Pelajaran Mengejutkan Dari Insinyur Alam

Sungguh mengasyikkan berada di sini pada konferensi yang dikhususkan untuk "Terinspirasi oleh Alam" -- Anda dapat membayangkannya. Dan saya juga gembira berada di bagian foreplay. Apakah Anda memperhatikan bagian ini adalah foreplay? Karena saya akan berbicara tentang salah satu makhluk favorit saya, yaitu Western Grebe. Anda belum hidup sampai Anda melihat mereka melakukan tarian pacaran mereka. Saya berada di Danau Bowman di Taman Nasional Glacier, yang merupakan danau panjang dan sempit dengan semacam gunung terbalik di dalamnya, dan pasangan saya dan saya memiliki cangkang dayung. Jadi kami sedang mendayung, dan salah satu dari Western Grebe ini datang. Dan yang mereka lakukan untuk tarian pacaran mereka adalah, mereka pergi bersama-sama, keduanya, dua pasangan, dan mereka mulai berlari di bawah air. Mereka mendayung lebih cepat, dan lebih cepat, dan lebih cepat, sampai mereka melaju begitu cepat sehingga mereka benar-benar terangkat keluar dari air, dan mereka berdiri tegak, seperti mendayung di atas air. Dan salah satu dari Grebe ini datang saat kami sedang mendayung. Jadi kami berada di dalam tengkorak, dan kami bergerak sangat, sangat cepat. Dan Grebe ini, saya kira, mengira kami sebagai prospek, dan mulai berlari di sepanjang air di samping kami, dalam tarian pacaran -- sejauh bermil-mil. Ia akan berhenti, lalu mulai, lalu berhenti, lalu mulai. Nah, itu pemanasan. (Tertawa)

1:46Saat itu saya hampir mengubah spesies. Jelas, kehidupan dapat mengajarkan kita sesuatu di bagian hiburan. Kehidupan memiliki banyak hal untuk diajarkan kepada kita. Namun, yang ingin saya bicarakan hari ini adalah apa yang dapat diajarkan kehidupan kepada kita dalam teknologi dan desain. Apa yang terjadi sejak buku itu terbit -- buku itu terutama tentang penelitian dalam biomimikri -- dan apa yang terjadi sejak saat itu adalah arsitek, desainer, insinyur -- orang-orang yang membuat dunia kita -- mulai menelepon dan berkata, kami ingin seorang ahli biologi duduk di meja desain untuk membantu kami, secara langsung, mendapatkan inspirasi. Atau -- dan ini bagian yang menyenangkan bagi saya -- kami ingin Anda membawa kami ke alam. Kami akan datang dengan tantangan desain dan kami menemukan pengadaptasi juara di alam, yang mungkin menginspirasi kami.

2:40Jadi ini adalah gambar dari perjalanan ke Galapagos yang kami lakukan bersama beberapa teknisi pengolahan air limbah; mereka memurnikan air limbah. Dan beberapa dari mereka sebenarnya sangat menolak berada di sana. Apa yang mereka katakan kepada kami pada awalnya adalah, Anda tahu, kami sudah melakukan biomimikri. Kami menggunakan bakteri untuk membersihkan air kami. Dan kami berkata, yah, itu tidak sepenuhnya terinspirasi oleh alam. Itu adalah bioproses, Anda tahu; itu adalah teknologi yang dibantu secara biologis: menggunakan organisme untuk melakukan pengolahan air limbah adalah teknologi lama yang disebut "domestikasi." Ini adalah mempelajari sesuatu, mempelajari sebuah ide, dari sebuah organisme dan kemudian menerapkannya. Jadi mereka masih belum memahaminya.

