Óvæntur lærdómur frá verkfræðingum náttúrunnar

Það er unaður að vera hér á ráðstefnu sem er helguð "Innblásin af náttúrunni" - þú getur ímyndað þér. Og ég er líka himinlifandi með að vera í forleikshlutanum. Tókstu eftir því að þessi hluti er forleikur? Vegna þess að ég fæ að tala um eina af uppáhalds krítunum mínum, sem er Western Grebe. Þú hefur ekki lifað fyrr en þú hefur séð þessa krakka dansa sinn tilhugalífsdans. Ég var á Bowman Lake í Glacier National Park, sem er langt, horað stöðuvatn með eins konar fjöllum á hvolfi í því, og ég og félagi minn erum með róðrarskel. Og svo vorum við að róa, og einn af þessum vesturgubbum kom með. Og það sem þeir gera fyrir tilhugalífsdansinn er að þeir fara saman, tveir, tveir félagar, og þeir byrja að hlaupa neðansjávar. Þeir róa hraðar, og hraðar og hraðar, þar til þeir fara svo hratt að þeir lyftast bókstaflega upp úr vatninu, og þeir standa uppréttir, eins og róandi ofan á vatninu. Og einn af þessum hrekkjum kom með meðan við vorum að róa. Og svo erum við í hauskúpu og erum að hreyfa okkur mjög, mjög hratt. Og þessi Grebe, held ég, hafi einhvern veginn villst fyrir að við séum tilvonandi og byrjaði að hlaupa meðfram vatninu við hliðina á okkur, í tilhugalífi - í kílómetra fjarlægð. Það myndi stoppa, og svo byrja, og svo hætta, og svo byrja. Nú er það forleikur. (Hlátur)

1:46Ég var svona nálægt því að skipta um tegund á þeirri stundu. Augljóslega getur lífið kennt okkur eitthvað í afþreyingarhlutanum. Lífið hefur margt að kenna okkur. En það sem mig langar að tala um í dag er það sem lífið gæti kennt okkur í tækni og hönnun. Það sem hefur gerst síðan bókin kom út -- bókin fjallaði aðallega um rannsóknir á lífhermi -- og það sem hefur gerst síðan þá er arkitektar, hönnuðir, verkfræðingar -- fólk sem skapar heiminn okkar -- er byrjað að hringja og segja, við viljum að líffræðingur sitji við hönnunartöfluna til að hjálpa okkur, í rauntíma, að verða innblásin. Eða - og þetta er skemmtilegi hlutinn fyrir mig - við viljum að þú farir með okkur út í náttúruna. Við munum koma með hönnunaráskorun og við finnum meistaramillistykkin í náttúrunni, sem gætu veitt okkur innblástur.

2:40Svo er þetta mynd frá Galapagos ferð sem við tókum með nokkrum skólphreinsiverkfræðingum; þeir hreinsa skólp. Og sumir þeirra voru reyndar mjög ónæmar fyrir að vera þarna. Það sem þeir sögðu við okkur í fyrstu var, þú veist, við gerum nú þegar lífhermingu. Við notum bakteríur til að hreinsa vatnið okkar. Og við sögðum, jæja, þetta er ekki beint að vera innblásin af náttúrunni. Það er lífvinnsla, þú veist; það er tækni með lífrænni aðstoð: að nota lífveru til að hreinsa skólpvatnið þitt er gömul, gömul tækni sem kallast „búskapur“. Þetta er að læra eitthvað, læra hugmynd, af lífveru og síðan beita henni. Og svo voru þeir enn ekki að fá það.

