Overraskende lærdom Fra Naturens ingeniører

Det er en spenning å være her på en konferanse som er viet "Inspired by Nature" - du kan forestille deg. Og jeg er også begeistret for å være i forspillseksjonen. La du merke til at denne delen er forspill? Fordi jeg kommer til å snakke om en av favorittdyrene mine, som er Western Grebe. Du har ikke levd før du har sett disse gutta danse frieriet. Jeg var på Bowman Lake i Glacier National Park, som er en lang, mager innsjø med en slags fjell opp ned i den, og partneren min og jeg har et roskjell. Så vi rodde, og en av disse vestlige lappene kom med. Og det de gjør for frieriet deres er at de går sammen, de to, de to kameratene, og de begynner å løpe under vann. De padler fortere, og fortere, og fortere, til de går så fort at de bokstavelig talt løfter seg opp av vannet, og de står oppreist, liksom padler på toppen av vannet. Og en av disse topper kom med mens vi rodde. Så vi er i en hodeskalle, og vi beveger oss veldig, veldig raskt. Og denne Toppe, tror jeg, forvekslet oss med et prospekt, og begynte å løpe langs vannet ved siden av oss, i en frieridans - i milevis. Det ville stoppe, og deretter starte, og deretter stoppe, og deretter starte. Nå er det forspill. (Latter)

1:46 Jeg var så nær å skifte art i det øyeblikket. Det er klart at livet kan lære oss noe i underholdningsdelen. Livet har mye å lære oss. Men det jeg vil snakke om i dag er hva livet kan lære oss innen teknologi og design. Det som har skjedd siden boken kom ut -- boken handlet hovedsakelig om forskning innen biomimicry -- og det som har skjedd siden den gang er at arkitekter, designere, ingeniører -- mennesker som skaper vår verden -- har begynt å ringe og si at vi vil at en biolog skal sitte ved designbordet for å hjelpe oss, i sanntid, å bli inspirert. Eller - og dette er den morsomme delen for meg - vi vil at du skal ta oss med ut i den naturlige verden. Vi kommer med en designutfordring, og vi finner mesteradapterne i den naturlige verden, som kan inspirere oss.

2:40 Så dette er et bilde fra en Galapagos-tur som vi tok sammen med noen avløpsrenseingeniører; de renser avløpsvann. Og noen av dem var faktisk veldig motstandsdyktige mot å være der. Det de sa til oss først var, du vet, vi gjør allerede biomimicry. Vi bruker bakterier til å rense vannet vårt. Og vi sa, vel, det er ikke akkurat å være inspirert av naturen. Det er bioprosessering, vet du; det er bioassistert teknologi: å bruke en organisme til å rense avløpsvannet er en gammel, gammel teknologi som kalles «domesticering». Dette er å lære noe, lære en idé fra en organisme og deretter bruke den. Og så fikk de det fortsatt ikke.

3:27 Så vi gikk en tur på stranden og jeg sa, vel, gi meg et av de store problemene dine. Gi meg en designutfordring, bærekraftig fartsdump, som hindrer deg i å være bærekraftig. Og de sa skalering, som er oppbygging av mineraler inne i rør. Og de sa, du vet at det som skjer er at mineral – akkurat som hjemme hos deg – bygger seg opp mineral. Og så lukkes blenderåpningen, og vi må spyle rørene med giftstoffer, eller så må vi grave dem opp. Så hvis vi hadde en måte å stoppe denne skaleringen på -- og så plukket jeg opp noen skjell på stranden. Og jeg spurte dem, hva er skalering? Hva er inne i rørene dine? Og de sa, kalsiumkarbonat. Og jeg sa, det er hva dette er; dette er kalsiumkarbonat.