3:27Jadi kami jalan-jalan di pantai dan saya berkata, baiklah, sebutkan salah satu masalah besar Anda. Sebutkan tantangan desain, hambatan keberlanjutan, yang menghalangi Anda untuk menjadi berkelanjutan. Dan mereka mengatakan kerak, yang merupakan penumpukan mineral di dalam pipa. Dan mereka berkata, Anda tahu apa yang terjadi adalah, mineral -- seperti di rumah Anda -- mineral menumpuk. Dan kemudian lubang tertutup, dan kami harus membilas pipa dengan racun, atau kami harus menggalinya. Jadi jika kami punya cara untuk menghentikan kerak ini -- jadi saya mengambil beberapa kerang di pantai. Dan saya bertanya kepada mereka, apa itu kerak? Apa yang ada di dalam pipa Anda? Dan mereka berkata, kalsium karbonat. Dan saya berkata, itulah ini; ini kalsium karbonat.

4:09Dan mereka tidak tahu itu. Mereka tidak tahu bahwa kerang laut itu dibentuk oleh protein, dan kemudian ion dari air laut mengkristal di tempatnya untuk menciptakan cangkang. Jadi proses yang sama, tanpa protein, terjadi di bagian dalam pipa mereka. Mereka tidak tahu. Ini bukan karena kurangnya informasi; ini adalah kurangnya integrasi. Anda tahu, ini adalah silo, orang-orang dalam silo. Mereka tidak tahu bahwa hal yang sama sedang terjadi. Jadi salah satu dari mereka memikirkannya dan berkata, OK, baiklah, jika ini hanya kristalisasi yang terjadi secara otomatis dari air laut -- perakitan sendiri -- lalu mengapa cangkang tidak berukuran tak terbatas? Apa yang menghentikan penskalaan? Mengapa mereka tidak terus melakukannya? Dan saya berkata, baiklah, dengan cara yang sama seperti mereka mengeluarkan protein dan itu memulai kristalisasi -- dan kemudian mereka semua mencondongkan tubuh -- mereka melepaskan protein yang menghentikan kristalisasi. Secara harfiah, protein ini melekat pada permukaan kristal yang sedang tumbuh. Dan, faktanya, ada produk bernama TPA yang meniru protein itu -- protein penghenti -- dan ini adalah cara yang ramah lingkungan untuk menghentikan kerak pada pipa.

5:26Itu mengubah segalanya. Sejak saat itu, Anda tidak bisa mengembalikan para insinyur ini ke perahu. Hari pertama mereka akan mendaki, dan itu, klik, klik, klik, klik. Lima menit kemudian mereka kembali ke perahu. Kami selesai. Anda tahu, saya pernah melihat pulau itu. Setelah ini, mereka merangkak ke mana-mana. Mereka akan bersnorkel selama kami mengizinkan mereka bersnorkel. Yang terjadi adalah mereka menyadari bahwa ada organisme di luar sana yang telah memecahkan masalah yang telah mereka habiskan untuk dipecahkan selama karier mereka.

6:05Mempelajari tentang dunia alam adalah satu hal; belajar dari dunia alam -- itulah perubahannya. Itulah perubahan yang mendalam. Yang mereka sadari adalah bahwa jawaban atas pertanyaan mereka ada di mana-mana; mereka hanya perlu mengubah lensa yang mereka gunakan untuk melihat dunia. 3,8 miliar tahun pengujian lapangan. 10 hingga 30 -- Craig Venter mungkin akan memberi tahu Anda; saya pikir ada lebih dari 30 juta -- solusi yang disesuaikan dengan baik. Yang penting bagi saya adalah bahwa ini adalah solusi yang diselesaikan dalam konteks. Dan konteksnya adalah Bumi -- konteks yang sama tempat kita mencoba memecahkan masalah kita. Jadi, ini adalah emulasi sadar dari kejeniusan kehidupan. Ini bukan meniru secara membabi buta -- meskipun Al mencoba menata rambutnya -- ini bukan peniruan yang membabi buta; ini mengambil prinsip desain, kejeniusan dunia alam, dan mempelajari sesuatu darinya.

