Presenetljive Lekcije inženirjev Narave

Navdušujoče je biti tukaj na konferenci, ki je posvečena "Navdihom narave" - ​​lahko si predstavljate. Prav tako sem navdušena, da sem v oddelku za predigro. Ste opazili, da je ta del predigra? Ker moram govoriti o enem mojih najljubših bitji, ki je ponirek. Nisi živel, dokler nisi videl teh fantov, kako plešejo dvoritveni ples. Bil sem na jezeru Bowman Lake v nacionalnem parku Glacier, ki je dolgo, tanko jezero z nekakšnimi gorami, obrnjenimi na glavo, in s partnerjem imava školjko za veslanje. In tako smo veslali in prišel je eden od teh ponirkov. In kar naredijo za svoj dvoritveni ples, gredo skupaj, onadva, oba partnerja, in začneta teči pod vodo. Veslajo hitreje in hitreje in hitreje, dokler ne gredo tako hitro, da se dobesedno dvignejo iz vode in stojijo pokonci, nekako veslajo na vrhu vode. In med našim veslanjem je prišel eden od teh ponirkov. In tako smo v lobanji in se premikamo zelo, zelo hitro. In ta ponirek, mislim, da naju je nekako zamenjal za obeta in začel teči po vodi poleg naju, v dvorjenju - na milje. Ustavil bi se, nato začel, nato se je ustavil in nato začel. Zdaj je to predigra. (smeh)

1:46 V tistem trenutku sem bil tako blizu menjavi vrste. Očitno nas življenje lahko nekaj nauči na področju zabave. Življenje nas lahko veliko nauči. Toda danes bi rad govoril o tem, kaj nas življenje lahko nauči v tehnologiji in oblikovanju. Kaj se je zgodilo, odkar je knjiga izšla -- knjiga je v glavnem govorila o raziskavah na področju biomimikrije -- in od takrat se je zgodilo, da so arhitekti, oblikovalci, inženirji -- ljudje, ki ustvarjajo naš svet -- začeli klicati in reči, želimo, da bi biolog sedel za oblikovalsko mizo in nam v realnem času pomagal pridobiti navdih. Ali – in to je zame zabavno – želimo, da nas popeljete v naravni svet. Prišli bomo z oblikovalskim izzivom in v naravnem svetu našli najboljše adapterje, ki bi nas lahko navdihnili.

2:40 To je torej slika s potovanja na Galapagos, ki smo ga posneli z nekaterimi inženirji za čiščenje odpadne vode; čistijo odpadne vode. In nekateri od njih so bili pravzaprav zelo odporni proti temu, da bi bili tam. Sprva so nam rekli, da že izvajamo biomimikrijo. Za čiščenje vode uporabljamo bakterije. In rekli smo, no, to ni ravno navdih po naravi. To je bioprocesiranje, veste; to je tehnologija z biološko pomočjo: uporaba organizma za čiščenje odpadne vode je stara, stara tehnologija, imenovana "udomačitev". To je učenje nečesa, učenje ideje iz organizma in to potem tudi uporaba. In tako ga še vedno niso dobili.

3:27 Pa sva šla na sprehod po plaži in rekel sem, no, daj mi eno tvojih velikih težav. Daj mi oblikovalski izziv, trajnostna hitrost, ki ti preprečuje, da bi bil trajnosten. In rekli so vodni kamen, kar je kopičenje mineralov znotraj cevi. In rekli so, saj veste, kaj se zgodi, da se mineral --tako kot v vaši hiši -- kopiči mineral. In potem se odprtina zapre in cevi moramo splakniti s toksini ali pa jih moramo izkopati. Torej, če bi imeli način, kako ustaviti to luščenje -- in tako sem na plaži pobral nekaj školjk. In vprašal sem jih, kaj je skaliranje? Kaj je v tvojih ceveh? In rekli so, kalcijev karbonat. In sem rekel, to je to; to je kalcijev karbonat.

