Verrassende Lessen Van De Ingenieurs Van De Natuur

Het is een sensatie om hier te zijn op een conferentie die gewijd is aan "Inspired by Nature" – je kunt je dat vast wel voorstellen. En ik ben ook heel blij dat ik in het voorspelgedeelte zit. Heb je gemerkt dat dit gedeelte over voorspel gaat? Want ik mag het hebben over een van mijn favoriete dieren, de fuut. Je hebt nog nooit geleefd voordat je deze jongens hun baltsdans hebt zien doen. Ik was op Bowman Lake in Glacier National Park, een lang, smal meer met een soort omgekeerde bergen erin, en mijn partner en ik hebben een roeiboot. Dus we waren aan het roeien, en er kwam een ​​van die futen langs. En wat ze doen voor hun baltsdans is dat ze samen gaan, met z'n tweeën, de twee maten, en ze beginnen onder water te rennen. Ze peddelen steeds sneller, en sneller, en sneller, totdat ze zo snel gaan dat ze letterlijk uit het water komen en rechtop staan, alsof ze over het wateroppervlak peddelen. En er kwam een ​​van die futen langs terwijl we aan het roeien waren. En dus zitten we in een schedel, en we bewegen ons heel, heel snel. En deze fuut, denk ik, zag ons aan voor een potentiële klant en begon langs het water naast ons te rennen, in een baltsdans – kilometers lang. Hij stopte, en begon weer, en stopte weer, en begon weer. Dat is pas voorspel. (Gelach)

1:46 Ik was op dat moment zo dicht bij een soortverandering. Natuurlijk kan het leven ons iets leren op het gebied van entertainment. Het leven heeft ons veel te leren. Maar waar ik het vandaag over wil hebben, is wat het leven ons zou kunnen leren op het gebied van technologie en design. Wat er is gebeurd sinds het boek uitkwam – het boek ging voornamelijk over onderzoek naar biomimicry – en wat er sindsdien is gebeurd, is dat architecten, ontwerpers en ingenieurs – de mensen die onze wereld maken – zijn gaan bellen en zeggen: we willen een bioloog aan de ontwerptafel om ons in realtime te helpen geïnspireerd te raken. Of – en dat is voor mij het leuke eraan – we willen dat jullie ons meenemen de natuur in. We komen met een ontwerpuitdaging en we vinden de beste adaptors in de natuur die ons zouden kunnen inspireren.

2:40 Dit is een foto van een Galapagosreis die we maakten met een paar ingenieurs die afvalwater zuiveren; ze zuiveren afvalwater. Sommigen van hen waren er zelfs erg op tegen om daar te zijn. Wat ze ons aanvankelijk vertelden, was: weet je, we doen al aan biomimicry. We gebruiken bacteriën om ons water te zuiveren. En wij zeiden: nou, dat is niet bepaald geïnspireerd zijn door de natuur. Dat is bioprocessing, weet je; dat is bio-ondersteunde technologie: een organisme gebruiken om je afvalwater te zuiveren is een eeuwenoude technologie die 'domesticatie' heet. Dit is iets leren, een idee leren van een organisme en dat vervolgens toepassen. En dus snapten ze het nog steeds niet.

3:27 Dus we gingen wandelen op het strand en ik zei: geef me een van je grote problemen. Geef me een ontwerpuitdaging, een duurzaamheidsdrempel die je ervan weerhoudt duurzaam te zijn. En ze zeiden kalkaanslag, de ophoping van mineralen in leidingen. En ze zeiden, weet je wat er gebeurt? Mineralen - net als bij jou thuis - hopen zich op. En dan sluit de opening zich, en moeten we de leidingen doorspoelen met gifstoffen, of we moeten ze opgraven. Dus als we een manier hadden om deze kalkaanslag te stoppen - en dus raapte ik wat schelpen op het strand op. En ik vroeg hen: wat is kalkaanslag? Wat zit er in je leidingen? En ze zeiden: calciumcarbonaat. En ik zei: dat is dit; dit is calciumcarbonaat.