7:07Sekarang, dalam kelompok yang berisi banyak orang IT, saya harus menyebutkan apa yang tidak akan saya bicarakan, yaitu bahwa bidang Anda adalah bidang yang telah belajar banyak dari makhluk hidup, di sisi perangkat lunak. Jadi ada komputer yang melindungi diri mereka sendiri, seperti sistem kekebalan tubuh, dan kita belajar dari regulasi gen dan perkembangan biologis. Dan kita belajar dari jaringan saraf, algoritma genetik, komputasi evolusioner. Itu di sisi perangkat lunak. Namun yang menarik bagi saya adalah kita belum banyak memperhatikan hal ini. Maksud saya, menurut saya, mesin-mesin ini sebenarnya tidak berteknologi tinggi dalam artian ada puluhan karsinogen di dalam air di Lembah Silikon. Jadi, perangkat kerasnya sama sekali tidak memenuhi standar dalam hal apa yang disebut kehidupan sebagai kesuksesan. Jadi, apa yang dapat kita pelajari tentang pembuatan -- bukan hanya komputer, tetapi semuanya? Pesawat yang Anda tumpangi, mobil, kursi yang Anda duduki. Bagaimana kita mendesain ulang dunia yang kita buat, dunia buatan manusia? Yang lebih penting, apa yang harus kita tanyakan dalam 10 tahun ke depan? Dan ada banyak teknologi keren di luar sana yang dimiliki kehidupan.

8:25Apa silabusnya? Bagi saya, tiga pertanyaan adalah kuncinya. Bagaimana kehidupan membuat sesuatu? Ini kebalikannya; ini adalah cara kita membuat sesuatu. Ini disebut panas, pukul, dan olah -- begitulah ilmuwan material menyebutnya. Dan ini adalah proses pemotongan benda dari atas, dengan 96 persen limbah yang tersisa dan hanya 4 persen produk. Anda memanaskannya; Anda memukulnya dengan tekanan tinggi; Anda menggunakan bahan kimia. Oke. Panaskan, pukul, dan olah.

8:53Hidup tidak mampu melakukan itu. Bagaimana kehidupan menciptakan sesuatu? Bagaimana kehidupan memanfaatkan sesuatu sebaik-baiknya? Itu serbuk sari geranium. Dan bentuknyalah yang memberinya fungsi untuk dapat jatuh di udara dengan mudah. ​​Lihat bentuknya. Kehidupan menambahkan informasi ke materi. Dengan kata lain: struktur. Ia memberinya informasi. Dengan menambahkan informasi ke materi, ia memberinya fungsi yang berbeda daripada tanpa struktur itu. Dan ketiga, bagaimana kehidupan membuat sesuatu menghilang ke dalam sistem? Karena kehidupan tidak benar-benar berurusan dengan sesuatu; tidak ada sesuatu di dunia alami yang terpisah dari sistemnya. Silabus yang sangat cepat. Karena saya semakin banyak membaca sekarang, dan mengikuti ceritanya, ada beberapa hal menakjubkan yang muncul dalam ilmu biologi. Dan pada saat yang sama, saya mendengarkan banyak bisnis dan menemukan apa saja tantangan besar mereka. Kedua kelompok itu tidak saling berbicara. Sama sekali.

10:11Apa saja yang bisa membantu kita di dunia biologi saat ini, untuk membantu kita melewati kesulitan evolusi yang sedang kita hadapi? Saya akan mencoba menjawab 12 pertanyaan dengan cepat.

10:23Salah satu yang menarik bagi saya adalah perakitan mandiri. Nah, Anda pernah mendengar tentang ini dalam konteks nanoteknologi. Kembali ke cangkang itu: cangkang adalah material yang dapat merakit sendiri. Di kiri bawah ada gambar induk mutiara yang terbentuk dari air laut. Struktur berlapis itu adalah mineral lalu polimer, dan membuatnya sangat, sangat kuat. Dua kali lebih kuat dari keramik berteknologi tinggi kita. Namun yang benar-benar menarik: tidak seperti keramik kita yang berada di tungku pembakaran, hal itu terjadi di air laut. Hal itu terjadi di dekat, di dalam, dan di dekat tubuh organisme. Ini adalah Sandia National Labs. Seorang pria bernama Jeff Brinker telah menemukan cara untuk memiliki proses pengkodean yang dapat merakit sendiri. Bayangkan dapat membuat keramik pada suhu ruangan hanya dengan mencelupkan sesuatu ke dalam cairan, mengangkatnya keluar dari cairan, dan membiarkan penguapan memaksa molekul-molekul dalam cairan tersebut bersama-sama, sehingga mereka membentuk susunan seperti halnya kristalisasi ini. Bayangkan membuat semua material keras kita dengan cara itu. Bayangkan menyemprotkan prekursor ke sel PV, ke sel surya, ke atap, dan merakitnya sendiri menjadi struktur berlapis yang memanen cahaya.