4:09 Og det visste de ikke. De visste ikke at hva et skjell er, det er malt av proteiner, og så krystalliserer ioner fra sjøvannet på plass for å lage et skall. Så den samme typen prosess, uten proteinene, skjer på innsiden av rørene deres. De visste ikke. Dette er ikke på grunn av mangel på informasjon; det er mangel på integrering. Du vet, det er en silo, folk i siloer. De visste ikke at det samme skjedde. Så en av dem tenkte på det og sa, OK, vel, hvis dette bare er krystallisering som skjer automatisk fra sjøvann -- selvmontering -- hvorfor er ikke skjell uendelig i størrelse? Hva stopper skaleringen? Hvorfor fortsetter de ikke bare? Og jeg sa, vel, på samme måte som de utstråler et protein og det starter krystalliseringen - og så lente de seg alle sammen - de slapp et protein som stopper krystalliseringen. Det fester seg bokstavelig talt til det voksende ansiktet til krystallen. Og faktisk er det et produkt som heter TPA som etterligner det proteinet – det stoppproteinet – og det er en miljøvennlig måte å stoppe avleiring i rør.

5:26 Det forandret alt. Fra da av kunne du ikke få disse ingeniørene tilbake i båten. Den første dagen skulle de ta en fottur, og det var, klikk, klikk, klikk, klikk. Fem minutter senere var de tilbake i båten. Vi er ferdige. Du vet, jeg har sett den øya. Etter dette krøp de over alt. De ville snorkle så lenge vi la dem snorkle. Det som hadde skjedd var at de innså at det fantes organismer der ute som allerede hadde løst problemene som de hadde brukt karrieren på å prøve å løse.

6:05 Å lære om den naturlige verden er én ting; lære av den naturlige verden – det er byttet. Det er den dype vekslingen. Det de innså var at svarene på spørsmålene deres er overalt; de trengte bare å endre linsene som de så verden med. 3,8 milliarder år med felttesting. 10 til 30 -- Craig Venter vil sannsynligvis fortelle deg; Jeg tror det er mye mer enn 30 millioner -- godt tilpassede løsninger. Det viktige for meg er at dette er løsninger løst i sammenheng. Og konteksten er Jorden -- den samme konteksten som vi prøver å løse problemene våre i. Så det er den bevisste emuleringen av livets genialitet. Det er ikke slavisk etterligning -- selv om Al prøver å få frisyren i gang -- det er ikke en slavisk mimikk; det er å ta designprinsippene, genialiteten til den naturlige verden, og lære noe av det.

7:07 Nå, i en gruppe med så mange IT-folk, må jeg nevne det jeg ikke skal snakke om, og det er at feltet ditt er et som har lært enormt mye av levende ting, på programvaresiden. Så det er datamaskiner som beskytter seg selv, som et immunsystem, og vi lærer av genregulering og biologisk utvikling. Og vi lærer av nevrale nett, genetiske algoritmer, evolusjonær databehandling. Det er på programvaresiden. Men det som er interessant for meg er at vi ikke har sett så mye på dette. Jeg mener, disse maskinene er egentlig ikke veldig høyteknologiske etter mitt skjønn i den forstand at det er dusinvis og dusinvis av kreftfremkallende stoffer i vannet i Silicon Valley. Så maskinvaren er slett ikke opp til snus når det gjelder hva livet vil kalle en suksess. Så hva kan vi lære om å lage - ikke bare datamaskiner, men alt? Flyet du kom inn i, biler, setene du sitter på. Hvordan redesigner vi verden vi lager, den menneskeskapte verden? Enda viktigere, hva bør vi spørre om de neste 10 årene? Og det er mange kule teknologier der ute som livet har.

8:25 Hva er pensum? Tre spørsmål er nøkkelen for meg. Hvordan skaper livet ting? Dette er det motsatte; dette er hvordan vi lager ting. Det kalles heat, beat and treat -- det er det materialforskere kaller det. Og det er å skjære ting ned fra toppen, med 96 prosent avfall til overs og bare 4 prosent produkt. Du varmer det opp; du slår den med høyt trykk; du bruker kjemikalier. OK. Varm, bank og behandle.

