Prekvapivé Lekcie Od inžinierov prírody

Je to vzrušujúce byť tu na konferencii venovanej „Inspired by Nature“ – viete si predstaviť. A tiež som nadšená, že som v sekcii predohry. Všimli ste si, že táto časť je predohrou? Pretože môžem hovoriť o jednom z mojich obľúbených zvierat, ktorým je potápka západná. Nežili ste, kým ste nevideli týchto chlapov tancovať dvorenie. Bol som na Bowman Lake v Glacier National Park, čo je dlhé, chudé jazero, v ktorom sú akési hory hore nohami a ja a môj partner máme veslovaciu mušľu. A tak sme veslovali a prišiel jeden z týchto potápiek západných. A čo robia pre svoj dvorný tanec je, že idú spolu, oni dvaja, dvaja kamaráti a začnú utekať pod vodou. Pádlujú rýchlejšie a rýchlejšie a rýchlejšie, až kým nepôjdu tak rýchlo, že sa doslova zdvihnú z vody a stoja vzpriamene, akoby pádlovali po vrchu vody. A jeden z týchto potápiek prišiel, keď sme veslovali. A tak sme v lebke a pohybujeme sa naozaj, naozaj rýchlo. A táto Potápka si nás, myslím, tak trochu pomýlila s vyhliadkou a začala bežať popri vode popri nás v dvornom tanci -- celé kilometre. Zastavilo by sa to a potom by sa to spustilo a potom by sa to zastavilo a potom by to začalo. Teraz je to predohra. (smiech)

1:46 V tej chvíli som sa dostal tak blízko k zmene druhu. Je zrejmé, že život nás môže niečo naučiť v sekcii zábavy. Život nás má veľa naučiť. Ale o čom by som dnes rád hovoril, je to, čo nás život môže naučiť v oblasti techniky a dizajnu. Čo sa stalo odvtedy, čo kniha vyšla -- kniha bola hlavne o výskume v oblasti biomimikry -- a odvtedy sa stalo, že architekti, dizajnéri, inžinieri -- ľudia, ktorí tvoria náš svet -- začali volať a hovoriť, že chceme, aby biológ sedel za dizajnovým stolom, aby nám pomohol v reálnom čase inšpirovať sa. Alebo - a to je pre mňa zábavná časť - chceme, aby ste nás vzali von do sveta prírody. Prichádzame s dizajnovou výzvou a v prírodnom svete nájdeme majstrovské adaptéry, ktoré by nás mohli inšpirovať.

2:40Takže toto je obrázok z výletu na Galapágy, ktorý sme absolvovali s niekoľkými inžiniermi na čistenie odpadových vôd; čistia odpadové vody. A niektorí z nich boli veľmi odolní voči tomu, aby tam boli. Najprv nám povedali, viete, biomimiku už robíme. Na čistenie vody používame baktérie. A my sme povedali, dobre, to nie je práve inšpirácia prírodou. To je biospracovanie, viete; to je bio-asistovaná technológia: používanie organizmu na čistenie odpadových vôd je stará, stará technológia nazývaná „domestikácia“. Toto je naučiť sa niečo, naučiť sa myšlienku z organizmu a potom ju aplikovať. A tak to stále nedostávali.

3:27 Tak sme sa išli prejsť po pláži a povedal som, dobre, dajte mi jeden z vašich veľkých problémov. Dajte mi dizajnovú výzvu, udržateľnosť zrýchlenia, ktorá vám bráni byť udržateľná. A povedali usadzovanie, čo je hromadenie minerálov vo vnútri potrubia. A oni povedali, viete, čo sa stane, je, že minerály - rovnako ako u vás doma - sa hromadia. A potom sa otvor zatvorí a musíme prepláchnuť potrubia toxínmi, alebo ich musíme vykopať. Takže ak by sme mali nejaký spôsob, ako zastaviť toto usádzanie - a tak som nazbieral nejaké mušle na pláži. A spýtal som sa ich, čo je to škálovanie? Čo je vo vašich rúrach? A oni povedali, uhličitan vápenatý. A povedal som, to je to, čo je toto; toto je uhličitan vápenatý.