11:43Berikut ini adalah salah satu hal menarik untuk dunia TI: bio-silikon. Ini adalah diatom, yang terbuat dari silikat. Jadi silikon, yang kami buat saat ini -- ini adalah bagian dari masalah karsinogenik dalam pembuatan chip kami -- ini adalah proses bio-mineralisasi yang sekarang sedang ditiru. Ini ada di UC Santa Barbara. Lihat diatom ini. Ini dari karya Ernst Haeckel. Bayangkan bisa -- dan, sekali lagi, ini adalah proses yang dipola, dan ini memadat dari proses cair -- bayangkan bisa memiliki struktur semacam itu yang keluar pada suhu ruangan. Bayangkan bisa membuat lensa yang sempurna. Di sebelah kiri, ini adalah bintang rapuh; ditutupi dengan lensa yang menurut orang-orang di Lucent Technologies tidak memiliki distorsi sama sekali. Ini adalah salah satu lensa yang paling bebas distorsi yang kami ketahui. Dan ada banyak dari lensa tersebut, di seluruh bodinya. Yang menarik, sekali lagi, adalah bahwa ia dapat merakit sendiri. Seorang wanita bernama Joanna Aizenberg, di Lucent, kini tengah mempelajari cara melakukannya dalam proses suhu rendah untuk membuat lensa semacam ini. Ia juga mengamati serat optik. Itu adalah spons laut yang memiliki serat optik. Di bagian paling bawah, terdapat serat optik yang bekerja lebih baik daripada serat optik kita, untuk memindahkan cahaya, tetapi Anda dapat mengikatnya dengan simpul; serat optik sangat fleksibel.

13:13Berikut ini ide hebat lainnya: CO2 sebagai bahan baku. Seorang pria bernama Geoff Coates, di Cornell, berkata pada dirinya sendiri, Anda tahu, tanaman tidak melihat CO2 sebagai racun terbesar di zaman kita. Kami melihatnya seperti itu. Tanaman sibuk membuat rantai panjang pati dan glukosa, benar, dari CO2. Dia menemukan cara -- dia menemukan katalis -- dan dia menemukan cara untuk mengambil CO2 dan membuatnya menjadi polikarbonat. Plastik yang dapat terurai secara hayati dari CO2 -- seperti tanaman.

13:42Transformasi surya: yang paling menarik. Ada orang yang meniru perangkat pemanen energi di dalam bakteri ungu, orang-orang di ASU. Yang lebih menarik lagi, akhir-akhir ini, dalam beberapa minggu terakhir, orang-orang telah melihat bahwa ada enzim yang disebut hidrogenase yang mampu mengembangkan hidrogen dari proton dan elektron, dan mampu menyerap hidrogen -- pada dasarnya apa yang terjadi dalam sel bahan bakar, di anoda sel bahan bakar dan dalam sel bahan bakar reversibel. Dalam sel bahan bakar kami, kami melakukannya dengan platinum; kehidupan melakukannya dengan besi yang sangat, sangat umum. Dan sebuah tim kini baru saja mampu meniru hidrogenase yang menyulap hidrogen itu. Itu sangat menarik bagi sel bahan bakar -- untuk dapat melakukannya tanpa platinum.