4:09 In tega niso vedeli. Niso vedeli, da je školjka oblikovana iz beljakovin, nato pa ioni iz morske vode kristalizirajo na mestu, da ustvarijo školjko. Torej se enak proces, brez beljakovin, dogaja v notranjosti njihovih cevi. Niso vedeli. To ni posledica pomanjkanja informacij; to je pomanjkanje integracije. Veste, to je silos, ljudje v silosih. Niso vedeli, da se dogaja isto. Tako je eden od njih pomislil in rekel: V redu, no, če je to samo kristalizacija, ki se zgodi samodejno iz morske vode -- samosestavljanje -- zakaj potem niso školjke neskončne velikosti? Kaj ustavi skaliranje? Zakaj preprosto ne nadaljujejo? In rekel sem, no, na enak način, kot izločajo beljakovino in ta začne kristalizacijo -- in potem so se vsi nekako nagnili -- izpustijo beljakovino, ki ustavi kristalizacijo. Dobesedno se prilepi na rastočo stran kristala. Pravzaprav obstaja izdelek, imenovan TPA, ki posnema ta protein -- tisti stop-protein -- in je okolju prijazen način za zaustavitev nabiranja vodnega kamna v ceveh.

5:26 To je spremenilo vse. Od takrat naprej teh inženirjev nisi več mogel vrniti v čoln. Prvi dan so se odpravili na pohod in bilo je, klik, klik, klik, klik. Pet minut pozneje so bili nazaj v čolnu. Končali smo. Veš, videl sem ta otok. Po tem so se plazili povsod. Snorklali bi, dokler bi jim dovolili snorklanje. Zgodilo se je to, da so spoznali, da obstajajo organizmi, ki so že rešili težave, ki so jih poskušali rešiti v svoji karieri.

6:05 Učenje o naravnem svetu je ena stvar; učenje iz naravnega sveta -- to je stikalo. To je globoka sprememba. Spoznali so, da so odgovori na njihova vprašanja povsod; morali so le zamenjati leče, s katerimi so gledali na svet. 3,8 milijarde let testiranja na terenu. 10 do 30 -- Craig Venter vam bo verjetno povedal; Mislim, da je veliko več kot 30 milijonov -- dobro prilagojenih rešitev. Zame je pomembno, da so to rešitve, rešene v kontekstu. In kontekst je Zemlja -- isti kontekst, v katerem poskušamo rešiti svoje probleme. Torej gre za zavestno posnemanje življenjskega genija. Ne gre za suženjsko posnemanje -- čeprav se Al trudi, da bi pričeska delovala -- to ni suženjska mimikrija; jemlje načela oblikovanja, genialnost naravnega sveta in se iz tega nekaj nauči.

7:07 Zdaj, v skupini s toliko IT-jevci, moram omeniti tisto, o čemer ne bom govoril, in to je, da je vaše področje tisto, ki se je na strani programske opreme ogromno naučilo od živih bitij. Torej obstajajo računalniki, ki se ščitijo sami, kot imunski sistem, mi pa se učimo iz regulacije genov in biološkega razvoja. In učimo se iz nevronskih mrež, genetskih algoritmov, evolucijskega računalništva. To je na strani programske opreme. Toda zanimivo mi je, da tega nismo toliko gledali. Mislim, ti stroji po moji oceni res niso visokotehnološki v smislu, da je v vodi v Silicijevi dolini na desetine in desetine rakotvornih snovi. Torej strojna oprema sploh ni primerna za tisto, kar bi življenje imenovalo uspeh. Kaj se torej lahko naučimo o izdelavi -- ne samo računalnikov, ampak vsega? Letalo, s katerim ste prišli, avtomobili, sedeži, na katerih sedite. Kako preoblikujemo svet, ki ga ustvarimo, svet, ki ga je ustvaril človek? Še pomembneje, kaj naj se vprašamo v naslednjih 10 letih? In zunaj je veliko kul tehnologij, ki jih ima življenje.

8:25 Kakšen je učni načrt? Tri vprašanja so zame ključna. Kako življenje ustvarja stvari? To je nasprotje; tako delamo stvari. Imenuje se heat, beat and treat -- tako temu pravijo materialni znanstveniki. In kleše stvari od vrha navzdol, pri čemer ostane 96 odstotkov odpadkov in samo 4 odstotke izdelka. Segreješ; premagate ga z visokimi pritiski; uporabljate kemikalije. OK. Segrejte, stepite in zdravite.