3:27Svo við fórum í göngutúr á ströndina og ég sagði, jæja, gefðu mér eitt af stóru vandamálunum þínum. Gefðu mér hönnunaráskorun, sjálfbærni hraðahindrun, sem kemur í veg fyrir að þú sért sjálfbær. Og þeir sögðu mælikvarða, sem er uppsöfnun steinefna inni í rörum. Og þeir sögðu, þú veist hvað gerist er, steinefni - alveg eins og heima hjá þér - steinefni safnast upp. Og svo lokast ljósopið og við verðum að skola rörin með eiturefnum, eða grafa þau upp. Þannig að ef við hefðum einhverja leið til að stöðva þessa svíningu -- og svo tók ég upp skeljar á ströndinni. Og ég spurði þá, hvað er mælikvarði? Hvað er inni í pípunum þínum? Og þeir sögðu, kalsíumkarbónat. Og ég sagði, það er það sem þetta er; þetta er kalsíumkarbónat.

4:09Og þeir vissu það ekki. Þeir vissu ekki að það sem skel er, það er sniðmát af próteinum og síðan kristallast jónir úr sjónum til að búa til skel. Þannig að sams konar ferli, án próteina, á sér stað innan í pípunum þeirra. Þeir vissu það ekki. Þetta er ekki vegna skorts á upplýsingum; það er skortur á samþættingu. Þú veist, þetta er síló, fólk í sílóum. Þeir vissu ekki að það sama væri að gerast. Svo einn þeirra hugsaði sig um og sagði: Allt í lagi, jæja, ef þetta er bara kristöllun sem gerist sjálfkrafa upp úr sjó -- sjálfsamsetning -- hvers vegna eru skeljar þá ekki óendanlega stórar? Hvað stoppar skalann? Af hverju halda þeir ekki bara áfram? Og ég sagði, jæja, á sama hátt og þeir gefa frá sér prótein og það byrjar kristöllunina -- og svo halluðu þeir sér allir að -- slepptu þeir próteini sem stöðvar kristöllunina. Það festist bókstaflega við vaxandi andlit kristalsins. Og í raun er til vara sem kallast TPA sem líkir eftir því próteini -- það stoppprótein -- og það er umhverfisvæn leið til að stöðva kalkmyndun í pípum.

5:26 Það breytti öllu. Upp frá því var ekki hægt að fá þessa vélstjóra aftur í bátinn. Fyrsta daginn fóru þeir í gönguferð og það var, smell, smell, smell, smell. Fimm mínútum síðar voru þeir aftur í bátnum. Við erum búnir. Veistu, ég hef séð eyjuna. Eftir þetta voru þeir að skríða út um allt. Þeir myndu snorkla eins lengi og við myndum leyfa þeim að snorkla. Það sem hafði gerst var að þeir áttuðu sig á því að það voru lífverur þarna úti sem höfðu þegar leyst vandamálin sem þeir höfðu eytt ferli sínum í að reyna að leysa.

6:05Að læra um náttúruna er eitt; læra af náttúrunni -- það er skiptingin. Það er hin djúpstæða skipting. Það sem þeir áttuðu sig á var að svörin við spurningum þeirra eru alls staðar; þeir þurftu bara að skipta um linsur sem þeir sáu heiminn með. 3,8 milljarða ára prófanir á vettvangi. 10 til 30 -- Craig Venter mun líklega segja þér; Ég held að það séu miklu meira en 30 milljónir -- vel aðlagaðar lausnir. Það sem skiptir máli fyrir mig er að þetta eru lausnir leystar í samhengi. Og samhengið er jörðin -- sama samhengi og við erum að reyna að leysa vandamál okkar í. Þannig að þetta er meðvituð eftirlíking af snilld lífsins. Það er ekki þrælslega hermt eftir -- þó Al sé að reyna að koma hárgreiðslunni í gang -- það er ekki þrælsleg hermigerð; það er að taka hönnunarreglurnar, snilld náttúrunnar og læra eitthvað af því.