4:09 En dat wisten ze niet. Ze wisten niet dat een schelp een mal is van eiwitten, en dat ionen uit het zeewater vervolgens kristalliseren om een ​​schelp te vormen. Dus hetzelfde proces, maar dan zonder eiwitten, vindt plaats aan de binnenkant van hun leidingen. Ze wisten het niet. Dit komt niet door een gebrek aan informatie; het is een gebrek aan integratie. Weet je, het is een silo, mensen in silo's. Ze wisten niet dat hetzelfde gebeurde. Dus een van hen dacht erover na en zei: Oké, als dit gewoon kristallisatie is die automatisch plaatsvindt in zeewater – zelfassemblage – waarom zijn schelpen dan niet oneindig groot? Wat stopt de schilfering? Waarom gaan ze niet gewoon door? En ik zei: nou, op dezelfde manier dat ze een eiwit uitscheiden en dat de kristallisatie start – en toen leunden ze allemaal een beetje naar voren – ze lieten een eiwit los dat de kristallisatie stopt. Het hecht zich letterlijk aan de groeiende oppervlakte van het kristal. Er bestaat zelfs een product met de naam TPA dat dat eiwit nabootst (de stop-proteïne). Dat is een milieuvriendelijke manier om kalkaanslag in de leidingen te voorkomen.

5:26 Dat veranderde alles. Vanaf dat moment kregen we die ingenieurs niet meer terug in de boot. De eerste dag maakten ze een wandeling, en het was klik, klik, klik, klik. Vijf minuten later zaten ze weer in de boot. We zijn klaar. Weet je, ik heb dat eiland gezien. Daarna kropen ze overal rond. Ze snorkelden net zo lang als we ze lieten snorkelen. Wat er gebeurd was, was dat ze zich realiseerden dat er organismen waren die de problemen die ze hun hele carrière hadden geprobeerd op te lossen, al hadden opgelost.

6:05 Leren over de natuur is één ding; leren van de natuur – dat is de omslag. Dat is de fundamentele omslag. Wat ze beseften, was dat de antwoorden op hun vragen overal te vinden zijn; ze hoefden alleen de lens waarmee ze de wereld bekeken te veranderen. 3,8 miljard jaar veldtesten. 10 tot 30 – Craig Venter zal het je waarschijnlijk vertellen; ik denk dat er veel meer dan 30 miljoen – goed aangepaste oplossingen zijn. Het belangrijkste voor mij is dat deze oplossingen in context worden opgelost. En die context is de aarde – dezelfde context waarin wij proberen onze problemen op te lossen. Het is dus de bewuste nabootsing van het genie van het leven. Het is geen slaafse nabootsing – hoewel Al probeert het kapsel te maken – het is geen slaafse nabootsing; het is het nemen van de ontwerpprincipes, het genie van de natuur, en er iets van leren.

7:07 Nu, in een groep met zoveel IT'ers, moet ik toch even vermelden waar ik het niet over ga hebben, en dat is dat jouw vakgebied enorm veel heeft geleerd van levende wezens, op softwaregebied. Er zijn computers die zichzelf beschermen, zoals een immuunsysteem, en we leren van genregulatie en biologische ontwikkeling. En we leren van neurale netwerken, genetische algoritmen, evolutionair computergebruik. Dat is op softwaregebied. Maar wat ik interessant vind, is dat we hier nog niet zo veel naar hebben gekeken. Ik bedoel, deze machines zijn naar mijn mening niet erg hightech, in die zin dat er tientallen kankerverwekkende stoffen in het water van Silicon Valley zitten. De hardware voldoet dus helemaal niet aan wat het leven een succes zou noemen. Dus wat kunnen we leren over het maken van – niet alleen computers, maar alles? Het vliegtuig waarmee je bent aangekomen, auto's, de stoelen waarop je zit. Hoe herontwerpen we de wereld die we creëren, de door mensen gemaakte wereld? En belangrijker nog, wat zouden we ons de komende 10 jaar moeten afvragen? En er zijn een heleboel coole technologieën die het leven mogelijk maken.

8:25 Wat is de syllabus? Drie vragen zijn voor mij cruciaal. Hoe maakt het leven dingen? Dit is het tegenovergestelde; dit is hoe wij dingen maken. Het heet verhitten, kloppen en behandelen – zo noemen materiaalkundigen het. En het is dingen van bovenaf afhakken, waarbij 96 procent afval overblijft en slechts 4 procent product. Je verhit het; je klopt het met hoge druk; je gebruikt chemicaliën. Oké. Verhitten, kloppen en behandelen.

