Lições Surpreendentes Dos Engenheiros Da Natureza

É emocionante estar aqui em uma conferência dedicada a "Inspirado pela Natureza" — vocês podem imaginar. E também estou muito feliz por estar na seção de preliminares. Notaram que esta seção se chama preliminares? Porque vou falar sobre uma das minhas criaturas favoritas, o mergulhão-ocidental. Vocês não viveram até verem esses caras fazendo sua dança de acasalamento. Eu estava no Lago Bowman, no Parque Nacional Glacier, um lago comprido e estreito com montanhas que parecem de cabeça para baixo, e eu e meu parceiro estávamos em um barco a remo. Estávamos remando quando um desses mergulhões-ocidentais apareceu. O que eles fazem na dança de acasalamento é o seguinte: os dois, os dois parceiros, vão juntos e começam a correr debaixo d'água. Eles remam cada vez mais rápido, até que estão tão velozes que literalmente saem da água e ficam em pé, como se estivessem remando na superfície. E um desses mergulhões apareceu enquanto estávamos remando. Então estávamos dentro de um crânio, nos movendo muito, muito rápido. E esse mergulhão, acho que nos confundiu com uma presa e começou a correr rente à água ao nosso lado, numa dança de acasalamento — por quilômetros. Ele parava, depois recomeçava, depois parava de novo e recomeçava. Isso sim é preliminares! (Risos)

1:46Quase me transformei naquele instante. Obviamente, a vida pode nos ensinar algo na área do entretenimento. A vida tem muito a nos ensinar. Mas o que eu gostaria de abordar hoje é o que a vida pode nos ensinar em termos de tecnologia e design. O que aconteceu desde o lançamento do livro — que tratava principalmente de pesquisas em biomimética — é que arquitetos, designers, engenheiros — pessoas que criam o nosso mundo — começaram a ligar e dizer: "Queremos um biólogo para se sentar à mesa de projeto e nos ajudar, em tempo real, a nos inspirar". Ou — e esta é a parte divertida para mim — "Queremos que você nos leve para o mundo natural. Apresentaremos um desafio de design e encontraremos os melhores adaptadores na natureza, que possam nos inspirar".

2:40 Esta é uma foto de uma viagem que fizemos às Ilhas Galápagos com alguns engenheiros de tratamento de águas residuais; eles purificam águas residuais. E alguns deles estavam bem resistentes à ideia de estar lá. O que eles nos disseram inicialmente foi: "Sabe, nós já usamos biomimética. Usamos bactérias para limpar nossa água." E nós respondemos: "Bem, isso não é exatamente se inspirar na natureza. Isso é bioprocessamento, sabe? É tecnologia bioassistida: usar um organismo para tratar águas residuais é uma tecnologia muito antiga chamada 'domesticação'. Trata-se de aprender algo, aprender uma ideia, com um organismo e depois aplicá-la." E mesmo assim, eles não entenderam.

3:27 Então fomos dar um passeio na praia e eu disse: "Bem, me digam um dos seus maiores problemas. Me deem um desafio de design, um obstáculo à sustentabilidade, algo que esteja impedindo vocês de serem sustentáveis." E eles disseram: "Incrustação, que é o acúmulo de minerais dentro dos canos." E disseram: "Sabe o que acontece? Os minerais — assim como na sua casa — se acumulam. E aí a abertura fecha, e temos que lavar os canos com produtos químicos tóxicos, ou temos que desenterrá-los. Então, se tivéssemos alguma maneira de impedir essa incrustação..." Então peguei algumas conchas na praia. E perguntei a eles: "O que é incrustação? O que tem dentro dos seus canos?" E eles disseram: "Carbonato de cálcio." E eu disse: "É isso mesmo; isso é carbonato de cálcio."