7:07Nú, í hópi með svo mörgum upplýsingatæknifólki, verð ég að nefna það sem ég ætla ekki að tala um, og það er að svið þitt er eitt sem hefur lært gríðarlega mikið af lífverum, á hugbúnaðarhliðinni. Svo eru til tölvur sem vernda sig, eins og ónæmiskerfi, og við erum að læra af genastjórnun og líffræðilegri þróun. Og við erum að læra af tauganetum, erfðafræðilegum reikniritum, þróunartölvum. Það er á hugbúnaðarhliðinni. En það sem er áhugavert fyrir mig er að við höfum ekki skoðað þetta eins mikið. Ég meina, þessar vélar eru í raun ekki mjög hátækni að mínu mati í þeim skilningi að það eru tugir og tugir krabbameinsvalda í vatninu í Silicon Valley. Þannig að vélbúnaðurinn er alls ekki við hæfi hvað varðar það sem lífið myndi kalla velgengni. Svo hvað getum við lært um að búa til - ekki bara tölvur, heldur allt? Flugvélin sem þú komst í, bílar, sætin sem þú situr í. Hvernig endurhönnum við heiminn sem við búum til, hinn manngerða heim? Meira um vert, hvað ættum við að spyrja um á næstu 10 árum? Og það er fullt af flottri tækni þarna úti sem lífið hefur.

8:25Hver er námskráin? Þrjár spurningar eru lykilatriði fyrir mig. Hvernig skapar lífið hlutina? Þetta er hið gagnstæða; svona gerum við hlutina. Það er kallað hiti, slá og meðhöndla -- það er það sem efnisfræðingar kalla það. Og það er að skera hluti niður frá toppnum, með 96 prósent úrgangi eftir og aðeins 4 prósent vöru. Þú hitar það upp; þú sigrar það með háþrýstingi; þú notar efni. Allt í lagi. Hita, slá og meðhöndla.

8:53Lífið hefur ekki efni á því. Hvernig skapar lífið hlutina? Hvernig nýtir lífið hlutina sem best? Þetta er geranium frjókorn. Og lögun hans er það sem gefur honum það hlutverk að geta velt sér svo auðveldlega í gegnum loftið. Sjáðu það form. Lífið bætir upplýsingum við efni. Með öðrum orðum: uppbygging. Það gefur henni upplýsingar. Með því að bæta upplýsingum við efni gefur það virkni sem er öðruvísi en án þeirrar uppbyggingu. Og í þriðja lagi, hvernig lætur lífið hlutina hverfa inn í kerfi? Vegna þess að lífið fjallar í raun ekki um hlutina; það eru engir hlutir í náttúrunni sem eru skildir frá kerfum þeirra. Virkilega fljótleg námskrá. Eftir því sem ég er að lesa meira og meira núna, og fylgist með sögunni, eru ótrúlegir hlutir að koma upp í líffræðivísindum. Og á sama tíma er ég að hlusta á mörg fyrirtæki og finna hvers konar stórkostlegar áskoranir þeirra eru. Hóparnir tveir eru ekki að tala saman. Alls.

10:11 Hvað í heimi líffræðinnar gæti verið gagnlegt á þessum tímamótum, til að koma okkur í gegnum þessa tegund af þróunarhnút sem við erum í? Ég ætla að reyna að fara í gegnum 12, mjög fljótt.

10:23 Eitt sem er spennandi fyrir mig er sjálfssamsetning. Nú hefur þú heyrt um þetta hvað varðar nanótækni. Til baka að skelinni: skelin er sjálfsamsett efni. Neðst til vinstri er mynd af perlumóður sem myndast úr sjó. Það er lagskipt uppbygging sem er steinefni og síðan fjölliða, og það gerir það mjög, mjög sterkt. Það er tvöfalt sterkara en hátæknikeramikið okkar. En það sem er mjög áhugavert: ólíkt keramikinu okkar sem er í ofnum, gerist það í sjó. Það gerist nálægt, í og ​​nálægt líkama lífverunnar. Þetta er Sandia National Labs. Strákur að nafni Jeff Brinker hefur fundið leið til að setja saman sjálfsamsetningarkóðun. Ímyndaðu þér að geta búið til keramik við stofuhita með því einfaldlega að dýfa einhverju í vökva, lyfta því upp úr vökvanum og láta sameindirnar í vökvanum uppgufunarþvinga saman, þannig að þær púslast saman á sama hátt og þessi kristöllun virkar. Ímyndaðu þér að búa til öll hörðu efnin okkar þannig. Ímyndaðu þér að úða forverunum í PV frumu, í sólarsellu, á þak og láta það setja saman sjálft í lagskipt mannvirki sem uppsker ljós.

