- i onda su se svi nekako nagnuli -- puštaju protein koji zaustavlja kristalizaciju. Doslovno prianja uz rastuću površinu kristala. Zapravo, postoji proizvod koji se zove TPA koji oponaša taj protein -- taj stop-protein -- i to je ekološki prihvatljiv način za zaustavljanje stvaranja kamenca u cijevima.

5:26 To je sve promijenilo. Od tada pa nadalje, te inženjere više niste mogli vratiti u čamac. Prvi dan bi pješačili, a bilo je, klik, klik, klik, klik. Pet minuta kasnije vratili su se u čamac. Gotovi smo. Znaš, vidio sam taj otok. Nakon ovoga su puzali posvuda. Ronili bi onoliko dugo koliko bismo im dopustili da rone. Ono što se dogodilo je da su shvatili da vani postoje organizmi koji su već riješili probleme za koje su oni proveli svoje karijere pokušavajući riješiti.

6:05 Učenje o prirodnom svijetu je jedna stvar; učenje iz prirodnog svijeta -- to je prekidač. To je duboka promjena. Ono što su shvatili jest da su odgovori na njihova pitanja posvuda; samo su trebali promijeniti leće kojima su gledali svijet. 3,8 milijardi godina terenskih ispitivanja. 10 do 30 -- Craig Venter će vam vjerojatno reći; Mislim da postoji puno više od 30 milijuna -- dobro prilagođenih rješenja. Meni je bitno da su to rješenja riješena u kontekstu. A kontekst je Zemlja -- isti kontekst u kojem pokušavamo riješiti naše probleme. Dakle, to je svjesno oponašanje životnog genija. To nije ropsko oponašanje -- iako Al pokušava pokrenuti frizuru -- to nije ropska mimikrija; to je uzimanje principa dizajna, genija prirodnog svijeta i učenje nečega iz toga.

7:07Sada, u grupi s toliko IT ljudi, moram spomenuti ono o čemu neću govoriti, a to je da je vaše polje ono koje je naučilo enormno mnogo od živih bića, na strani softvera. Dakle, postoje računala koja se sama štite, poput imunološkog sustava, a mi učimo iz regulacije gena i biološkog razvoja. A mi učimo iz neuralnih mreža, genetskih algoritama, evolucijskog računalstva. To je na strani softvera. Ali ono što mi je zanimljivo je da ovo nismo toliko gledali. Mislim, ovi strojevi stvarno nisu visokotehnološki po mojoj procjeni u smislu da postoje deseci i deseci kancerogenih tvari u vodi u Silicijskoj dolini. Dakle, hardver uopće nije na visini u smislu onoga što bi život nazvao uspjehom. Dakle, što možemo naučiti o izradi -- ne samo računala, nego svega? Zrakoplov kojim ste došli, automobili, sjedala na kojima sjedite. Kako redizajnirati svijet koji stvaramo, svijet koji su stvorili ljudi? Još važnije, što bismo trebali tražiti u sljedećih 10 godina? A život ima mnogo cool tehnologija.

8:25 Kakav je nastavni plan i program? Za mene su tri pitanja ključna. Kako život stvara stvari? Ovo je suprotno; ovako mi stvaramo stvari. To se zove heat, beat and treat -- tako to zovu znanstvenici za materijale. I kleše stvari s vrha, s 96 posto otpada i samo 4 posto proizvoda. Zagrijete ga; tučeš ga visokim pritiscima; koristite kemikalije. U REDU. Zagrijte, istucite i tretirajte.

8:53 Život si to ne može priuštiti. Kako život stvara stvari? Kako život čini najbolje od stvari? To je pelud geranija. A njegov oblik je ono što mu daje funkciju da se može tako lako prevrtati kroz zrak. Pogledaj taj oblik. Život materiji dodaje informacije. Drugim riječima: struktura. Daje mu informacije. Dodavanjem informacija materiji daje joj funkciju koja je drugačija nego bez te strukture. I treće, kako život čini da stvari nestanu u sustavima? Jer život se zapravo ne bavi stvarima; ne postoje stvari u prirodnom svijetu odvojene od njihovih sustava. Stvarno brz program. Dok čitam sve više i više i pratim priču, postoje neke nevjerojatne stvari koje se pojavljuju u biološkim znanostima. A u isto vrijeme, slušam mnoge tvrtke i otkrivam koji su njihovi veliki izazovi. Dvije grupe ne razgovaraju jedna s drugom. Uopće.