4:09 E eles não sabiam disso. Eles não sabiam que uma concha marinha é formada por proteínas, e que íons da água do mar cristalizam no local para criar uma casca. Então, o mesmo tipo de processo, sem as proteínas, está acontecendo dentro dos seus tubos. Eles não sabiam. Isso não é por falta de informação; é por falta de integração. Sabe, é como um silo, pessoas em silos. Eles não sabiam que a mesma coisa estava acontecendo. Então um deles pensou sobre isso e disse: "OK, bem, se isso é apenas cristalização que acontece automaticamente a partir da água do mar — auto-montagem — então por que as conchas não são infinitas em tamanho? O que impede o crescimento? Por que elas não continuam crescendo indefinidamente?" E eu disse: "Bem, da mesma forma que elas exsudam uma proteína e isso inicia a cristalização — e então todos se inclinaram para frente — elas liberam uma proteína que interrompe a cristalização. Ela literalmente adere à face em crescimento do cristal." E, de fato, existe um produto chamado TPA que imita essa proteína – essa proteína de parada – e é uma maneira ecologicamente correta de impedir a formação de incrustações em tubulações.

5:26 Isso mudou tudo. Daí em diante, não conseguíamos mais fazer esses engenheiros voltarem para o barco. No primeiro dia, eles saíam para uma caminhada e era só um clique, clique, clique, clique. Cinco minutos depois, estavam de volta ao barco. "Terminamos. Sabe, eu já vi aquela ilha." Depois disso, eles estavam explorando tudo. Mergulhavam com snorkel pelo tempo que deixássemos. O que aconteceu foi que eles perceberam que existiam organismos lá fora que já haviam resolvido os problemas que eles passaram a carreira tentando solucionar.

6:05 Aprender sobre o mundo natural é uma coisa; aprender com o mundo natural — essa é a mudança. Essa é a mudança profunda. O que eles perceberam foi que as respostas para suas perguntas estão em toda parte; eles só precisavam mudar as lentes com as quais viam o mundo. 3,8 bilhões de anos de testes em campo. De 10 a 30 — Craig Venter provavelmente diria isso; eu acho que há muito mais do que 30 milhões — soluções bem adaptadas. O importante para mim é que essas são soluções encontradas em contexto. E o contexto é a Terra — o mesmo contexto em que estamos tentando resolver nossos problemas. Portanto, é a emulação consciente da genialidade da vida. Não é imitação servil — embora Al esteja tentando arrumar o penteado — não é uma imitação servil; é pegar os princípios de design, a genialidade do mundo natural, e aprender algo com isso.

7:07 Agora, em um grupo com tantos profissionais de TI, preciso mencionar algo que não vou abordar aqui: a área de vocês aprendeu muito com os seres vivos, no que diz respeito ao software. Existem computadores que se protegem, como um sistema imunológico, e estamos aprendendo com a regulação gênica e o desenvolvimento biológico. Também estamos aprendendo com redes neurais, algoritmos genéticos e computação evolutiva. Isso no âmbito do software. Mas o que me interessa é que não temos explorado isso tanto quanto gostaríamos. Quero dizer, essas máquinas não são exatamente de alta tecnologia, na minha opinião, considerando que há dezenas e dezenas de substâncias cancerígenas na água do Vale do Silício. Portanto, o hardware não está à altura do que a vida consideraria um sucesso. Então, o que podemos aprender sobre a fabricação — não apenas de computadores, mas de tudo? O avião em que você chegou, os carros, as poltronas em que você está sentado. Como podemos redesenhar o mundo que criamos, o mundo construído pelo homem? Mais importante ainda, o que devemos perguntar nos próximos 10 anos? E existem muitas tecnologias incríveis por aí que fazem parte da vida.

8:25 Qual é o programa? Para mim, três perguntas são essenciais. Como a vida cria as coisas? É o oposto disso; é assim que nós criamos as coisas. Chama-se aquecer, bater e tratar — é assim que os cientistas de materiais chamam. E consiste em desbastar as coisas de cima para baixo, com 96% de desperdício e apenas 4% de produto. Você aquece; você bate com alta pressão; você usa produtos químicos. Certo. Aquecer, bater e tratar.