11:43Hér er áhugavert fyrir upplýsingatækniheiminn: lífkísil. Þetta er kísilþörungur, sem er gerður úr silíkötum. Og svo kísill, sem við framleiðum núna -- það er hluti af krabbameinsvaldandi vandamáli okkar við framleiðslu á flögum okkar -- þetta er líf-steinefnavæðingarferli sem nú er verið að líkja eftir. Þetta er í UC Santa Barbara. Sjáðu þessar kísilþörungar. Þetta er úr verkum Ernst Haeckel. Ímyndaðu þér að geta - og aftur, það er sniðmát ferli, og það storknar úr fljótandi ferli - ímyndaðu þér að geta látið svona uppbyggingu koma út við stofuhita. Ímyndaðu þér að geta búið til fullkomnar linsur. Vinstra megin er þetta brothætt stjarna; það er þakið linsum sem fólkið hjá Lucent Technologies hefur komist að því að hafa enga bjögun. Þetta er ein mest bjögunarlausa linsa sem við vitum um. Og þeir eru margir, um allan líkamann. Það sem er áhugavert, aftur, er að það setur saman sjálft. Kona að nafni Joanna Aizenberg, hjá Lucent, er nú að læra að gera þetta í lághitaferli til að búa til svona linsur. Hún er líka að skoða ljósleiðara. Þetta er sjávarsvampur sem er með ljósleiðara. Neðst á honum eru ljósleiðarar sem virka betur en okkar, reyndar til að færa ljós, en þú getur bundið þá í hnút; þeir eru ótrúlega sveigjanlegir.

13:13Hér er önnur stór hugmynd: CO2 sem hráefni. Gaur að nafni Geoff Coates, hjá Cornell, sagði við sjálfan sig, þú veist, plöntur líta ekki á CO2 sem stærsta eitur okkar tíma. Við sjáum það þannig. Plöntur eru uppteknar við að búa til langar keðjur af sterkju og glúkósa, rétt, úr CO2. Hann hefur fundið leið -- hann hefur fundið hvata -- og hann hefur fundið leið til að taka CO2 og gera það að pólýkarbónötum. Lífbrjótanlegt plast úr CO2 -- hversu plöntulíkt.

13:42Sólbreytingar: sú mest spennandi. Það er fólk sem er að líkja eftir orkuöflunartækinu inni í fjólubláum bakteríum, fólkið hjá ASU. Jafnvel meira áhugavert, undanfarið, á síðustu tveimur vikum, hefur fólk séð að það er ensím sem kallast hydrogenasi sem getur þróað vetni úr róteindum og rafeindum, og getur tekið vetni upp - í rauninni það sem er að gerast í efnarafa, í forskauti efnarafals og í afturkræfum efnarafali. Í efnarafalunum okkar gerum við það með platínu; lífið gerir það með mjög, mjög algengu járni. Og teymi hefur nú bara tekist að líkja eftir þessum vetnisdjúgandi hydrogenasa. Það er mjög spennandi fyrir efnarafala -- að geta gert það án platínu.

