Meglepő tanulságok a természet mérnökeitől

Izgalmas itt lenni egy konferencián, amely a „Természet által ihletett” témának van szentelve – el tudod képzelni. És annak is örülök, hogy az előjáték szekcióban lehetek. Észrevetted, hogy ez a rész előjáték? Mert beszélhetek az egyik kedvenc állatomról, a nyugati vöcsökről. Nem éltél addig, amíg nem láttad ezeket a srácokat udvarlást táncolni. A Gleccser Nemzeti Parkban lévő Bowman-tavon voltam, ami egy hosszú, vékony tó, hegyekkel lefelé, és a párommal van egy evezős kagylónk. Így hát eveztünk, és jött egy ilyen nyugati vöcsök. És amit csinálnak az udvarlástáncukért, az az, hogy együtt mennek, ők ketten, a két társ, és elkezdenek futni a víz alatt. Egyre gyorsabban és gyorsabban eveznek, amíg olyan gyorsan nem mennek, hogy szó szerint felemelkednek a vízből, és egyenesen állnak, mintegy evezve a víz tetején. És egy ilyen vöcsök jött, miközben eveztünk. Tehát egy koponyában vagyunk, és nagyon-nagyon gyorsan haladunk. És ez a vöcsök, azt hiszem, összetévesztett minket kilátásba helyezettnek, és elkezdett szaladgálni mellettünk a vízen, udvarlástáncban -- mérföldeken át. Megállna, majd elindulna, majd megállna, majd elindulna. Ez most az előjáték. (Nevetés)

1:46 Abban a pillanatban közel kerültem a fajváltáshoz. Nyilvánvaló, hogy az élet taníthat nekünk valamit a szórakoztató rovatban. Az élet sok mindent megtanít nekünk. De arról szeretnék ma beszélni, hogy az élet mit taníthat nekünk a technológia és a tervezés terén. Ami a könyv megjelenése óta történt – a könyv főként a biomimikri kutatásáról szólt – és ami azóta történt, az építészek, tervezők, mérnökök – olyanok, akik a világunkat alkotják – elkezdtek telefonálni, és azt mondják: azt akarjuk, hogy egy biológus üljön a tervezőasztalhoz, hogy segítsen nekünk valós időben inspirálódni. Vagy -- és ez számomra a mókás rész -- azt akarjuk, hogy vigyen el minket a természeti világba. Jönünk egy tervezési kihívással, és megtaláljuk a bajnok adaptereket a természetes világban, akik inspirálhatnak minket.

2:40 Szóval ez egy kép egy galapagosi kirándulásról, amit néhány szennyvízkezelő mérnökkel készítettünk; tisztítják a szennyvizet. És néhányuk nagyon ellenállt az ottlétnek. Amit először mondtak nekünk, az az volt, hogy már csinálunk biomimikrát. A víz tisztítására baktériumokat használunk. És azt mondtuk, hogy ezt nem a természet ihlette. Ez a biofeldolgozás, tudod; ez egy biológiailag támogatott technológia: egy organizmus felhasználása a szennyvíz tisztítására egy régi, régi technológia, amelyet "háziasításnak" hívnak. Ez azt jelenti, hogy megtanulunk valamit, megtanulunk egy ötletet egy szervezettől, majd alkalmazzuk azt. És így még mindig nem kapták meg.

3:27 Szóval elmentünk sétálni a partra, és azt mondtam: nos, mondd el nekem az egyik nagy problémádat. Adj egy tervezési kihívást, a fenntarthatósági gyorsulást, ami megakadályozza, hogy fenntartható legyen. És azt mondták, vízkőképződés, ami az ásványi anyagok felhalmozódása a csövek belsejében. És azt mondták, tudod, mi történik, az ásványi anyagok – akárcsak a házadban – felhalmozódnak. Aztán bezárul a nyílás, és ki kell öblítenünk a csöveket méreganyaggal, vagy ki kell ásnunk. Szóval, ha lenne módunk megállítani ezt a hámlást – és így felvettem néhány kagylót a parton. És megkérdeztem őket, mi az a méretezés? Mi van a csöveiben? És azt mondták, kalcium-karbonát. És azt mondtam: ez az, ami; ez a kalcium-karbonát.