8:53 Het leven kan zich dat niet veroorloven. Hoe maakt het leven dingen? Hoe haalt het leven het maximale uit dingen? Dat is een geraniumpollen. En zijn vorm geeft het de functie om zo gemakkelijk door de lucht te kunnen tuimelen. Kijk eens naar die vorm. Leven voegt informatie toe aan materie. Met andere woorden: structuur. Het geeft het informatie. Door informatie aan materie toe te voegen, geeft het het een andere functie dan zonder die structuur. En ten derde, hoe laat het leven dingen in systemen verdwijnen? Omdat het leven zich niet echt met dingen bezighoudt; er zijn geen dingen in de natuurlijke wereld die losstaan ​​van hun systemen. Heel korte syllabus. Naarmate ik meer en meer lees en het verhaal volg, komen er een aantal verbazingwekkende dingen naar voren in de biologische wetenschappen. En tegelijkertijd luister ik naar veel bedrijven en ontdek ik wat hun grote uitdagingen zijn. De twee groepen praten niet met elkaar. Helemaal niet.

10:11 Wat in de wereld van de biologie zou op dit moment nuttig kunnen zijn om ons door deze evolutionaire knoop te helpen waar we in zitten? Ik ga proberen er 12 heel snel door te nemen.

10:23 Iets wat ik spannend vind, is zelfassemblage. Je hebt hier vast wel eens over gehoord in de nanotechnologie. Terug naar die schelp: de schelp is een zelfassemblagemateriaal. Linksonder zie je een afbeelding van parelmoer dat zich vormt uit zeewater. Het is een gelaagde structuur van mineraal en vervolgens polymeer, en dat maakt het heel erg sterk. Het is twee keer zo sterk als onze hightechkeramiek. Maar wat echt interessant is: in tegenstelling tot onze keramiek die in ovens staat, gebeurt het in zeewater. Het gebeurt dicht bij, in en dicht bij, het lichaam van het organisme. Dit is Sandia National Labs. Iemand genaamd Jeff Brinker heeft een manier gevonden om een ​​zelfassemblageproces te hebben. Stel je voor dat je keramiek kunt maken op kamertemperatuur door simpelweg iets in een vloeistof te dompelen, het eruit te halen en de verdamping de moleculen in de vloeistof te laten samenkomen, zodat ze in elkaar puzzelen, net zoals deze kristallisatie werkt. Stel je voor dat we al onze harde materialen op die manier maken. Stel je voor dat we de precursors in een fotovoltaïsche cel, een zonnecel, op een dak spuiten en het vervolgens zelf in elkaar zetten tot een gelaagde structuur die licht opvangt.

11:43 Hier is er eentje die interessant is voor de IT-wereld: biosilicium. Dit is een diatomee, gemaakt van silicaten. En silicium, dat we nu maken – het is onderdeel van ons kankerverwekkende probleem bij de productie van onze chips – is een biomineralisatieproces dat nu wordt nagebootst. Dit is aan de UC Santa Barbara. Kijk eens naar deze diatomeeën. Dit komt uit het werk van Ernst Haeckel. Stel je voor dat je – en nogmaals, het is een sjabloonproces, en het stolt uit een vloeibaar proces – stel je voor dat je zo'n structuur bij kamertemperatuur kunt laten ontstaan. Stel je voor dat je perfecte lenzen kunt maken. Links zie je een slangster; hij is bedekt met lenzen waarvan de mensen van Lucent Technologies hebben ontdekt dat ze helemaal geen vervorming vertonen. Het is een van de meest vervormingsvrije lenzen die we kennen. En er zijn er veel, over het hele lichaam. Wat weer interessant is, is dat hij zichzelf assembleert. Joanna Aizenberg, een vrouw van Lucent, leert nu hoe ze dit in een proces met lage temperaturen kan doen om dit soort lenzen te maken. Ze onderzoekt ook glasvezels. Dat is een zeespons met een glasvezel. Helemaal onderaan zitten glasvezels die beter werken dan die van ons om licht te verplaatsen, maar je kunt ze wel vastknopen; ze zijn ongelooflijk flexibel.

13:13 Nog een geweldig idee: CO2 als grondstof. Een zekere Geoff Coates van Cornell zei tegen zichzelf: weet je, planten zien CO2 niet als het grootste gif van onze tijd. Wij zien het zo. Planten zijn druk bezig om lange ketens van zetmeel en glucose te maken van CO2. Hij heeft een manier gevonden – hij heeft een katalysator gevonden – en hij heeft een manier gevonden om CO2 om te zetten in polycarbonaten. Biologisch afbreekbare kunststoffen van CO2 – hoe plantenachtig.