8:53 A vida não pode se dar ao luxo de fazer isso. Como a vida cria as coisas? Como a vida aproveita ao máximo as coisas? Isso é pólen de gerânio. E seu formato é o que lhe confere a função de girar pelo ar com tanta facilidade. Observe esse formato. A vida adiciona informação à matéria. Em outras palavras: estrutura. Ela lhe dá informação. Ao adicionar informação à matéria, ela lhe confere uma função diferente da que teria sem essa estrutura. E, em terceiro lugar, como a vida faz com que as coisas desapareçam em sistemas? Porque a vida não lida realmente com coisas; não existem coisas no mundo natural dissociadas de seus sistemas. Um resumo bem rápido. Conforme vou lendo mais e acompanhando a história, tenho descoberto coisas incríveis nas ciências biológicas. E, ao mesmo tempo, tenho ouvido muitas empresas e descoberto quais são seus grandes desafios. Os dois grupos não estão se comunicando. De jeito nenhum.

10:11 O que no mundo da biologia poderia ser útil neste momento, para nos ajudar a sair deste impasse evolutivo em que nos encontramos? Vou tentar abordar 12 pontos rapidamente.

10:23 Uma coisa que me empolga é a auto-montagem. Vocês já devem ter ouvido falar disso em termos de nanotecnologia. Voltando àquela concha: a concha é um material auto-montável. No canto inferior esquerdo, há uma imagem da madrepérola se formando a partir da água do mar. É uma estrutura em camadas, composta por mineral e polímero, o que a torna muito, muito resistente. É duas vezes mais resistente que nossas cerâmicas de alta tecnologia. Mas o que é realmente interessante: ao contrário das nossas cerâmicas que são queimadas em fornos, isso acontece na água do mar. Acontece perto, dentro e próximo ao corpo do organismo. Isso é do Sandia National Labs. Um cara chamado Jeff Brinker descobriu uma maneira de ter um processo de codificação auto-montável. Imagine poder fazer cerâmica à temperatura ambiente simplesmente mergulhando algo em um líquido, retirando-o do líquido e deixando a evaporação forçar as moléculas do líquido a se unirem, de modo que elas se encaixem como um quebra-cabeça, da mesma forma que funciona a cristalização. Imagine fazer todos os nossos materiais duros dessa maneira. Imagine pulverizar os precursores de uma célula fotovoltaica, de uma célula solar, em um telhado, e vê-los se auto-organizarem em uma estrutura em camadas que capta a luz.

11:43 Aqui está algo interessante para o mundo da TI: bio-silício. Esta é uma diatomácea, que é feita de silicatos. E o silício, que produzimos atualmente — e que contribui para o nosso problema de carcinogenicidade na fabricação de chips — está sendo replicado por meio de um processo de biomineralização. Isso foi feito na Universidade da Califórnia em Santa Bárbara. Observem essas diatomáceas. Isso é fruto do trabalho de Ernst Haeckel. Imaginem ser capazes de — e, novamente, é um processo com molde, e a solidificação ocorre a partir de um líquido — imaginem ser capazes de obter esse tipo de estrutura em temperatura ambiente. Imaginem ser capazes de produzir lentes perfeitas. À esquerda, esta é uma estrela-do-mar quebradiça; ela está coberta de lentes que, segundo a Lucent Technologies, não apresentam distorção alguma. É uma das lentes com menor distorção que conhecemos. E há muitas delas, por todo o seu corpo. O interessante, mais uma vez, é que ela se auto-organiza. Uma mulher chamada Joanna Aizenberg, da Lucent, está aprendendo a fazer isso em um processo de baixa temperatura para criar esse tipo de lente. Ela também está pesquisando fibras ópticas. Essa é uma esponja marinha que tem uma fibra óptica. Bem na base dela, existem fibras ópticas que funcionam melhor do que as nossas, na verdade, para mover a luz, e você pode dar um nó nelas; elas são incrivelmente flexíveis.

13:13 Aqui está outra grande ideia: CO2 como matéria-prima. Um cara chamado Geoff Coates, da Universidade Cornell, pensou: "Sabe, as plantas não veem o CO2 como o maior veneno da nossa época. Nós é que o vemos assim. As plantas estão ocupadas produzindo longas cadeias de amido e glicose a partir do CO2." Ele descobriu um jeito — um catalisador — de transformar CO2 em policarbonatos. Plásticos biodegradáveis ​​feitos de CO2 — tão natural, não é?