4:09 És ezt nem tudták. Nem tudták, hogy mi is az a kagyló, fehérjék mintázzák, majd a tengervíz ionjai a helyükön kristályosodva héjat hoznak létre. Tehát ugyanaz a folyamat megy végbe a csövek belsejében, fehérjék nélkül. Nem tudták. Ez nem az információ hiánya miatt van; ez az integráció hiánya. Tudod, ez egy siló, emberek a silóban. Nem tudták, hogy ugyanez történik. Tehát az egyikük elgondolkodott, és azt mondta: Rendben, nos, ha ez csak kristályosodás, ami automatikusan megtörténik a tengervízből -- önszilárdulás --, akkor miért nem végtelen méretűek a kagylók? Mi akadályozza meg a méretezést? Miért nem folytatják tovább? És azt mondtam, nos, ugyanúgy, ahogy kibocsátanak egy fehérjét, és az beindítja a kristályosodást – és aztán valahogy mindannyian belehajoltak – elengednek egy fehérjét, ami megállítja a kristályosodást. Szó szerint a kristály növekvő felületéhez tapad. Valójában van egy TPA nevű termék, amely ezt a fehérjét utánozza – a stop-proteint –, és ez egy környezetbarát módszer a vízkőképződés megállítására a csövekben.

5:26 Ez mindent megváltoztatott. Innentől kezdve ezeket a mérnököket nem lehetett visszavinni a csónakba. Az első nap, amikor kirándultak, az volt, hogy kattints, kattints, kattints, kattints. Öt perccel később újra a csónakban voltak. Tudod, láttam azt a szigetet. Ezek után mindenhol mászkáltak. Addig sznorkeleztek, ameddig hagytuk őket. Az történt, hogy rájöttek, hogy léteznek olyan organizmusok, amelyek már megoldották azokat a problémákat, amelyek megoldásával karrierjüket töltötték.

6:05 A természeti világ megismerése egy dolog; tanulni a természeti világból – ez a kapcsoló. Ez a mély váltás. Arra jöttek rá, hogy kérdéseikre mindenhol ott vannak a válaszok; csak le kellett cserélniük a lencséket, amelyekkel a világot látták. 3,8 milliárd év terepi tesztelés. 10-30 -- Craig Venter valószínűleg elmondja; Szerintem jóval több, mint 30 millió – jól adaptált megoldás. Számomra az a fontos, hogy ezek kontextusban megoldott megoldások. És a kontextus a Föld – ugyanaz a kontextus, amelyben a problémáinkat próbáljuk megoldani. Tehát ez az élet zsenialitásának tudatos utánzása. Nem szolgai utánzás – bár Al a frizurát próbálja rendbe tenni –, ez nem szolgai mimika; átveszi a tervezési elveket, a természeti világ zsenialitását, és tanul belőle valamit.

7:07 Nos, egy olyan csoportban, ahol sok informatikus van, meg kell említenem, amiről nem fogok beszélni, mégpedig azt, hogy a te szakterületed az, amelyik rengeteget tanult az élőlényektől, a szoftveres oldalon. Tehát vannak számítógépek, amelyek megvédik magukat, mint egy immunrendszer, és tanulunk a génszabályozásból és a biológiai fejlődésből. És tanulunk neurális hálókból, genetikai algoritmusokból, evolúciós számítástechnikából. Ez a szoftver oldala. De számomra az az érdekes, hogy ezt még nem néztük meg annyira. Úgy értem, ezek a gépek becslésem szerint nem igazán csúcstechnológiásak abban az értelemben, hogy a Szilícium-völgy vízében tucatnyi rákkeltő anyag van. Tehát a hardver egyáltalán nem éri meg az élet sikerét. Mit tanulhatunk tehát a gyártásról – nem csak a számítógépekről, hanem mindenről? A repülő, amivel jöttél, az autók, az ülések, amelyeken ülsz. Hogyan tervezzük újra az általunk alkotott világot, az ember alkotta világot? Ennél is fontosabb, mit kérdezzünk a következő 10 évben? És nagyon sok klassz technológia létezik az életben.

8:25 Mi a tanterv? Számomra három kérdés kulcsfontosságú. Hogyan csinál dolgokat az élet? Ennek az ellenkezője; így készítjük a dolgokat. Ezt melegítésnek, verésnek és kezelésnek hívják – az anyagtudósok így hívják. És felülről faragja le a dolgokat, 96 százaléka hulladék és csak 4 százalék termék. Felmelegíted; nagy nyomással megvered; vegyszereket használsz. RENDBEN. Melegítsük, verjük és kezeljük.