8:53 Življenje si tega ne more privoščiti. Kako življenje ustvarja stvari? Kako življenje kar najbolje izkoristi stvari? To je cvetni prah geranije. In njegova oblika je tisto, kar mu daje funkcijo, da se lahko tako enostavno prevrne po zraku. Poglej to obliko. Življenje materiji doda informacije. Z drugimi besedami: struktura. Daje informacije. Z dodajanjem informacij materiji daje funkcijo, ki je drugačna kot brez te strukture. In tretjič, kako življenje povzroči, da stvari izginejo v sisteme? Ker se življenje v resnici ne ukvarja s stvarmi; v naravnem svetu ni stvari, ločenih od njihovih sistemov. Res hiter učni načrt. Ker zdaj vedno več berem in sledim zgodbi, se v bioloških znanostih pojavlja nekaj neverjetnih stvari. Hkrati pa poslušam veliko podjetij in ugotavljam, kakšni so njihovi veliki izzivi. Obe skupini se med seboj ne pogovarjata. sploh.

10:11 Kaj v svetu biologije bi nam lahko pomagalo v tem trenutku, da bi nas spravilo skozi to vrsto evolucijske vrzeli, v kateri smo? Poskušal bom iti skozi 12, zelo hitro.

10:23 Zame je vznemirljivo samosestavljanje. Slišali ste za to v smislu nanotehnologije. Nazaj k lupini: lupina je material, ki se sam sestavi. Spodaj levo je slika bisera, ki se oblikuje iz morske vode. To je plastna struktura, ki je mineralna in nato polimerna, zaradi česar je zelo, zelo trda. Je dvakrat močnejša od naše visokotehnološke keramike. A kar je res zanimivo: za razliko od naše keramike, ki je v pečeh, se to dogaja v morski vodi. Dogaja se blizu, v in blizu telesa organizma. To je Sandia National Labs. Tip po imenu Jeff Brinker je našel način za samosestavljiv proces kodiranja. Predstavljajte si, da bi lahko izdelovali keramiko pri sobni temperaturi tako, da nekaj preprosto potopite v tekočino, dvignete iz tekočine in izhlapevanje prisili molekule v tekočini skupaj, tako da se zvijejo skupaj na enak način, kot deluje ta kristalizacija. Predstavljajte si, da bi vse naše trde materiale naredili na ta način. Predstavljajte si, da razpršite predhodne sestavine fotonapetostne celice, sončne celice, na streho in jo daste sami sestaviti v večplastno strukturo, ki zajema svetlobo.

11:43 Tukaj je zanimiv za svet IT: biosilicij. To je diatomeja, ki je narejena iz silikatov. In tako silicij, ki ga izdelujemo zdaj -- je del našega rakotvornega problema pri izdelavi naših čipov -- to je proces biomineralizacije, ki ga zdaj posnemajo. To je na UC Santa Barbara. Poglej te diatomeje. To je iz dela Ernsta Haeckela. Predstavljajte si, da bi lahko -- in še enkrat, to je šablonski postopek in se strdi iz tekočega procesa -- predstavljajte si, da bi lahko imeli takšno strukturo, ki se pojavi pri sobni temperaturi. Predstavljajte si, da bi lahko naredili popolne leče. Na levi je to krhka zvezda; prekrit je z lečami, za katere so ljudje pri Lucent Technologies ugotovili, da nimajo nikakršnih popačenj. To je eden od objektivov brez popačenj, kar jih poznamo. In veliko jih je, po celem telesu. Kar je spet zanimivo, je to, da se sam sestavi. Ženska po imenu Joanna Aizenberg pri Lucentu se zdaj uči, kako to narediti v nizkotemperaturnem postopku za ustvarjanje tovrstnih leč. Gleda tudi na optična vlakna. To je morska spužva, ki ima optična vlakna. Spodaj na samem dnu so optična vlakna, ki delujejo bolje kot naša, dejansko premikajo svetlobo, vendar jih lahko povežete v vozel; so neverjetno prilagodljivi.

13:13 Tukaj je še ena velika ideja: CO2 kot surovina. Tip po imenu Geoff Coates iz Cornella si je rekel, veste, rastline CO2 ne vidijo kot največji strup našega časa. Mi to vidimo tako. Rastline delajo dolge verige škroba in glukoze, kajne, iz CO2. Našel je način -- našel je katalizator -- in našel je način, kako vzeti CO2 in ga predelati v polikarbonate. Biorazgradljiva plastika iz CO2 – kako rastlinsko.