13:42 Zonnetransformaties: de meest opwindende. Er zijn mensen die het energie-opwekkende apparaat in de paarse bacterie nabootsen, de mensen van ASU. Nog interessanter is dat mensen de afgelopen weken hebben gezien dat er een enzym bestaat, hydrogenase, dat waterstof kan ontwikkelen uit protonen en elektronen, en waterstof kan opnemen – in principe wat er gebeurt in een brandstofcel, in de anode van een brandstofcel en in een reversibele brandstofcel. In onze brandstofcellen doen we dat met platina; het leven doet dat met een heel, heel gewoon ijzer. En een team is er nu in geslaagd om die waterstofjonglerende hydrogenase na te bootsen. Dat is heel spannend voor brandstofcellen – dat ze dat kunnen doen zonder platina.

14:33 De kracht van vorm: hier is een walvis. We hebben gezien dat de vinnen van deze walvis knobbeltjes hebben. En die kleine bultjes verhogen de efficiëntie, bijvoorbeeld in de rand van een vliegtuig – de efficiëntie met ongeveer 32 procent. Dat is een enorme besparing op fossiele brandstoffen, als we dat gewoon op de rand van een vleugel zouden plaatsen. Kleur zonder pigmenten: deze pauw creëert kleur met vorm. Licht komt erdoorheen en kaatst terug van de lagen; het heet dunnefilminterferentie. Stel je voor dat je producten zelf kunt assembleren, waarbij de laatste paar lagen met licht spelen om kleur te creëren. Stel je voor dat je een vorm aan de buitenkant van een oppervlak kunt creëren, zodat het zichzelf reinigt met alleen water. Dat is wat een blad doet. Zie je die close-upfoto? Dat is een bal water, en dat zijn vuildeeltjes. En dat is een close-upfoto van een lotusblad. Er is een bedrijf dat een product maakt dat Lotusan heet. Dit product imiteert de bultjes in de verf op de gevel van een gebouw wanneer deze droogt. Zo worden de bultjes in een zelfreinigend blad nagebootst. Regenwater reinigt het gebouw.

15:47 Water wordt onze grote uitdaging: dorst lessen. Hier zijn twee organismen die water opzuigen. Degene links is de Namibische kever die water uit de mist haalt. Degene rechts is een pissebed – hij haalt water uit de lucht en drinkt geen zoet water. Water uit de mist van Monterey en uit de zweterige lucht van Atlanta halen voordat het een gebouw binnendringt, zijn cruciale technologieën.

16:19Scheidingstechnologieën worden enorm belangrijk. Wat als we zouden zeggen: geen hardrock-mijnbouw meer? Wat als we metalen zouden scheiden uit afvalstromen, kleine hoeveelheden metalen in water? Dat is wat microben doen; ze cheleren metalen uit water. Er is een bedrijf hier in San Francisco, MR3 genaamd, dat nabootsingen van de moleculen van microben in filters plaatst om afvalstromen te ontginnen. Groene chemie is chemie in water. We doen chemie in organische oplosmiddelen. Dit is een foto van de spintepels die uit een spin komen en de zijde die door een spin wordt gevormd. Is dat niet prachtig? Groene chemie vervangt onze industriële chemie door het receptenboek van de natuur. Dat is niet makkelijk, want het leven gebruikt slechts een deel van de elementen in het periodiek systeem. En we gebruiken ze allemaal, zelfs de giftige. Het bedenken van de elegante recepten die de kleine subset van het periodiek systeem zouden gebruiken om wondermaterialen zoals die cel te creëren, is de taak van groene chemie.

17:38 Getimede degradatie: een verpakking die goed is totdat je hem niet meer goed wilt hebben, en die op commando oplost. Dat is een mossel die je hier in de wateren kunt vinden, en de draden die hem aan een rots vastmaken, hebben een timed; precies na twee jaar beginnen ze op te lossen.

17:55 Genezing: dit is een goede. Dat kleine ding daar is een beerdiertje. Er is een probleem met vaccins wereldwijd die niet bij patiënten terechtkomen. En de reden is dat de koeling op de een of andere manier verbroken wordt; wat de "koudeketen" wordt genoemd, wordt verbroken. Een man genaamd Bruce Rosner keek naar het beerdiertje – dat volledig uitdroogt, maar toch maandenlang in leven blijft en zichzelf kan regenereren. En hij vond een manier om vaccins te drogen – ze in dezelfde soort suikercapsules te stoppen als het beerdiertje in zijn cellen heeft – wat betekent dat vaccins niet langer gekoeld hoeven te worden. Ze kunnen in een dashboardkastje worden bewaard, oké. Leren van organismen. Deze sessie gaat over water – leren over organismen die het zonder water kunnen stellen, om een ​​vaccin te maken dat lang meegaat zonder koeling.