8:53 Az élet ezt nem engedheti meg magának. Hogyan csinál dolgokat az élet? Hogyan hozza ki az élet a legtöbbet a dolgokból? Ez egy muskátli pollen. A formája pedig az, ami azt a funkciót adja, hogy olyan könnyen át tud zuhanni a levegőben. Nézd azt a formát. Az élet információval gazdagítja az anyagot. Más szóval: szerkezet. Információt ad neki. Azáltal, hogy információt ad hozzá az anyaghoz, olyan funkciót ad neki, amely más, mint a szerkezet nélkül. Harmadszor pedig, hogy az élet hogyan tünteti el a dolgokat a rendszerekben? Mert az élet nem igazán foglalkozik dolgokkal; a természeti világban nincsenek olyan dolgok, amelyek elváltak a rendszerüktől. Nagyon gyors tananyag. Ahogy egyre többet olvasok, és követem a történetet, csodálatos dolgok születnek a biológiai tudományokban. Ugyanakkor sok vállalkozást hallgatok, és rájövök, mik a nagy kihívásaik. A két csoport nem beszél egymással. Egyáltalán.

10:11 Mi a biológia világában hasznos lehet ebben a pillanatban, hogy átsegítsen bennünket ezen a fajta evolúciós gödörön, amiben most vagyunk? Megpróbálok átmenni a 12-en, nagyon gyorsan.

10:23 Az egyik izgalmas számomra az önszerelés. Nos, hallottál erről a nanotechnológiáról. Vissza a héjhoz: a héj egy önszerveződő anyag. A bal alsó sarokban a tengervízből képződő gyöngyház képe látható. Ez egy réteges szerkezet, amely ásványi, majd polimer, és ez nagyon-nagyon szívóssá teszi. Kétszer keményebb, mint a csúcstechnológiás kerámiáink. De ami igazán érdekes: a kemencékben lévő kerámiáinkkal ellentétben ez a tengervízben történik. Ez a szervezet testének közelében, a testben és annak közelében történik. Itt a Sandia National Labs. Egy Jeff Brinker nevű fickó megtalálta a módját az önösszeállító kódolási folyamatnak. Képzelje el, hogy szobahőmérsékleten kerámiát készíthet úgy, hogy valamit egyszerűen belemárt a folyadékba, kiemeli a folyadékból, és a párolgás hatására a folyadékban lévő molekulák egymáshoz kényszerítik, így azok ugyanúgy összefonódnak, ahogy ez a kristályosodás működik. Képzelje el, hogy minden kemény anyagunkat így készíti el. Képzelje el, hogy egy PV-cella, egy napelem prekurzorait egy tetőre permetezi, és az önmagában összeáll egy réteges szerkezetté, amely fényt gyűjt.

11:43 Itt van egy érdekesség az IT világ számára: a bio-szilícium. Ez egy kovaföld, amely szilikátokból készül. És így a szilícium, amelyet jelenleg készítünk – ez része a chipjeink gyártása során fellépő rákkeltő problémánknak –, ez egy bio-mineralizációs folyamat, amelyet most utánoznak. Ez az UC Santa Barbara-ban van. Nézd meg ezeket a kovamoszatokat. Ez Ernst Haeckel művéből származik. Képzeld el, hogy képesek vagyunk – és ismét, ez egy sablonos folyamat, és folyékony folyamatból szilárdul meg –, hogy elképzelhető, hogy egy ilyen szerkezet szobahőmérsékleten jön ki. Képzeld el, hogy tökéletes lencséket készíthetsz. A bal oldalon ez egy rideg csillag; olyan lencsékkel van borítva, amelyekről a Lucent Technologies munkatársai azt találták, hogy nincs semmilyen torzulás. Ez az általunk ismert egyik leginkább torzításmentes lencse. És sok van belőlük, az egész testén. Ami ismét érdekes, az az, hogy magától összeáll. Egy Joanna Aizenberg nevű nő a Lucentnél most ezt tanulja alacsony hőmérsékleten, hogy ilyen lencséket készítsen. Szintén száloptikával foglalkozik. Ez egy tengeri szivacs, amelynek száloptikája van. Az alján van egy száloptika, amely valójában jobban mozgatja a fényt, mint a miénk, de csomóba kötheti őket; hihetetlenül rugalmasak.

13:13 Íme egy másik nagy ötlet: a CO2 mint alapanyag. Egy Geoff Coates nevű fickó a Cornellben azt mondta magában: tudod, a növények nem tekintik a CO2-t korunk legnagyobb mérgének. Mi így látjuk. A növények azzal vannak elfoglalva, hogy hosszú keményítő- és glükózláncokat állítsanak elő a CO2-ból. Megtalálta a módját – talált egy katalizátort –, és megtalálta a módját, hogyan vegye fel a szén-dioxidot, és abból polikarbonátot készítsen. Biológiailag lebomló műanyagok CO2-ból – milyen növényszerű.