4:09 A oni to nevedeli. Nevedeli, že čo je mušľa, je tvorená bielkovinami a potom ióny z morskej vody kryštalizujú na mieste a vytvárajú mušľu. Takže rovnaký druh procesu, bez proteínov, sa deje vo vnútri ich potrubí. Nevedeli. Nie je to pre nedostatok informácií; je to nedostatočná integrácia. Viete, je to silo, ľudia v sile. Nevedeli, že sa deje to isté. Takže jeden z nich sa nad tým zamyslel a povedal, dobre, ak je to len kryštalizácia, ktorá sa deje automaticky z morskej vody -- samo-zostavenie -- tak prečo nemajú škrupiny nekonečnú veľkosť? Čo zastaví škálovanie? Prečo jednoducho nepokračujú? A povedal som, dobre, rovnakým spôsobom, ako keď vylučujú proteín a ten spustí kryštalizáciu - a potom sa všetci nejako naklonili - pustili proteín, ktorý zastaví kryštalizáciu. Doslova priľne k rastúcej ploche kryštálu. A v skutočnosti existuje produkt s názvom TPA, ktorý napodobňuje tento proteín - stop-proteín - a je to ekologický spôsob, ako zastaviť usadzovanie v potrubí.

5:26 To všetko zmenilo. Odvtedy ste nemohli dostať týchto inžinierov späť do člna. Prvý deň sa vybrali na túru a bolo to, cvak, cvak, cvak, cvak. O päť minút neskôr boli späť v člne. Skončili sme. Vieš, videl som ten ostrov. Potom sa už plazili po celom tele. Šnorchlovali by tak dlho, ako by sme im dovolili šnorchlovať. Stalo sa to, že si uvedomili, že tam vonku sú organizmy, ktoré už vyriešili problémy, na ktorých riešenie strávili svoju kariéru.

6:05 Učenie sa o prirodzenom svete je jedna vec; učenie sa zo sveta prírody – to je ten prepínač. To je ten hlboký prepínač. Uvedomili si, že odpovede na ich otázky sú všade; potrebovali len zmeniť šošovky, ktorými videli svet. 3,8 miliardy rokov testovania v teréne. 10 až 30 -- Craig Venter vám to pravdepodobne povie; Myslím, že existuje oveľa viac ako 30 miliónov - dobre prispôsobených riešení. Dôležité pre mňa je, že sú to riešenia riešené v kontexte. A kontext je Zem - rovnaký kontext, v ktorom sa snažíme riešiť naše problémy. Takže je to vedomá emulácia génia života. Nie je to otrocké napodobňovanie - hoci sa Al snaží dať do toho účes - nie je to otrocká mimika; je to brať princípy dizajnu, genialitu prírodného sveta a niečo sa z toho naučiť.

7:07 Teraz, v skupine s toľkými IT ľuďmi, musím spomenúť to, o čom nebudem hovoriť, a to, že vaša oblasť je oblasť, ktorá sa naučila obrovské množstvo od živých vecí, po stránke softvéru. Takže sú tu počítače, ktoré sa chránia ako imunitný systém, a my sa učíme z génovej regulácie a biologického vývoja. A učíme sa z neurónových sietí, genetických algoritmov, evolučných výpočtov. To je na strane softvéru. Ale pre mňa je zaujímavé, že sme sa na to až tak nepozerali. Myslím tým, že tieto stroje podľa môjho odhadu naozaj nie sú príliš high-tech v tom zmysle, že vo vode v Silicon Valley sú desiatky a desiatky karcinogénov. Hardvér teda vôbec nie je na takej úrovni, čo by život nazval úspechom. Čo sa teda môžeme naučiť o výrobe – nielen o počítačoch, ale o všetkom? Lietadlo, v ktorom ste prišli, autá, sedadlá, na ktorých sedíte. Ako prerobíme svet, ktorý tvoríme, svet vytvorený ľuďmi? Ešte dôležitejšie je, čo by sme sa mali pýtať v nasledujúcich 10 rokoch? A existuje veľa skvelých technológií, ktoré má život.

8:25 Aké sú osnovy? Tri otázky sú pre mňa kľúčové. Ako život robí veci? Toto je opak; takto robíme veci. Hovorí sa tomu teplo, biť a liečiť – tak to nazývajú materiálni vedci. A je to vyrezávanie vecí zvrchu, pričom 96 percent odpadu zostalo a len 4 percentá produktu. Zahreješ to; porazíte ho vysokými tlakmi; používate chemikálie. OK. Zahrievajte, šľahajte a ošetrujte.