14:33 Kraftur í lögun: hér er hvalur. Við höfum séð að uggar þessa hvals eru með berkla. Og þessir litlu hnökrar auka í raun skilvirkni í, til dæmis, brún flugvélar - auka skilvirkni um um 32 prósent. Sem er ótrúlegur jarðefnaeldsneytissparnaður, ef við ættum bara að setja það á vængjabrún. Litur án litarefna: þessi páfugl er að búa til lit með lögun. Ljós kemur í gegn, það skoppar aftur af lögunum; það er kallað þunnfilmutruflun. Ímyndaðu þér að geta sett saman vörur sjálfur með síðustu lögunum að leika við ljós til að búa til lit. Ímyndaðu þér að geta búið til form utan á yfirborði, þannig að það sé sjálfhreinsandi með bara vatni. Það er það sem laufblað gerir. Sjáðu þessa nærmynd? Þetta er vatnskúla og þetta eru óhreinindi. Og þetta er nálæg mynd af lótuslaufi. Það er fyrirtæki sem framleiðir vöru sem heitir Lotusan, sem líkir eftir -- þegar málning á framhlið hússins þornar, líkir hún eftir höggum í sjálfhreinsandi laufblaði og regnvatn hreinsar bygginguna.

15:47 Vatn verður okkar stóra, stóra áskorun: að svala þorsta. Hér eru tvær lífverur sem draga vatn. Sú til vinstri er namibíska bjalla sem dregur vatn upp úr þoku. Sú hægra megin er pillugalla -- dregur vatn úr lofti, drekkur ekki ferskt vatn. Að draga vatn upp úr Monterey-þoku og út úr sveittu loftinu í Atlanta, áður en það kemst inn í byggingu, er lykiltækni.

16:19 Aðskilnaðartækni verður afar mikilvæg. Hvað ef við myndum segja, ekki lengur harðrokksnámu? Hvað ef við myndum skilja málma frá úrgangsstraumum, lítið magn af málmum í vatni? Það er það sem örverur gera; þeir klóta málma úr vatni. Það er fyrirtæki hér í San Francisco sem heitir MR3 sem er að setja líki af sameindum örveranna á síur til að vinna úrgangsstraumum. Græn efnafræði er efnafræði í vatni. Við gerum efnafræði í lífrænum leysum. Þetta er mynd af spúnnunum sem koma úr könguló og silkið myndast úr könguló. Er það ekki fallegt? Græn efnafræði kemur í stað iðnaðarefnafræðinnar okkar fyrir uppskriftabók náttúrunnar. Það er ekki auðvelt, því lífið notar aðeins hlutmengi frumefna í lotukerfinu. Og við notum þau öll, jafnvel þau eitruðu. Að finna út glæsilegu uppskriftirnar sem myndu taka litla hlutmengi lotukerfisins og búa til kraftaverkaefni eins og þá frumu, er verkefni græna efnafræðinnar.

17:38Tímasett niðurbrot: umbúðir sem eru góðar þangað til þú vilt ekki að þær séu góðar lengur, og leysast upp við merki. Það er kræklingur sem þú getur fundið í vötnunum hérna úti og þræðir sem halda honum við stein eru tímasettir; eftir nákvæmlega tvö ár byrja þau að leysast upp.

17:55 Heilun: þetta er gott. Þessi litli strákur þarna er seinþroska. Það er vandamál með að bóluefni um allan heim berist ekki til sjúklinga. Og ástæðan er sú að kælingin rofnar einhvern veginn; það sem kallast „kalda keðjan“ rofnar. Gaur að nafni Bruce Rosner horfði á tardigradið -- sem þornar alveg út, en heldur sér þó á lífi í marga mánuði og mánuði og mánuði og getur endurnýjað sig. Og hann fann leið til að þurrka út bóluefni - hjúpa þau í sömu tegund af sykurhylkjum og tardigrad hefur í frumum sínum - sem þýðir að ekki þarf lengur að geyma bóluefni í kæli. Það er hægt að setja þær í hanskahólf, allt í lagi. Að læra af lífverum. Þetta er fundur um vatn -- að læra um lífverur sem geta verið án vatns, til að búa til bóluefni sem endist og endist og endist án kælingar.