13:42 Sončne transformacije: najbolj vznemirljiva. Obstajajo ljudje, ki posnemajo napravo za pridobivanje energije v vijolični bakteriji, ljudje na ASU. Še bolj zanimivo je, da so v zadnjem času, v zadnjih nekaj tednih, ljudje videli, da obstaja encim, imenovan hidrogenaza, ki lahko razvije vodik iz protona in elektronov in lahko sprejme vodik -- v bistvu to, kar se dogaja v gorivni celici, na anodi gorivne celice in v reverzibilni gorivni celici. V naših gorivnih celicah to počnemo s platino; življenje to počne z zelo, zelo običajnim likalnikom. In ekipa je pravkar uspela posnemati to hidrogenazo, ki žonglira z vodikom. To je zelo vznemirljivo za gorivne celice -- da lahko to storijo brez platine.

14:33 Moč oblike: tukaj je kit. Videli smo, da imajo plavuti tega kita tuberkule. In te majhne izbokline dejansko povečajo učinkovitost na primer na robu letala -- povečajo učinkovitost za približno 32 odstotkov. Kar je neverjeten prihranek fosilnih goriv, ​​če bi to samo postavili na rob krila. Barva brez pigmentov: ta pav ustvarja barvo z obliko. Svetloba pride skozi, se odbije nazaj od plasti; to se imenuje interferenca tankega filma. Predstavljajte si, da lahko sami sestavljate izdelke, pri čemer se zadnjih nekaj plasti igra s svetlobo, da ustvari barvo. Predstavljajte si, da lahko ustvarite obliko na zunanji strani površine, tako da se samočisti samo z vodo. To naredi list. Vidite to sliko od blizu? To je krogla vode, to pa so delci umazanije. In to je slika lotosovega lista od blizu. Obstaja podjetje, ki izdeluje izdelek, imenovan Lotusan, ki posnema -- ko se barva fasade stavbe posuši, posnema izbokline v samočistilnem listu in deževnica očisti stavbo.

15:47 Voda bo naš velik, velik izziv: potešiti žejo. Tukaj sta dva organizma, ki vlečeta vodo. Tisti na levi je namibijski hrošč, ki vleče vodo iz megle. Tisti na desni je hrošč v obliki tabletk -- potegne vodo iz zraka, ne pije sveže vode. Črpanje vode iz Montereyjeve megle in iz prepotenega zraka v Atlanti, preden pride v zgradbo, sta ključni tehnologiji.

16:19 Tehnologije ločevanja bodo izjemno pomembne. Kaj pa, če bi rekli, nič več rudarjenja trdih kamnin? Kaj če bi ločili kovine iz tokov odpadkov, majhne količine kovin v vodi? To počnejo mikrobi; kelirajo kovine iz vode. Tukaj v San Franciscu obstaja podjetje, imenovano MR3, ki posnema molekule mikrobov v filtre za pridobivanje tokov odpadkov. Zelena kemija je kemija v vodi. Ukvarjamo se s kemijo v organskih topilih. To je slika predil, ki izhajajo iz pajka, in svile, ki se oblikuje iz pajka. Ali ni to lepo? Zelena kemija nadomešča našo industrijsko kemijo z naravnimi knjigami receptov. To ni lahko, saj življenje uporablja samo podmnožico elementov v periodnem sistemu. In uporabljamo vse, tudi strupene. Ugotoviti elegantne recepte, ki bi vzeli majhno podmnožico periodnega sistema in ustvarili čudežne materiale, kot je ta celica, je naloga zelene kemije.

17:38 Časovna razgradnja: embalaža, ki je dobra, dokler ne želite več, da bi bila dobra, in se takoj raztopi. To je školjka, ki jo lahko najdete v tukajšnjih vodah, in niti, ki jo držijo na skali, so tempirane; pri natanko dveh letih se začnejo raztapljati.