8:53Livet har ikke råd til det. Hvordan skaper livet ting? Hvordan får livet mest mulig ut av ting? Det er en geraniumpollen. Og formen er det som gir den funksjonen til å kunne tumle gjennom luften så lett. Se på den formen. Livet tilfører informasjon til materie. Med andre ord: struktur. Det gir den informasjon. Ved å legge til informasjon til materie, gir det den en funksjon som er annerledes enn uten den strukturen. Og for det tredje, hvordan får livet ting til å forsvinne inn i systemer? Fordi livet egentlig ikke handler om ting; det er ingen ting i den naturlige verden som er skilt fra systemene deres. Veldig rask pensum. Ettersom jeg leser mer og mer nå, og følger historien, er det noen fantastiske ting som kommer opp innen biologiske vitenskaper. Og samtidig lytter jeg til mange bedrifter og finner ut hva slags store utfordringer deres er. De to gruppene snakker ikke sammen. I det hele tatt.

10:11 Hva i verden av biologi kan være nyttig på dette tidspunktet, for å få oss gjennom denne typen evolusjonære knutehull som vi er i? Jeg skal prøve å gå gjennom 12, veldig raskt.

10:23 En som er spennende for meg er selvmontering. Nå har du hørt om dette når det gjelder nanoteknologi. Tilbake til det skallet: skallet er et selvmonterende materiale. Nede til venstre er det et bilde av perlemor som dannes av sjøvann. Det er en lagdelt struktur som er mineral og deretter polymer, og det gjør den veldig, veldig tøff. Den er dobbelt så tøff som vår høyteknologiske keramikk. Men det som er veldig interessant: i motsetning til keramikken vår som er i ovner, skjer det i sjøvann. Det skjer nær, i og i nærheten av organismens kropp. Dette er Sandia National Labs. En fyr som heter Jeff Brinker har funnet en måte å ha en selvmonterende kodeprosess. Tenk deg å kunne lage keramikk i romtemperatur ved ganske enkelt å dyppe noe i en væske, løfte det ut av væsken, og få molekylene i væsken til å fordampe sammen, slik at de pusles sammen på samme måte som denne krystalliseringen fungerer. Tenk deg å lage alle våre harde materialer på den måten. Se for deg å spraye forløperne til en PV-celle, til en solcelle, på et tak, og få den selvmontert til en lagdelt struktur som høster lys.

11:43Her er en interessant for IT-verdenen: bio-silisium. Dette er en kiselalger, som er laget av silikater. Og så silisium, som vi lager akkurat nå -- det er en del av vårt kreftfremkallende problem i produksjonen av chipsene våre -- dette er en biomineraliseringsprosess som nå etterlignes. Dette er ved UC Santa Barbara. Se på disse kiselalgene. Dette er fra Ernst Haeckels arbeid. Tenk deg å kunne - og igjen, det er en malprosess, og den størkner ut av en flytende prosess - tenk deg å kunne ha den slags struktur som kommer ut ved romtemperatur. Tenk deg å kunne lage perfekte linser. Til venstre er dette en sprø stjerne; den er dekket med linser som folkene i Lucent Technologies har funnet ikke har noen som helst forvrengning. Det er en av de mest forvrengningsfrie linsene vi vet om. Og det er mange av dem, over hele kroppen. Det som er interessant igjen, er at den monterer seg selv. En kvinne ved navn Joanna Aizenberg, hos Lucent, lærer nå å gjøre dette i en lavtemperaturprosess for å lage denne typen linser. Hun ser også på fiberoptikk. Det er en havsvamp som har en fiberoptikk. Nede ved bunnen av den er det fiberoptikk som fungerer bedre enn vår, faktisk, for å flytte lys, men du kan knytte dem i en knute; de er utrolig fleksible.

13:13 Her er en annen stor idé: CO2 som råstoff. En fyr ved navn Geoff Coates, hos Cornell, sa til seg selv, du vet, planter ser ikke CO2 som den største giften i vår tid. Vi ser det slik. Planter er opptatt med å lage lange kjeder av stivelse og glukose, riktignok, av CO2. Han har funnet en måte -- han har funnet en katalysator -- og han har funnet en måte å ta CO2 og gjøre det til polykarbonater. Biologisk nedbrytbar plast ut av CO2 - hvor planteaktig.