10:11 Što bi u svijetu biologije moglo biti od pomoći u ovom trenutku, da nas provuče kroz ovu vrstu evolucijske rupe u kojoj se nalazimo? Pokušat ću proći kroz 12, vrlo brzo.

10:23 Ono što mi je uzbudljivo je samosastavljanje. Čuli ste za ovo u smislu nanotehnologije. Vratimo se na tu ljusku: ljuska je materijal koji se sam sastavlja. Dolje lijevo nalazi se slika sedefa koji se oblikuje iz morske vode. To je slojevita struktura koja je mineralna pa polimerna, što je čini vrlo, vrlo žilavom. Dvaput je čvršći od naše visokotehnološke keramike. Ali ono što je zaista zanimljivo: za razliku od naše keramike koja je u pećima, to se događa u morskoj vodi. To se događa u blizini, u i blizu tijela organizma. Ovo je Sandia National Labs. Momak po imenu Jeff Brinker pronašao je način da ima proces kodiranja koji se sam sastavlja. Zamislite da možete izraditi keramiku na sobnoj temperaturi jednostavnim uranjanjem nečega u tekućinu, podizanjem iz tekućine i isparavanjem prisiliti molekule u tekućini zajedno, tako da se pile zajedno na isti način kao što radi ova kristalizacija. Zamislite da sve naše tvrde materijale izradimo na taj način. Zamislite raspršivanje prekursora fotonaponskih ćelija, solarnih ćelija, na krov, i dajte da se oni sami sastavljaju u slojevitu strukturu koja skuplja svjetlost.

11:43 Evo jedan zanimljiv za IT svijet: bio-silicij. Ovo je dijatomeja, koja se sastoji od silikata. I tako silicij, koji upravo sada proizvodimo -- dio je našeg kancerogenog problema u proizvodnji naših čipova -- ovo je proces biomineralizacije koji se sada oponaša. Ovo je na UC Santa Barbara. Pogledaj ove dijatomeje. Ovo je iz djela Ernsta Haeckela. Zamislite da ste u mogućnosti -- i, opet, to je šablonski proces, i skrućuje se iz tekućeg procesa -- zamislite da možete imati takvu strukturu koja izlazi na sobnoj temperaturi. Zamislite da možete izraditi savršene leće. S lijeve strane, ovo je krhka zvijezda; prekriven je lećama za koje su ljudi iz Lucent Technologiesa otkrili da nemaju nikakva izobličenja. To je jedan od objektiva bez izobličenja za koje znamo. A ima ih mnogo, po cijelom tijelu. Ono što je opet zanimljivo je da se sam sastavlja. Žena po imenu Joanna Aizenberg iz Lucenta sada uči kako to raditi u procesu niske temperature kako bi stvorila ove vrste leća. Također gleda optička vlakna. To je morska spužva koja ima optičko vlakno. Dolje u samom dnu, postoji optičko vlakno koje zapravo radi bolje od našeg, za pomicanje svjetlosti, ali možete ih vezati u čvor; nevjerojatno su fleksibilni.

13:13 Evo još jedne velike ideje: CO2 kao sirovina. Tip po imenu Geoff Coates iz Cornella rekao je sebi, znate, biljke ne vide CO2 kao najveći otrov našeg vremena. Mi to tako vidimo. Biljke su zauzete stvaranjem dugih lanaca škroba i glukoze, točno, iz CO2. Pronašao je način -- pronašao je katalizator -- i pronašao je način da uzme CO2 i pretvori ga u polikarbonate. Biorazgradiva plastika od CO2 -- kako liči na biljku.