13:42Szoláris átalakulások: a legizgalmasabb. Vannak emberek, akik az ASU emberei utánozzák a lila baktérium belsejében lévő energiagyűjtő eszközt. Még érdekesebb, hogy az utóbbi néhány hétben az emberek azt látták, hogy van egy hidrogenáz nevű enzim, amely képes hidrogént fejleszteni protonokból és elektronokból, és képes felvenni a hidrogént – alapvetően ami az üzemanyagcellában, az üzemanyagcella anódjában és a reverzibilis üzemanyagcellában történik. Üzemanyagcellánkban ezt platinával tesszük; az élet egy nagyon-nagyon közönséges vasalóval csinálja. Egy csapat pedig éppen most tudta utánozni ezt a hidrogén-zsonglőr hidrogenázt. Ez nagyon izgalmas az üzemanyagcellák számára – hogy ezt platina nélkül is megtehetik.

14:33 A forma ereje: itt egy bálna. Láttuk, hogy ennek a bálnának az uszonyain gumók vannak. És ezek a kis dudorok valójában növelik a hatékonyságot, például egy repülőgép szélén – körülbelül 32 százalékkal növelik a hatékonyságot. Ez elképesztő fosszilis tüzelőanyag-megtakarítás, ha csak egy szárny szélére helyeznénk. Szín pigmentek nélkül: ez a páva formával színt hoz létre. A fény átjön, visszaverődik a rétegekről; ezt vékonyréteg-interferenciának hívják. Képzelje el, hogy képes saját maga összeszerelni a termékeket úgy, hogy az utolsó néhány réteg a fénnyel játszik, hogy színt hozzon létre. Képzelje el, hogy egy felület külső oldalán formát tud létrehozni úgy, hogy az öntisztuljon pusztán vízzel. Ezt teszi a levél. Látod azt a közeli képet? Ez egy vízgömb, és ezek piszok részecskék. És ez egy közeli kép egy lótuszlevélről. Van egy Lotusan nevű cég, amely azt utánozza, hogy amikor az épület homlokzati festéke megszárad, utánozza az öntisztító levél ütéseit, és az esővíz megtisztítja az épületet.

15:47 A víz lesz a nagy, nagy kihívásunk: a szomjúság oltása. Íme két organizmus, amely vizet vonz. A bal oldalon a namíbiai bogár, amely vizet húz ki a ködből. A jobb oldali egy pirulapoloska -- kihúzza a vizet a levegőből, nem iszik friss vizet. Kulcsfontosságú technológia a víz kihúzása a montereyi ködből és az izzadt levegőből Atlantában, mielőtt az bejutna egy épületbe.

16:19 Az elválasztási technológiák rendkívül fontosak lesznek. Mi lenne, ha azt mondanánk, nincs többé kemény rock bányászat? Mi lenne, ha elválasztanánk a fémeket a hulladékáramoktól, kis mennyiségű fémet a vízben? Ezt teszik a mikrobák; fémeket kelátoznak a vízből. Van itt San Franciscóban egy MR3 nevű cég, amely a mikrobák molekuláinak mimikáját ágyazza be a bányászati ​​hulladékáramok szűrőibe. A zöld kémia kémia a vízben. Szerves oldószerekben végezzük a kémiát. Ez a kép a pókból kijövő fonókról és a pókból kialakuló selyemről készült. Hát nem szép? A zöld kémia ipari kémiánkat a természet receptkönyvével váltja fel. Nem könnyű, mert az élet a periódusos rendszer elemeinek csak egy részét használja fel. És mindegyiket használjuk, még a mérgezőket is. A zöld kémia feladata, hogy kitaláljuk azokat az elegáns recepteket, amelyek a periódusos rendszer kis részhalmazát felhasználnák, és olyan csodaanyagokat hoznának létre, mint az a sejt.

17:38 Időzített leromlás: olyan csomagolás, amely addig jó, amíg nem akarod, hogy jó legyen, és azonnal feloldódik. Ez egy kagyló, amelyet a vizekben találhat itt, és a szálak, amelyek egy sziklához tartják, időzítettek; pontosan két év múlva kezdenek feloldódni.

17:55 Gyógyítás: ez jó. Az a kis fickó ott egy fakó. A világon mindenhol gond van azzal, hogy a vakcinák nem jutnak el a betegekhez. Ennek az az oka, hogy a hűtés valahogy elromlik; az úgynevezett "hideglánc" elszakad. Egy Bruce Rosner nevű fickó megnézte a tardigrádot – amely teljesen kiszárad, mégis életben marad hónapokig, hónapokig és hónapokig, és képes regenerálódni. És megtalálta a módját a vakcinák kiszárításának – ugyanolyan típusú cukorkapszulákba zárva, mint a tardigrád sejtjeiben –, ami azt jelenti, hogy a vakcinákat többé nem kell hűteni. Kesztyűtartóba tehetők, rendben. Tanulás az élőlényektől. Ez a foglalkozás a vízről szól – olyan élőlények megismerése, amelyek víz nélkül is megbirkóznak, hogy olyan vakcinát hozzunk létre, amely hűtés nélkül is tartós, tartós és tartós.