13:42Soltransformasjoner: den mest spennende. Det er folk som etterligner energiinnsamlingsapparatet inne i lilla bakterie, folkene ved ASU. Enda mer interessant, i det siste, i løpet av de siste par ukene, har folk sett at det er et enzym kalt hydrogenase som er i stand til å utvikle hydrogen fra proton og elektroner, og som er i stand til å ta hydrogen opp - i utgangspunktet det som skjer i en brenselcelle, i anoden til en brenselcelle og i en reversibel brenselcelle. I brenselcellene våre gjør vi det med platina; livet gjør det med et veldig, veldig vanlig strykejern. Og et team har nå nettopp vært i stand til å etterligne den hydrogenjonglerende hydrogenasen. Det er veldig spennende for brenselceller - å kunne gjøre det uten platina.

14:33 Formens kraft: her er en hval. Vi har sett at finnene til denne hvalen har tuberkler på seg. Og de små ujevnhetene øker faktisk effektiviteten i, for eksempel, kanten av et fly – øker effektiviteten med omtrent 32 prosent. Noe som er en utrolig besparelse på fossilt brensel, hvis vi bare skulle sette det på kanten av en vinge. Farge uten pigmenter: denne påfuglen skaper farge med form. Lyset kommer gjennom, det spretter tilbake fra lagene; det kalles tynnfilm-interferens. Tenk deg å kunne sette sammen produkter selv med de siste lagene som leker med lys for å skape farger. Tenk deg å kunne lage en form på utsiden av en overflate, slik at den blir selvrensende med bare vann. Det er det et blad gjør. Ser du det nærliggende bildet? Det er en vannkule, og det er smusspartikler. Og det er et nærbilde av et lotusblad. Det er et selskap som lager et produkt som heter Lotusan, som etterligner -- når bygningsfasademalingen tørker, etterligner den ujevnheter i et selvrensende blad, og regnvann renser bygningen.

15:47Vann kommer til å bli vår store, store utfordring: å slukke tørsten. Her er to organismer som trekker vann. Den til venstre er den namibiske billen som trekker vann ut av tåken. Den til høyre er en pillebug -- trekker vann ut av luften, drikker ikke ferskvann. Å trekke vann ut av Monterey-tåken og ut av den svette luften i Atlanta, før det kommer inn i en bygning, er nøkkelteknologier.

16:19 Separasjonsteknologier kommer til å bli ekstremt viktige. Hva om vi skulle si, ikke mer hard rock mining? Hva om vi skulle skille ut metaller fra avfallsstrømmer, små mengder metaller i vann? Det er det mikrober gjør; de chelaterer metaller ut av vann. Det er et selskap her i San Francisco som heter MR3 som bygger inn etterligninger av mikrobenes molekyler på filtre for å utvinne avfallsstrømmer. Grønn kjemi er kjemi i vann. Vi driver med kjemi i organiske løsemidler. Dette er et bilde av spinnene som kommer ut av en edderkopp og silken som dannes av en edderkopp. Er ikke det vakkert? Grønn kjemi erstatter vår industrielle kjemi med naturens oppskriftsbok. Det er ikke lett, fordi livet bruker bare en delmengde av grunnstoffene i det periodiske systemet. Og vi bruker alle, også de giftige. Å finne ut de elegante oppskriftene som ville ta den lille delmengden av det periodiske systemet, og lage mirakelmaterialer som den cellen, er oppgaven med grønn kjemi.

17:38 Tidsbestemt nedbrytning: emballasje som er god til du ikke vil at den skal være god lenger, og løses opp på signal. Det er en blåskjell du kan finne i vannet her ute, og trådene som holder den til en stein er tidsbestemt; etter nøyaktig to år begynner de å gå i oppløsning.