13:42Sunčeve transformacije: one najuzbudljivije. Postoje ljudi koji oponašaju uređaj za sakupljanje energije unutar ljubičaste bakterije, ljudi s ASU-a. Što je još zanimljivije, u zadnje vrijeme, u zadnjih nekoliko tjedana, ljudi su vidjeli da postoji enzim koji se zove hidrogenaza koji je sposoban razviti vodik iz protona i elektrona, i sposoban je uzeti vodik -- u osnovi ono što se događa u gorivnoj ćeliji, u anodi gorive ćelije i u reverzibilnoj gorivnoj ćeliji. U našim gorivim ćelijama to radimo s platinom; život to radi s vrlo, vrlo uobičajenim željezom. A tim je upravo uspio oponašati tu hidrogenazu koja žonglira vodikom. To je vrlo uzbudljivo za gorivne ćelije -- moći to učiniti bez platine.

14:33 Moć oblika: evo kita. Vidjeli smo da peraje ovog kita imaju kvržice. A te male neravnine zapravo povećavaju učinkovitost u, na primjer, rubu aviona -- povećavaju učinkovitost za oko 32 posto. Što je nevjerojatna ušteda fosilnog goriva, ako bismo to samo stavili na rub krila. Boja bez pigmenata: ovaj paun stvara boju s oblikom. Svjetlost prolazi, odbija se od slojeva; zove se interferencija tankog filma. Zamislite da možete sami sastaviti proizvode s nekoliko posljednjih slojeva koji se igraju sa svjetlom kako bi stvorili boju. Zamislite da možete stvoriti oblik na vanjskoj strani površine, tako da se samočisti samo vodom. To je ono što list radi. Vidite li tu sliku izbliza? To je kugla vode, a to su čestice prljavštine. A to je slika lotosovog lista izbliza. Postoji tvrtka koja proizvodi proizvod koji se zove Lotusan, koji oponaša - kada se boja na fasadi zgrade osuši, ona oponaša neravnine u samočistećem listu, a kišnica čisti zgradu.

15:47 Voda će biti naš veliki, veliki izazov: utažiti žeđ. Ovdje su dva organizma koja vuku vodu. Onaj lijevo je namibijska buba koja izvlači vodu iz magle. Onaj desno je buba-tableta -- izvlači vodu iz zraka, ne pije svježu vodu. Izvlačenje vode iz magle u Montereyu i iz znojnog zraka u Atlanti, prije nego što uđe u zgradu, ključne su tehnologije.

16:19 Tehnologije odvajanja bit će iznimno važne. Što ako bismo rekli, nema više rudarenja tvrdih stijena? Što ako bismo odvojili metale iz tokova otpada, male količine metala u vodi? To je ono što mikrobi rade; oni keliraju metale iz vode. Ovdje u San Franciscu postoji tvrtka pod nazivom MR3 koja ugrađuje oponašajuće molekule mikroba na filtre u tokove rudničkog otpada. Zelena kemija je kemija u vodi. Bavimo se kemijom u organskim otapalima. Ovo je slika ušice koja izlazi iz pauka i svile koja se oblikuje iz pauka. Nije li to prekrasno? Zelena kemija zamjenjuje našu industrijsku kemiju knjigom recepata iz prirode. Nije lako, jer život koristi samo podskup elemenata u periodnom sustavu. A koristimo ih sve, čak i one otrovne. Smisliti elegantne recepte koji bi uzeli mali podskup periodnog sustava i stvorili čudesne materijale poput te stanice, zadatak je zelene kemije.

17:38 Vremenska razgradnja: ambalaža koja je dobra sve dok više ne želite da bude dobra, i otapa se na mig. To je dagnja koju možete pronaći u ovdašnjim vodama, a niti koje je drže za stijenu su tempirane; s točno dvije godine počinju se otapati.