8:53 Život si to nemôže dovoliť. Ako život robí veci? Ako život vyťaží z vecí maximum? To je peľ pelargónie. A práve jeho tvar mu dáva funkciu, že sa dokáže tak ľahko prevaliť vzduchom. Pozrite sa na ten tvar. Život pridáva k hmote informácie. Inými slovami: štruktúra. Dáva mu informácie. Pridaním informácií do hmoty jej dáva inú funkciu ako bez tejto štruktúry. A po tretie, ako život spôsobuje, že veci miznú do systémov? Pretože život sa vecami skutočne nezaoberá; v prirodzenom svete nie sú žiadne veci oddelené od ich systémov. Naozaj rýchla osnova. Ako teraz čítam viac a viac a sledujem príbeh, v biologických vedách sa objavujú úžasné veci. A zároveň počúvam veľa firiem a zisťujem, aké sú ich veľké výzvy. Tieto dve skupiny sa spolu nerozprávajú. Vôbec.

10:11 Čo by vo svete biológie mohlo byť v tejto chvíli užitočné, aby sme sa dostali cez tento druh evolučnej diery, v ktorej sa nachádzame? Pokúsim sa prejsť cez 12, naozaj rýchlo.

10:23 Pre mňa je vzrušujúce samo-zostavenie. Teraz ste už o tom počuli v súvislosti s nanotechnológiou. Späť k škrupine: škrupina je samomontážny materiál. Vľavo dole je vyobrazená perleť, ktorá sa formuje z morskej vody. Je to vrstvená štruktúra, ktorá je minerálna a potom polymérová, vďaka čomu je veľmi, veľmi pevná. Je dvakrát tvrdšia ako naša high-tech keramika. Ale čo je naozaj zaujímavé: na rozdiel od našej keramiky, ktorá je v peciach, sa to deje v morskej vode. Deje sa to blízko, v a blízko tela organizmu. Toto je Sandia National Labs. Chlapík menom Jeff Brinker našiel spôsob, ako si vytvoriť svoj vlastný proces kódovania. Predstavte si, že by ste dokázali vyrobiť keramiku pri izbovej teplote jednoduchým ponorením niečoho do kvapaliny, zdvihnutím z kvapaliny a následným odparovaním sa molekuly v kvapaline spojili, takže sa skladali spolu rovnakým spôsobom, ako funguje táto kryštalizácia. Predstavte si, že týmto spôsobom vyrábate všetky naše tvrdé materiály. Predstavte si, že nastriekate prekurzory do fotovoltického článku, solárneho článku, na strechu a necháte ho samočinne zostaviť do vrstvenej štruktúry, ktorá zbiera svetlo.

11:43 Tu je jedna zaujímavosť pre svet IT: biokremík. Ide o rozsievku, ktorá je vyrobená z kremičitanov. A tak kremík, ktorý práve teraz vyrábame – je súčasťou nášho karcinogénneho problému pri výrobe našich čipov – toto je proces biomineralizácie, ktorý sa teraz napodobňuje. Toto je v UC Santa Barbara. Pozrite sa na tieto rozsievky. Toto je z diela Ernsta Haeckela. Predstavte si, že by ste si - a opäť, je to templátový proces a stuhne z tekutého procesu - mohli predstaviť, že by ste mohli mať takýto druh štruktúry vystupovať pri izbovej teplote. Predstavte si, že dokážete vyrobiť dokonalé šošovky. Vľavo je to krehká hviezda; je pokrytý šošovkami, o ktorých ľudia v Lucent Technologies zistili, že nemajú žiadne skreslenie. Je to jeden z najneskreslenejších objektívov, aké poznáme. A je ich veľa, po celom tele. Zaujímavé je opäť to, že sa zloží sám. Žena menom Joanna Aizenberg zo spoločnosti Lucent sa to teraz učí robiť pri nízkej teplote, aby vytvorila tento druh šošoviek. Pozerá sa aj na optické vlákna. To je morská huba, ktorá má optické vlákno. Dole na úplnom spodku je vláknová optika, ktorá v skutočnosti funguje lepšie ako tá naša na pohyb svetla, ale môžete ich zviazať do uzla; sú neuveriteľne flexibilné.

13:13 Tu je ďalšia veľká myšlienka: CO2 ako surovina. Chlapík menom Geoff Coates z Cornellu si povedal, viete, rastliny nevnímajú CO2 ako najväčší jed našej doby. Vidíme to tak. Rastliny sú zaneprázdnené výrobou dlhých reťazcov škrobov a glukózy z CO2. Našiel spôsob - našiel katalyzátor - a našiel spôsob, ako vziať CO2 a premeniť ho na polykarbonáty. Biologicky odbúrateľné plasty z CO2 – ako rastlinné.