17:55 Healing: dette er bra. Den lille fyren der borte er en tardigrad. Det er et problem med at vaksiner rundt om i verden ikke kommer til pasienter. Og grunnen er at kjølingen på en eller annen måte blir brutt; det som kalles "kaldkjeden" blir brutt. En fyr som heter Bruce Rosner så på tardigraden -- som tørker helt ut, og likevel holder seg i live i måneder og måneder og måneder, og er i stand til å regenerere seg selv. Og han fant en måte å tørke ut vaksiner - omslutte dem i samme type sukkerkapsler som tardigraden har i cellene sine - noe som betyr at vaksiner ikke lenger trenger å være nedkjølt. De kan legges i et hanskerom, ok. Lære av organismer. Dette er en økt om vann -- å lære om organismer som kan klare seg uten vann, for å lage en vaksine som varer og varer og varer uten kjøling.

19:02Jeg kommer ikke til 12. Men det jeg skal gjøre er å fortelle deg at det viktigste, foruten alle disse tilpasningene, er det faktum at disse organismene har funnet ut en måte å gjøre de fantastiske tingene de gjør mens de tar vare på stedet som skal ta vare på deres avkom. Når de er involvert i forspill, tenker de på noe veldig, veldig viktig - og det er å ha deres genetiske materiale forbli, 10 000 generasjoner fra nå. Og det betyr å finne en måte å gjøre det de gjør uten å ødelegge stedet som skal ta seg av deres avkom. Det er den største designutfordringen. Heldigvis er det millioner på millioner av genier som er villige til å gi oss sine beste ideer. Lykke til med å snakke med dem.

20:03 Takk.

20:04 (Applaus)

20:18 Chris Anderson: Snakk om forspill, jeg -- vi må komme til 12, men veldig raskt.

20:22 Janine Benyus: Å virkelig? CA: Ja. Akkurat som, du vet, som 10-sekundersversjonen av 10, 11 og 12. Fordi vi bare -- lysbildene dine er så flotte, og ideene er så store, orker jeg ikke å la deg gå ned uten å se 10, 11 og 12.

20:33JB: OK, legg dette -- OK, jeg skal bare holde denne tingen. OK, flott. OK, så det er den helbredende. Å sanse og svare: tilbakemelding er en stor ting. Dette er en gresshoppe. Det kan være 80 millioner av dem på en kvadratkilometer, og likevel kolliderer de ikke med hverandre. Og likevel har vi 3,6 millioner bilkollisjoner i året.(Latter) Ikke sant. Det er en person i Newcastle som har funnet ut at det er et veldig stort nevron. Og hun finner faktisk ut hvordan hun kan lage en kollisjonsunngåelseskrets basert på denne veldig store nevronen i gresshoppen.

21:13 Dette er en enorm og viktig en, nummer 11. Og det er den økende fruktbarheten. Det betyr, du vet, netto fruktbarhetsoppdrett. Vi bør øke fruktbarheten. Og ja, vi får mat også. Fordi vi må øke kapasiteten til denne planeten for å skape flere og flere muligheter for liv. Og egentlig, det er det andre organismer også gjør. I ensemble er det det hele økosystemer gjør: de skaper flere og flere muligheter for livet. Vårt jordbruk har gjort det motsatte. Så oppdrett basert på hvordan en prærie bygger jord, ranching basert på hvordan en innfødt hovdyrbesetning faktisk øker helsen til området, til og med avløpsvannbehandling basert på hvordan en myr ikke bare renser vannet, men skaper utrolig glitrende produktivitet.

22:05 Dette er den enkle designoppgaven. Jeg mener, det ser enkelt ut fordi systemet, over 3,8 milliarder år, har løst dette. Det vil si at de organismene som ikke har vært i stand til å finne ut hvordan de kan forbedre eller blidgjøre stedene deres, er ikke i nærheten for å fortelle oss om det. Det er den tolvte. Livet -- og dette er det hemmelige trikset; dette er det magiske trikset -- livet skaper forhold som bidrar til livet. Det bygger jord; det renser luft; det renser vann; den blander cocktailen av gasser som du og jeg trenger for å leve. Og det gjør den midt i å ha et godt forspill og møte deres behov. Så det er ikke gjensidig utelukkende. Vi må finne en måte å møte våre behov på, samtidig som vi gjør dette stedet til et Eden.

23:05CA: Janine, tusen takk. (Bifall)