14:33Kekuatan bentuk: inilah seekor paus. Kita telah melihat bahwa sirip paus ini memiliki tuberkel. Dan tonjolan kecil itu sebenarnya meningkatkan efisiensi, misalnya, di tepi pesawat terbang -- meningkatkan efisiensi sekitar 32 persen. Itu adalah penghematan bahan bakar fosil yang menakjubkan, jika kita hanya meletakkannya di tepi sayap. Warna tanpa pigmen: burung merak ini menciptakan warna dengan bentuk. Cahaya masuk, memantul kembali dari lapisan; itu disebut interferensi lapisan tipis. Bayangkan bisa merakit sendiri produk dengan beberapa lapisan terakhir bermain dengan cahaya untuk menciptakan warna. Bayangkan bisa membuat bentuk di bagian luar permukaan, sehingga bisa membersihkan diri hanya dengan air. Itulah yang dilakukan daun. Lihat gambar jarak dekat itu? Itu bola air, dan itu adalah partikel tanah. Dan itu gambar jarak dekat daun teratai. Ada perusahaan yang membuat produk bernama Lotusan, yang meniru -- saat cat fasad bangunan mengering, ia meniru benjolan pada daun yang membersihkan sendiri, dan air hujan membersihkan bangunan.

15:47Air akan menjadi tantangan besar kita: menghilangkan dahaga. Berikut adalah dua organisme yang menarik air. Yang di sebelah kiri adalah kumbang Namibia yang menarik air dari kabut. Yang di sebelah kanan adalah kutu kayu -- menarik air dari udara, tidak minum air segar. Menarik air dari kabut Monterey dan dari udara yang berkeringat di Atlanta, sebelum air tersebut masuk ke dalam gedung, adalah teknologi utama.

16:19Teknologi pemisahan akan menjadi sangat penting. Bagaimana jika kita mengatakan, tidak ada lagi penambangan batu keras? Bagaimana jika kita memisahkan logam dari aliran limbah, sejumlah kecil logam dalam air? Itulah yang dilakukan mikroba; mereka mengkelat logam dari air. Ada sebuah perusahaan di San Francisco bernama MR3 yang menanamkan tiruan molekul mikroba pada filter untuk menambang aliran limbah. Kimia hijau adalah kimia dalam air. Kami melakukan kimia dalam pelarut organik. Ini adalah gambar pemintal yang keluar dari laba-laba dan sutra yang terbentuk dari laba-laba. Bukankah itu indah? Kimia hijau menggantikan kimia industri kita dengan buku resep alam. Itu tidak mudah, karena kehidupan hanya menggunakan sebagian kecil unsur dalam tabel periodik. Dan kita menggunakan semuanya, bahkan yang beracun. Untuk mencari tahu resep elegan yang akan mengambil sebagian kecil tabel periodik, dan menciptakan bahan ajaib seperti sel itu, adalah tugas kimia hijau.

17:38 Degradasi yang diatur waktunya: kemasan yang masih bagus sampai Anda tidak menginginkannya lagi, dan larut sesuai dengan isyarat. Itu adalah kerang yang dapat Anda temukan di perairan di sini, dan benang yang menahannya ke batu diatur waktunya; tepat dua tahun, mereka mulai larut.

17:55 Penyembuhan: ini bagus. Makhluk kecil di sana adalah tardigrada. Ada masalah dengan vaksin di seluruh dunia yang tidak sampai ke pasien. Dan alasannya adalah karena sistem pendinginannya rusak; yang disebut "rantai dingin" rusak. Seorang pria bernama Bruce Rosner mengamati tardigrada -- yang mengering sepenuhnya, namun tetap hidup selama berbulan-bulan dan berbulan-bulan, dan mampu meregenerasi dirinya sendiri. Dan ia menemukan cara untuk mengeringkan vaksin -- membungkusnya dalam kapsul gula yang sama seperti yang dimiliki tardigrada di dalam selnya -- yang berarti vaksin tidak perlu lagi didinginkan. Vaksin dapat disimpan di laci mobil, oke. Belajar dari organisme. Ini adalah sesi tentang air -- belajar tentang organisme yang dapat hidup tanpa air, untuk menciptakan vaksin yang tahan lama tanpa pendinginan.