13:42 Slnečné premeny: tá najvzrušujúcejšia. Sú ľudia, ktorí napodobňujú zariadenie na zber energie vo vnútri purpurovej baktérie, ľudia z ASU. Ešte zaujímavejšie je, že v posledných týždňoch ľudia videli, že existuje enzým nazývaný hydrogenáza, ktorý je schopný vyvíjať vodík z protónov a elektrónov a je schopný prijímať vodík – v podstate to, čo sa deje v palivovom článku, v anóde palivového článku a v reverzibilnom palivovom článku. V našich palivových článkoch to robíme s platinou; život to robí s veľmi, veľmi bežným železom. A tímu sa teraz podarilo napodobniť hydrogenázu žonglujúcu s vodíkom. To je pre palivové články veľmi vzrušujúce – dokázať to bez platiny.

14:33Sila tvaru: tu je veľryba. Videli sme, že plutvy tejto veľryby majú na sebe tuberkulózy. A tieto malé hrbolčeky v skutočnosti zvyšujú účinnosť, napríklad na okraji lietadla - zvyšujú účinnosť o približne 32 percent. Čo je úžasná úspora fosílnych palív, ak by sme to mali dať na okraj krídla. Farba bez pigmentov: tento páv vytvára farbu s tvarom. Svetlo prechádza, odráža sa späť od vrstiev; nazýva sa to interferencia tenkých vrstiev. Predstavte si, že by ste mohli sami zostaviť produkty s niekoľkými poslednými vrstvami, ktoré sa hrajú so svetlom, aby vytvorili farbu. Predstavte si, že by ste mohli vytvoriť tvar na vonkajšej strane povrchu tak, že sa bude samočistiť iba vodou. To robí list. Vidíte ten obrázok zblízka? To je guľa vody a to sú čiastočky špiny. A to je detailný obrázok lotosového listu. Existuje spoločnosť, ktorá vyrába produkt s názvom Lotusan, ktorý napodobňuje - keď fasádna farba budovy zaschne, napodobňuje hrbole v samočistiacom liste a dažďová voda čistí budovu.

15:47Voda bude našou veľkou, veľkou výzvou: uhasiť smäd. Tu sú dva organizmy, ktoré ťahajú vodu. Ten vľavo je namíbijský chrobák, ktorý ťahá vodu z hmly. Ten napravo je chrobák na tabletky -- vyťahuje vodu zo vzduchu, nepije sladkú vodu. Vytiahnutie vody z hmly Monterey a zo spoteného vzduchu v Atlante predtým, ako sa dostane do budovy, sú kľúčové technológie.

16:19 Separačné technológie budú mimoriadne dôležité. Čo keby sme povedali, že už žiadna ťažba tvrdých skál? Čo keby sme mali oddeliť kovy z odpadových tokov, malé množstvá kovov vo vode? To je to, čo mikróby robia; chelatujú kovy z vody. V San Franciscu existuje spoločnosť s názvom MR3, ktorá vkladá napodobeniny molekúl mikróbov do filtrov na ťažbu odpadových tokov. Zelená chémia je chémia vo vode. Robíme chémiu v organických rozpúšťadlách. Toto je obrázok zvlákňovačov vychádzajúcich z pavúka a hodvábu, ktorý sa vytvára z pavúka. No nie je to nádhera? Zelená chémia nahrádza našu priemyselnú chémiu knihou receptov prírody. Nie je to jednoduché, pretože život využíva iba podmnožinu prvkov v periodickej tabuľke. A používame ich všetky, aj tie toxické. Vymyslieť elegantné recepty, ktoré by zabrali malú podmnožinu periodickej tabuľky a vytvorili zázračné materiály, ako je táto bunka, je úlohou zelenej chémie.

17:38 Časovaná degradácia: balenie, ktoré je dobré, kým už nechcete, aby bolo dobré, a rozpúšťa sa na povel. To je mušľa, ktorú môžete nájsť vo vodách tu, a vlákna, ktoré ju držia na skale, sú načasované; presne o dva roky sa začnú rozpúšťať.