17:55 Iscjeljenje: ovo je dobro. Onaj mali tip tamo je tardigrad. Postoji problem s cjepivima diljem svijeta koja ne dolaze do pacijenata. A razlog je taj što se rashladni uređaj nekako pokvari; ono što se zove "hladni lanac" se prekine. Čovjek po imenu Bruce Rosner pogledao je tardigradu -- koja se potpuno osuši, a ipak ostaje živa mjesecima i mjesecima i mjesecima, te se može sama regenerirati. I pronašao je način da osuši cjepiva -- stavi ih u istu vrstu šećernih kapsula koje tardigrad ima u svojim stanicama -- što znači da cjepiva više ne moraju biti u hladnjaku. Mogu se staviti u pretinac za rukavice, OK. Učenje od organizama. Ovo je sesija o vodi -- učenje o organizmima koji mogu bez vode, kako bismo stvorili cjepivo koje traje i traje i traje bez hlađenja.

19:02 Neću doći do 12. Ali ono što ću učiniti je reći da je najvažnija stvar, pored svih ovih prilagodbi, činjenica da su ti organizmi smislili način da rade nevjerojatne stvari koje rade dok se brinu o mjestu koje će se brinuti za njihove potomke. Kad su uključeni u predigru, razmišljaju o nečemu vrlo, vrlo važnom -- a to je da njihov genetski materijal ostane, 10.000 generacija od sada. A to znači pronaći način da rade ono što rade bez uništavanja mjesta koje će se brinuti za njihovo potomstvo. To je najveći dizajnerski izazov. Srećom, postoje milijuni i milijuni genija koji su nam spremni pokloniti svoje najbolje ideje. Sretno u razgovoru s njima.

20:03 Hvala.

20:04 (pljesak)

20:18 Chris Anderson: Kad govorimo o predigri, ja -- moramo doći do 12, ali jako brzo.

20:22Janine Benyus: Stvarno? CA: Da. Baš kao, znate, kao verzija od 10 sekundi od 10, 11 i 12. Jer mi samo -- vaši slajdovi su tako prekrasni, a ideje tako velike, ne mogu podnijeti da odete bez da vidite 10, 11 i 12.

20:33JB: OK, stavi ovo -- OK, ja ću samo držati ovu stvar. OK, super. U redu, to je ono ozdravljenje. Osjetiti i reagirati: povratna informacija je velika stvar. Ovo je skakavac. Može ih biti 80 milijuna na kvadratnom kilometru, a opet se ne sudaraju jedni s drugima. Pa ipak imamo 3,6 milijuna sudara automobila godišnje. (Smijeh) Tako je. Postoji osoba u Newcastleu koja je shvatila da je to vrlo velik neuron. I ona zapravo smišlja kako napraviti strujni krug za izbjegavanje sudara na temelju ovog vrlo velikog neurona u skakavcu.

21:13Ovo je ogroman i važan, broj 11. A to je rastuća plodnost. To znači, znate, uzgoj neto plodnosti. Trebali bismo povećati plodnost. I, o da -- dobivamo i hranu. Zato što moramo povećati kapacitet ovog planeta za stvaranje sve više i više prilika za život. I doista, to rade i drugi organizmi. U cjelini, to je ono što čine cijeli ekosustavi: stvaraju sve više i više prilika za život. Naše poljodjelstvo učinilo je suprotno. Dakle, poljoprivreda na temelju toga kako prerija gradi tlo, stočarstvo na temelju toga kako domaće krdo papkara zapravo poboljšava zdravlje područja, čak i pročišćavanje otpadnih voda na temelju toga kako močvara ne samo da čisti vodu, već stvara nevjerojatno blistavu produktivnost.

22:05 Ovo je sažetak jednostavnog dizajna. Mislim, izgleda jednostavno jer je sustav, tijekom 3,8 milijardi godina, ovo razradio. Odnosno, oni organizmi koji nisu uspjeli smisliti kako poboljšati ili zasladiti svoja mjesta, nisu tu da nam o tome govore. To je dvanaesti. Život -- i to je tajni trik; ovo je čarobni trik -- život stvara uvjete pogodne za život. Gradi tlo; čisti zrak; čisti vodu; miješa koktel plinova koji ti i ja trebamo za život. I to usred sjajne predigre i zadovoljavanja njihovih potreba. Dakle, to se ne isključuje. Moramo pronaći način da zadovoljimo svoje potrebe, dok od ovog mjesta pravimo raj.

23:05CA: Janine, hvala ti puno. (Pljesak)