13:42 Transformações solares: a mais empolgante. Há pessoas imitando o mecanismo de captação de energia dentro da bactéria púrpura, o pessoal da ASU. Ainda mais interessante, recentemente, nas últimas semanas, descobriram que existe uma enzima chamada hidrogenase capaz de liberar hidrogênio a partir de prótons e elétrons, e de absorver hidrogênio — basicamente o que acontece em uma célula de combustível, no ânodo de uma célula de combustível e em uma célula de combustível reversível. Em nossas células de combustível, fazemos isso com platina; a vida faz isso com ferro, um metal muito comum. E uma equipe conseguiu imitar essa hidrogenase que manipula o hidrogênio. Isso é muito empolgante para as células de combustível — poder fazer isso sem platina.

14:33 O poder da forma: aqui está uma baleia. Vimos que as barbatanas desta baleia têm tubérculos. E essas pequenas protuberâncias aumentam a eficiência, por exemplo, na borda de um avião — aumentam a eficiência em cerca de 32%. O que representa uma economia incrível de combustível fóssil, se aplicássemos isso na borda de uma asa. Cor sem pigmentos: este pavão está criando cor com a forma. A luz passa, reflete nas camadas; isso se chama interferência de película fina. Imagine ser capaz de automontar produtos com as últimas camadas interagindo com a luz para criar cor. Imagine ser capaz de criar uma forma na parte externa de uma superfície, de modo que ela se autolimpe apenas com água. É isso que uma folha faz. Veja essa imagem em close? Aquela é uma bola de água e aquelas são partículas de sujeira. E essa é uma imagem em close de uma folha de lótus. Existe uma empresa que fabrica um produto chamado Lotusan, que imita – quando a tinta da fachada do edifício seca, ela imita as saliências de uma folha autolimpante, e a água da chuva limpa o edifício.

15:47 A água será o nosso grande desafio: matar a sede. Aqui estão dois organismos que extraem água. O da esquerda é o besouro da Namíbia, que extrai água da neblina. O da direita é um tatuzinho-de-jardim — que extrai água do ar, não bebe água doce. Extrair água da neblina de Monterey e do ar abafado de Atlanta, antes que ela entre em um prédio, são tecnologias essenciais.

16:19 As tecnologias de separação serão extremamente importantes. E se disséssemos: chega de mineração de rocha dura? E se conseguíssemos separar metais de efluentes, pequenas quantidades de metais na água? É isso que os micróbios fazem: eles quelam metais da água. Há uma empresa aqui em São Francisco chamada MR3 que está incorporando imitações das moléculas dos micróbios em filtros para minerar efluentes. A química verde é a química na água. Fazemos química em solventes orgânicos. Esta é uma imagem das fieiras saindo de uma aranha e da seda sendo formada a partir dela. Não é lindo? A química verde está substituindo nossa química industrial pelo livro de receitas da natureza. Não é fácil, porque a vida usa apenas um subconjunto dos elementos da tabela periódica. E nós usamos todos eles, até mesmo os tóxicos. Descobrir as receitas elegantes que pegariam o pequeno subconjunto da tabela periódica e criariam materiais milagrosos como essa célula é a tarefa da química verde.

17:38 Degradação programada: embalagens que são boas até você não querer mais que sejam, e se dissolvem no momento certo. É como um mexilhão que você encontra nas águas daqui, e os filamentos que o prendem a uma rocha são programados; exatamente após dois anos, eles começam a se dissolver.