17:55 Liečenie: toto je dobré. Ten malý chlapík tam je tardigrade. Na celom svete je problém s vakcínami, ktoré sa nedostávajú k pacientom. A dôvodom je, že chladenie sa nejako pokazí; to, čo sa nazýva "chladiaci reťazec", sa pokazí. Chlapík menom Bruce Rosner sa pozrel na tardigrade - ktorá úplne vyschne, a napriek tomu zostane nažive mesiace a mesiace a mesiace a dokáže sa sama regenerovať. A našiel spôsob, ako vysušiť vakcíny - zabaliť ich do rovnakých cukrových kapsúl, aké má tardigrade vo svojich bunkách - čo znamená, že vakcíny už nemusia byť chladené. Dajú sa dať do priehradky na rukavice, OK. Učenie sa od organizmov. Toto je relácia o vode -- učenie sa o organizmoch, ktoré sa zaobídu bez vody, s cieľom vytvoriť vakcínu, ktorá vydrží a vydrží a vydrží bez chladenia.

19:02 Nedostanem sa do 12. Ale poviem vám, že najdôležitejšou vecou, ​​okrem všetkých týchto úprav, je skutočnosť, že tieto organizmy prišli na spôsob, ako robiť úžasné veci, ktoré robia, pričom sa starajú o miesto, ktoré sa postará o ich potomstvo. Keď sú zapojení do predohry, premýšľajú o niečom veľmi, veľmi dôležitom - a to, že ich genetický materiál zostáva o 10 000 generácií odteraz. A to znamená nájsť spôsob, ako robiť to, čo robia, bez toho, aby zničili miesto, ktoré sa postará o ich potomstvo. To je najväčšia dizajnová výzva. Našťastie existujú milióny a milióny géniov ochotných obdarovať nás svojimi najlepšími nápadmi. Veľa šťastia pri rozhovore s nimi.

20:03 Ďakujem.

20:04 (potlesk)

20:18 Chris Anderson: Hovorte o predohre, ja -- musíme sa dostať na 12, ale naozaj rýchlo.

20:22Janine Benyus: Naozaj? CA: Áno. Presne ako, viete, ako 10-sekundová verzia 10, 11 a 12. Pretože my jednoducho -- vaše snímky sú také nádherné a nápady sú také veľké, nemôžem vás nechať ísť dole bez toho, aby ste videli 10, 11 a 12.

20:33 JB: OK, daj toto -- OK, ja len podržím túto vec. Dobre, skvelé. Dobre, tak to je ten liečebný. Snímanie a reagovanie: spätná väzba je obrovská vec. Toto je kobylka. Na kilometri štvorcovom ich môže byť 80 miliónov, a predsa sa navzájom nezrážajú. A predsa máme 3,6 milióna automobilových kolízií ročne. (Smiech) Správne. V Newcastli je osoba, ktorá zistila, že ide o veľmi veľký neurón. A v skutočnosti zisťuje, ako vytvoriť obvod na predchádzanie zrážkam založený na tomto veľmi veľkom neuróne v kobylke.

21:13Toto je obrovské a dôležité, číslo 11. A to je rastúca plodnosť. To znamená, viete, poľnohospodárstvo s čistou plodnosťou. Mali by sme zvyšovať plodnosť. A, áno, dostávame aj jedlo. Pretože musíme zvyšovať kapacitu tejto planéty, aby sme vytvárali stále viac príležitostí pre život. A naozaj to robia aj iné organizmy. V súbore to robia celé ekosystémy: vytvárajú stále viac príležitostí pre život. Naše poľnohospodárstvo urobilo pravý opak. Takže poľnohospodárstvo založené na tom, ako préria buduje pôdu, farmárčenie založené na tom, ako pôvodné stádo kopytníkov skutočne zvyšuje zdravie oblasti, dokonca aj čistenie odpadových vôd založené na tom, ako močiare nielen čistia vodu, ale vytvárajú neuveriteľne iskrivú produktivitu.

22:05Toto je jednoduchý návrhár. Chcem tým povedať, že to vyzerá jednoducho, pretože systém to za 3,8 miliardy rokov vyriešil. To znamená, že tie organizmy, ktoré neboli schopné prísť na to, ako vylepšiť alebo osladiť svoje miesta, nie sú nablízku, aby nám o tom povedali. To je ten dvanásty. Život - a toto je tajný trik; toto je magický trik -- život vytvára podmienky priaznivé pre život. Buduje pôdu; čistí vzduch; čistí vodu; mieša koktail plynov, ktoré ty a ja potrebujeme k životu. A robí to uprostred skvelej predohry a uspokojovania ich potrieb. Takže sa to navzájom nevylučuje. Musíme nájsť spôsob, ako uspokojiť naše potreby a zároveň urobiť z tohto miesta raj.

23:05 CA: Janine, ďakujem veľmi pekne. (potlesk)