19:02Ég ætla ekki að komast í 12. En það sem ég ætla að gera er að segja þér að það mikilvægasta, fyrir utan allar þessar aðlögun, er sú staðreynd að þessar lífverur hafa fundið út leið til að gera ótrúlega hluti sem þær gera á meðan þær sjá um staðinn sem á að sjá um afkvæmi þeirra. Þegar þeir taka þátt í forleik, eru þeir að hugsa um eitthvað mjög, mjög mikilvægt - og það er að hafa erfðaefni sitt eftir, eftir 10.000 kynslóðir. Og það þýðir að finna leið til að gera það sem þeir gera án þess að eyðileggja staðinn sem mun sjá um afkvæmi þeirra. Það er stærsta hönnunaráskorunin. Sem betur fer eru milljónir og milljónir snillinga tilbúnir að gefa okkur bestu hugmyndirnar sínar. Gangi þér vel að eiga samtal við þá.

20:03 Þakka þér fyrir.

20:04 (lófaklapp)

20:18Chris Anderson: Talaðu um forleik, ég -- við þurfum að komast í 12, en mjög fljótt.

20:22Janine Benyus: Í alvöru? CA: Já. Rétt eins og, þú veist, eins og 10 sekúndna útgáfan af 10, 11 og 12. Vegna þess að við -- skyggnurnar þínar eru svo glæsilegar og hugmyndirnar eru svo stórar að ég þoli ekki að leyfa þér að fara niður án þess að sjá 10, 11 og 12.

20:33JB: Allt í lagi, settu þetta -- Allt í lagi, ég geymi þetta bara. Allt í lagi, frábært. Allt í lagi, svo það er lækningin. Að skynja og bregðast við: endurgjöf er gríðarlegur hlutur. Þetta er engisprettur. Þeir geta verið 80 milljónir á ferkílómetra en samt rekast þeir ekki hver á annan. Og samt erum við með 3,6 milljónir bílaárekstra á ári.(Hlátur) Rétt. Það er maður í Newcastle sem hefur komist að því að þetta er mjög stór taugafruma. Og hún er í raun að finna út hvernig á að búa til hringrás til að forðast árekstra sem byggir á þessari mjög stóru taugafrumu í engisprettu.

21:13Þetta er risastórt og mikilvægt, númer 11. Og það er vaxandi frjósemi. Það þýðir, þú veist, hrein frjósemisrækt. Við ættum að auka frjósemi. Og ó já -- við fáum líka mat. Vegna þess að við verðum að auka getu þessarar plánetu til að skapa fleiri og fleiri tækifæri fyrir líf. Og í raun og veru, það er það sem aðrar lífverur gera líka. Í ensemble, það er það sem heil vistkerfi gera: þau skapa fleiri og fleiri tækifæri fyrir líf. Búskapurinn okkar hefur gert hið gagnstæða. Svo, búskapur sem byggir á því hvernig slétta byggir upp jarðveg, búgarður sem byggir á því hvernig innfæddur klaufdýrshjörð eykur í raun heilsu sviðsins, jafnvel skólphreinsun byggt á því hvernig mýri hreinsar ekki aðeins vatnið heldur skapar ótrúlega glitrandi framleiðni.

22:05Þetta er einfalda hönnunarupplýsingin. Ég meina, þetta lítur einfalt út vegna þess að kerfið, yfir 3,8 milljarða ára, hefur unnið þetta út. Það er að segja, þessar lífverur sem hafa ekki getað fundið út hvernig á að bæta eða sætta staði sína, eru ekki til staðar til að segja okkur frá því. Það er sá tólfti. Lífið -- og þetta er leyndarmálið; þetta er töfrabragðið -- lífið skapar aðstæður sem stuðla að lífinu. Það byggir upp jarðveg; það hreinsar loft; það hreinsar vatn; það blandar kokteilinn af gasi sem þú og ég þurfum til að lifa. Og það gerir það í miðjum því að hafa frábæran forleik og mæta þörfum þeirra. Þannig að það útilokar ekki gagnkvæmt. Við verðum að finna leið til að mæta þörfum okkar og gera þennan stað að Eden.

23:05CA: Janine, þakka þér kærlega fyrir. (lófaklapp)