17:55 Cura: esta é uma boa pergunta. Aquele bichinho ali é um tardígrado. Existe um problema com as vacinas em todo o mundo que não chegam aos pacientes. E o motivo é que a refrigeração, de alguma forma, é interrompida; o que chamamos de "cadeia de frio" é quebrado. Um cara chamado Bruce Rosner estudou o tardígrado — que desidrata completamente e, ainda assim, permanece vivo por meses e meses a fio, sendo capaz de se regenerar. E ele descobriu uma maneira de desidratar as vacinas — encapsulá-las no mesmo tipo de cápsula de açúcar que o tardígrado tem dentro de suas células — o que significa que as vacinas não precisam mais ser refrigeradas. Elas podem ser colocadas em um compartimento de luvas, certo? Aprendendo com os organismos. Esta é uma sessão sobre água — aprendendo sobre organismos que podem viver sem água, a fim de criar uma vacina que dure muito tempo sem refrigeração.

19:02 Não vou chegar a 12. Mas o que vou dizer é que o mais importante, além de todas essas adaptações, é o fato de esses organismos terem descoberto uma maneira de fazer as coisas incríveis que fazem, cuidando ao mesmo tempo do ambiente que vai cuidar de seus descendentes. Quando estão envolvidos em preliminares, eles estão pensando em algo muito, muito importante: garantir que seu material genético permaneça intacto daqui a 10.000 gerações. E isso significa encontrar uma maneira de fazer o que fazem sem destruir o ambiente que vai cuidar de seus descendentes. Esse é o maior desafio de design. Felizmente, existem milhões e milhões de gênios dispostos a nos presentear com suas melhores ideias. Boa sorte tentando conversar com eles.

20:03 Obrigado.

20:04 (Aplausos)

20:18 Chris Anderson: Falando em preliminares, eu... precisamos chegar aos 12, mas muito rápido.

20:22 Janine Benyus: Ah, é mesmo? CA: Sim. Tipo, sabe, uma versão de 10 segundos dos slides 10, 11 e 12. Porque... seus slides são tão lindos e as ideias são tão grandiosas que eu não consigo deixar você terminar sem ver os slides 10, 11 e 12.

20:33JB: OK, coloque isto... OK, vou segurar isto. OK, ótimo. OK, então este é o da cura. Percepção e resposta: o feedback é algo importantíssimo. Isto é um gafanhoto. Pode haver 80 milhões deles em um quilômetro quadrado, e mesmo assim eles não colidem uns com os outros. E ainda assim temos 3,6 milhões de colisões de carros por ano. (Risos) Certo. Há uma pessoa em Newcastle que descobriu que se trata de um neurônio muito grande. E ela está justamente tentando descobrir como criar um circuito de prevenção de colisões baseado nesse neurônio enorme do gafanhoto.

21:13 Este é um ponto importantíssimo, o número 11. Trata-se do aumento da fertilidade. Isso significa, sabe, agricultura com fertilidade líquida. Deveríamos estar aumentando a fertilidade. E, ah sim, também obtemos alimentos. Porque precisamos aumentar a capacidade deste planeta de criar cada vez mais oportunidades para a vida. E, na verdade, é isso que outros organismos também fazem. Em conjunto, é isso que ecossistemas inteiros fazem: criam cada vez mais oportunidades para a vida. Nossa agricultura fez o oposto. Então, a agricultura baseada em como uma pradaria constrói o solo, a pecuária baseada em como um rebanho de ungulados nativos realmente aumenta a saúde da pastagem, até mesmo o tratamento de águas residuais baseado em como um pântano não só limpa a água, mas também cria uma produtividade incrivelmente alta.

22:05 Este é o briefing de design simples. Quer dizer, parece simples porque o sistema, ao longo de 3,8 bilhões de anos, já resolveu isso. Ou seja, os organismos que não conseguiram descobrir como aprimorar ou tornar seus ambientes mais agradáveis ​​não estão por perto para nos contar. Esse é o décimo segundo ponto. A vida — e este é o segredo, o truque de mágica — cria condições propícias à vida. Ela constrói o solo; purifica o ar; purifica a água; mistura o coquetel de gases que você e eu precisamos para viver. E faz isso enquanto se diverte e satisfaz suas necessidades. Portanto, não são coisas mutuamente exclusivas. Precisamos encontrar uma maneira de satisfazer nossas necessidades, enquanto transformamos este lugar em um Éden.

23:05CA: Janine, muito obrigada. (Aplausos)