19:02 Ik ga niet tot 12 komen. Maar wat ik wel ga doen, is jullie vertellen dat het belangrijkste, naast al deze aanpassingen, is dat deze organismen een manier hebben gevonden om de geweldige dingen die ze doen te doen, terwijl ze tegelijkertijd zorgen voor de plek die voor hun nakomelingen zal zorgen. Wanneer ze betrokken zijn bij voorspel, denken ze aan iets heel, heel belangrijks: ervoor zorgen dat hun genetisch materiaal over 10.000 generaties behouden blijft. En dat betekent een manier vinden om te doen wat ze doen zonder de plek te verwoesten die voor hun nakomelingen zal zorgen. Dat is de grootste ontwerpuitdaging. Gelukkig zijn er miljoenen en miljoenen genieën die bereid zijn ons hun beste ideeën te schenken. Veel succes met een gesprek met hen.

20:03Bedankt.

20:04 (Applaus)

20:18Chris Anderson: Over voorspel gesproken, we moeten naar 12, maar heel snel.

20:22Janine Benyus: Oh, echt? CA: Ja. Net als, weet je, de 10-secondenversie van 10, 11 en 12. Omdat we gewoon – je dia's zijn zo prachtig, en de ideeën zijn zo groot, ik kan het niet laten om je te laten gaan zonder 10, 11 en 12 te zien.

20:33JB: Oké, leg dit even vast -- Oké, ik houd dit even vast. Oké, geweldig. Oké, dat is dus de helende factor. Voelen en reageren: feedback is enorm belangrijk. Dit is een sprinkhaan. Er kunnen er wel 80 miljoen op een vierkante kilometer zitten, en toch botsen ze niet met elkaar. En toch gebeuren er jaarlijks 3,6 miljoen auto-ongelukken. (Gelach) Klopt. Er is iemand in Newcastle die heeft ontdekt dat het een heel groot neuron is. En ze is bezig uit te zoeken hoe ze een circuit kan maken om botsingen te vermijden, gebaseerd op dit heel grote neuron in de sprinkhaan.

21:13 Dit is een enorme en belangrijke, nummer 11. En dat is de groeiende vruchtbaarheid. Dat betekent, weet je, netto vruchtbaarheidslandbouw. ​​We zouden de vruchtbaarheid moeten vergroten. En, oh ja, we krijgen ook voedsel. Omdat we de capaciteit van deze planeet moeten vergroten om steeds meer mogelijkheden voor leven te creëren. En eigenlijk doen andere organismen dat ook. Samengevat, dat is wat hele ecosystemen doen: ze creëren steeds meer mogelijkheden voor leven. Onze landbouw heeft het tegenovergestelde gedaan. Dus landbouw gebaseerd op hoe een prairie de bodem opbouwt, veeteelt gebaseerd op hoe een inheemse kudde hoefdieren de gezondheid van het leefgebied daadwerkelijk verbetert, zelfs afvalwaterzuivering gebaseerd op hoe een moeras niet alleen het water zuivert, maar ook een ongelooflijk sprankelende productiviteit creëert.

22:05 Dit is de simpele ontwerpopdracht. Ik bedoel, het ziet er simpel uit omdat het systeem dit in 3,8 miljard jaar heeft uitgewerkt. Dat wil zeggen, die organismen die er niet in geslaagd zijn om uit te vinden hoe ze hun omgeving kunnen verbeteren of aantrekkelijker kunnen maken, zijn er niet meer om ons erover te vertellen. Dat is de twaalfde. Leven – en dit is de geheime truc; dit is de magische truc – leven creëert omstandigheden die bevorderlijk zijn voor leven. Het bouwt bodem op; het reinigt lucht; het reinigt water; het mengt de cocktail van gassen die jij en ik nodig hebben om te leven. En het doet dat te midden van geweldig voorspel en het vervullen van hun behoeften. Het sluit elkaar dus niet uit. We moeten een manier vinden om in onze behoeften te voorzien, terwijl we van deze plek een Eden maken.

23:05CA: Janine, heel erg bedankt. (Applaus)