19:02 Nem fogok eljutni a 12-ig. De amit meg fogok tenni, az az, hogy elmondom, hogy a legfontosabb dolog az összes alkalmazkodás mellett az a tény, hogy ezek az élőlények kitalálták a módját, hogy megtegyék azokat a csodálatos dolgokat, amelyeket tesznek, miközben gondoskodnak arról a helyről, amely gondoskodni fog az utódaikról. Amikor részt vesznek az előjátékban, valami nagyon-nagyon fontos dologra gondolnak – ez pedig az, hogy a genetikai anyaguk megmarad, 10 000 generáció múlva. Ez pedig azt jelenti, hogy meg kell találni a módját annak, amit csinálnak anélkül, hogy elpusztítanák azt a helyet, ahol gondoskodni fognak az utódaikról. Ez a legnagyobb tervezési kihívás. Szerencsére millió és millió zseni hajlandó megajándékozni minket a legjobb ötleteivel. Sok sikert a beszélgetéshez velük.

20:03 Köszönöm.

20:04 (Taps)

20:18 Chris Anderson: Beszéljünk az előjátékról, én -- el kell érnünk a 12-t, de nagyon gyorsan.

20:22 Janine Benyus: Ó tényleg? CA: Igen. Csakúgy, mint a 10, 11 és 12 10 másodperces verziója. Mivel mi egyszerűen -- a diáid olyan gyönyörűek, és az ötletek olyan nagyok, nem bírom elengedni anélkül, hogy ne látnád a 10-et, 11-et és 12-t.

20:33JB: Rendben, tedd ezt -- OK, én csak tartom ezt a dolgot. Rendben, nagyszerű. Oké, szóval ez a gyógyító. Érzékelés és reagálás: a visszajelzés óriási dolog. Ez egy sáska. 80 millióan lehetnek egy négyzetkilométeren, és mégsem ütköznek egymással. És mégis évente 3,6 millió autóütközés történik. (Nevetés) Igaz. Van egy ember Newcastle-ben, aki rájött, hogy ez egy nagyon nagy neuron. És valójában azt találja ki, hogyan készítsen ütközést elkerülő áramkört a sáska ezen nagyon nagy neuronja alapján.

21:13 Ez egy hatalmas és fontos, a 11. számú. És ez a növekvő termékenység. Ez azt jelenti, tudod, nettó termékenységi gazdálkodás. Növelnünk kellene a termékenységet. És igen, kapunk ennivalót is. Mert növelnünk kell ennek a bolygónak a képességét, hogy egyre több lehetőséget teremtsünk az élet számára. És valóban, ezt csinálják más élőlények is. Együttesben ezt teszik az egész ökoszisztémák: egyre több életlehetőséget teremtenek. A mi gazdálkodásunk az ellenkezőjét tette. Tehát a gazdálkodás azon alapszik, hogy a préri hogyan építi fel a talajt, a tanyázás pedig azon alapul, hogy egy őshonos patás csorda ténylegesen javítja az elterjedési terület egészségét, sőt a szennyvízkezelés is azon alapul, hogy a mocsár nem csak tisztítja a vizet, hanem hihetetlenül csillogó termelékenységet hoz létre.

22:05 Ez az egyszerű tervezési tájékoztató. Úgy értem, egyszerűnek tűnik, mert a rendszer, több mint 3,8 milliárd éve, ezt kidolgozta. Vagyis azok az élőlények, amelyek nem tudták kitalálni, hogyan javítsák vagy édesítsék helyüket, nincsenek a közelben, hogy meséljenek róla. Ez a tizenkettedik. Az élet -- és ez a titkos trükk; ez a varázstrükk -- az élet kedvező feltételeket teremt az élethez. Talajt épít; tisztítja a levegőt; tisztítja a vizet; összekeveri a gázkoktélt, amire neked és nekem az élethez szükségünk van. És ezt a nagyszerű előjáték és az igényeik kielégítése közben teszi. Tehát nem zárja ki egymást. Meg kell találnunk a módját, hogy kielégítsük igényeinket, miközben ezt a helyet Édenné varázsoljuk.

23:05 CA: Janine, köszönöm szépen. (Taps)