19:02Saya tidak akan membahas nomor 12. Namun, yang akan saya sampaikan adalah bahwa hal terpenting, selain semua adaptasi ini, adalah fakta bahwa organisme ini telah menemukan cara untuk melakukan hal-hal menakjubkan yang mereka lakukan sambil menjaga tempat yang akan merawat keturunan mereka. Saat mereka terlibat dalam pemanasan, mereka memikirkan sesuatu yang sangat, sangat penting -- yaitu agar materi genetik mereka tetap ada, 10.000 generasi dari sekarang. Dan itu berarti menemukan cara untuk melakukan apa yang mereka lakukan tanpa merusak tempat yang akan merawat keturunan mereka. Itulah tantangan desain terbesar. Untungnya, ada jutaan dan jutaan orang jenius yang bersedia memberi kita ide-ide terbaik mereka. Semoga berhasil berdiskusi dengan mereka.

20:03Terima kasih.

20:04 (Tepuk tangan)

20:18Chris Anderson: Bicara tentang pemanasan, saya -- kita perlu sampai ke 12, tapi sangat cepat.

20:22 Janine Benyus: Oh benarkah? CA: Ya. Seperti, Anda tahu, seperti versi 10 detik dari 10, 11 dan 12. Karena slide Anda sangat indah, dan idenya sangat hebat, saya tidak tahan membiarkan Anda turun tanpa melihat 10, 11 dan 12.

20:33JB: Oke, taruh ini -- Oke, saya akan pegang benda ini. Oke, bagus. Oke, jadi itu yang menyembuhkan. Penginderaan dan respons: umpan balik adalah hal yang sangat penting. Ini adalah belalang. Jumlahnya bisa mencapai 80 juta dalam satu kilometer persegi, tetapi mereka tidak saling bertabrakan. Namun, kita mengalami 3,6 juta tabrakan mobil setiap tahun. (Tertawa) Benar. Ada seseorang di Newcastle yang telah menemukan bahwa itu adalah neuron yang sangat besar. Dan dia benar-benar menemukan cara membuat sirkuit penghindaran tabrakan berdasarkan neuron yang sangat besar di belalang ini.

21:13Ini adalah hal yang sangat penting dan besar, nomor 11. Dan itulah kesuburan yang terus tumbuh. Itu berarti, Anda tahu, pertanian dengan kesuburan bersih. Kita harus meningkatkan kesuburan. Dan, oh ya -- kita juga mendapatkan makanan. Karena kita harus meningkatkan kapasitas planet ini untuk menciptakan lebih banyak peluang bagi kehidupan. Dan sungguh, itulah yang dilakukan organisme lain juga. Secara keseluruhan, itulah yang dilakukan seluruh ekosistem: mereka menciptakan lebih banyak peluang bagi kehidupan. Pertanian kita telah melakukan yang sebaliknya. Jadi, pertanian yang didasarkan pada bagaimana padang rumput membangun tanah, peternakan yang didasarkan pada bagaimana kawanan ungulata asli benar-benar meningkatkan kesehatan padang rumput, bahkan pengolahan air limbah yang didasarkan pada bagaimana rawa tidak hanya membersihkan air, tetapi juga menciptakan produktivitas yang sangat berkilau.

22:05Ini adalah rancangan singkat yang sederhana. Maksud saya, ini terlihat sederhana karena sistem, selama 3,8 miliar tahun, telah menyusunnya. Artinya, organisme yang belum mampu menemukan cara untuk meningkatkan atau memperindah tempat mereka, tidak ada untuk memberi tahu kita tentang hal itu. Itu yang kedua belas. Kehidupan -- dan ini adalah trik rahasianya; ini adalah trik sulap -- kehidupan menciptakan kondisi yang mendukung kehidupan. Ia membangun tanah; ia membersihkan udara; ia membersihkan air; ia mencampur campuran gas yang Anda dan saya butuhkan untuk hidup. Dan ia melakukannya di tengah-tengah pemanasan yang hebat dan memenuhi kebutuhan mereka. Jadi, ini tidak saling eksklusif. Kita harus menemukan cara untuk memenuhi kebutuhan kita, sambil menjadikan tempat ini sebagai Eden.

23:05CA: Janine, terima kasih banyak. (Tepuk tangan)