17:55 Zdravljenje: ta je dobra. Tisti mali tip tamle je tardigrad. Obstaja problem, da cepiva po vsem svetu ne pridejo do bolnikov. In razlog je v tem, da se hlajenje nekako pokvari; tisto, kar imenujemo "hladna veriga", se prekine. Tip po imenu Bruce Rosner si je ogledal tardigradko -- ki se popolnoma posuši, a vseeno ostane živa mesece in mesece in mesece ter se lahko regenerira. In našel je način, kako izsušiti cepiva -- zapakirati jih v isto vrsto sladkornih kapsul, kot jih ima tardigrad v svojih celicah -- kar pomeni, da cepiv ni več treba hraniti v hladilniku. Lahko se dajo v predal za rokavice, OK. Učenje od organizmov. To je predavanje o vodi -- spoznavanje organizmov, ki zmorejo brez vode, da bi ustvarili cepivo, ki traja in traja in traja brez hlajenja.

19:02 Ne bom prišel do 12. Povedal vam bom, da je najpomembnejša stvar poleg vseh teh prilagoditev dejstvo, da so ti organizmi iznašli način, kako početi neverjetne stvari, ki jih počnejo, medtem ko skrbijo za kraj, ki bo skrbel za njihove potomce. Ko so vključeni v predigro, razmišljajo o nečem zelo, zelo pomembnem -- in to je, da njihov genetski material ostane čez 10.000 generacij. In to pomeni najti način, da počnejo, kar počnejo, ne da bi uničili kraj, ki bo poskrbel za njihove potomce. To je največji oblikovalski izziv. Na srečo obstajajo milijoni in milijoni genijev, ki so nam pripravljeni podariti svoje najboljše ideje. Vso srečo pri pogovoru z njimi.

20:03 Hvala.

20:04 (Aplavz)

20:18Chris Anderson: Ko govorimo o predigri, jaz -- priti moramo do 12, a zelo hitro.

20:22Janine Benyus: Res? CA: Ja. Tako kot, veste, kot 10-sekundna različica 10, 11 in 12. Ker smo samo -- vaši diapozitivi so tako čudoviti in ideje tako velike, ne morem dovoliti, da bi šli dol, ne da bi videli 10, 11 in 12.

20:33JB: V redu, daj to -- V redu, držal bom to stvar. V redu, super. OK, to je torej tisto zdravilno. Zaznavanje in odzivanje: povratne informacije so velika stvar. To je kobilica. Na kvadratnem kilometru jih je lahko 80 milijonov, pa še ne trčijo drug ob drugega. Pa vendar imamo 3,6 milijona avtomobilskih trkov na leto. (smeh) Res. V Newcastlu je oseba, ki je ugotovila, da je to zelo velik nevron. In dejansko ugotavlja, kako narediti vezje za izogibanje trkom, ki temelji na tem zelo velikem nevronu v kobilici.

21:13 Ta je velika in pomembna, številka 11. In to je naraščajoča rodnost. To pomeni, veste, kmetovanje neto rodnosti. Morali bi povečati plodnost. In, o ja -- tudi hrano dobimo. Ker moramo povečati zmogljivost tega planeta za ustvarjanje vedno več priložnosti za življenje. In res, to počnejo tudi drugi organizmi. V ansamblu to počnejo celotni ekosistemi: ustvarjajo vse več priložnosti za življenje. Naše kmetijstvo je naredilo nasprotno. Torej, kmetijstvo, ki temelji na tem, kako prerija gradi zemljo, živinoreja, ki temelji na tem, kako avtohtona čreda parkljarjev dejansko izboljša zdravje območja, celo čiščenje odpadne vode temelji na tem, kako močvirje ne le čisti vodo, ampak ustvarja neverjetno penečo produktivnost.

22:05 To je preprosta zasnova. Mislim, izgleda preprosto, ker je sistem v 3,8 milijardah let to delal. To pomeni, da tistih organizmov, ki niso mogli ugotoviti, kako izboljšati ali sladkati svoja mesta, ni v bližini, da bi nam o tem povedali. To je dvanajsti. Življenje -- in to je skrivni trik; to je čarobni trik -- življenje ustvari pogoje, ki so ugodni za življenje. Gradi zemljo; čisti zrak; čisti vodo; meša koktajl plinov, ki jih ti in jaz potrebujeva za življenje. In to počne sredi odlične predigre in zadovoljevanja njihovih potreb. Torej se ne izključujeta. Najti moramo način, kako zadovoljiti naše potrebe, hkrati pa iz tega kraja narediti Eden.

23:05CA: Janine, najlepša hvala. (Aplavz)