Изненађујуће лекције инжењера природе

Узбуђење је бити овде на конференцији посвећеној „Инспирисани природом“ – можете замислити. И такође сам одушевљен што сам у одељку за предигру. Да ли сте приметили да је овај одељак предигра? Зато што могу да причам о једном од мојих омиљених створења, а то је западни гњурац. Ниси живео док ниси видео ове момке како плешу удварање. Био сам на језеру Бовман у Националном парку Глациер, које је дугачко, мршаво језеро са некаквим планинама наопачке у њему, а мој партнер и ја имамо шкољку за веслање. И тако смо веслали, и наишао је један од ових западних гњураца. И оно што раде за свој плес удварања је, иду заједно, њих двоје, два другара, и почињу да трче под водом. Веслају све брже, и брже, и брже, све док не крену тако брзо да се буквално подигну из воде, и стоје усправно, некако веслајући по врху воде. И један од ових гњураца је дошао док смо веслали. И тако смо у лобањи, и крећемо се веома, веома брзо. И овај Гњурац нас је, мислим, некако заменио као перспективу, и почео да трчи дуж воде поред нас, у плесу удварања - миљама. Престало би, па почело, па стало, па почело. Сада је то предигра. (смех)

1:46 Био сам оволико близу промене врсте у том тренутку. Очигледно, живот може да нас научи нечему у делу за забаву. Живот има много чему да нас научи. Али оно о чему бих желео да причам данас је оно што би нас живот могао научити у технологији и дизајну. Оно што се догодило откако је књига изашла -- књига је углавном била о истраживању биомимикрије -- и оно што се догодило од тада је архитекте, дизајнери, инжењери -- људи који чине наш свет -- почели су да зову и кажу, желимо да биолог седи за столом за дизајн који нам помаже, у реалном времену, да постанемо инспирисани. Или -- а ово је забаван део за мене -- желимо да нас одведете у свет природе. Доћи ћемо са изазовом дизајна и наћи ћемо шампионске адаптере у свету природе, који би нас могли инспирисати.

2:40 Дакле, ово је слика са путовања на Галапагос коју смо снимили са неким инжењерима за третман отпадних вода; пречишћавају отпадне воде. А неки од њих су били веома отпорни, заправо, да буду тамо. Оно што су нам у почетку рекли је, знате, ми већ радимо биомимикрију. Користимо бактерије за чишћење наше воде. А ми смо рекли, па, то баш и није инспирисано природом. То је биопроцесирање, знате; то је био-потпомогнута технологија: коришћење организма за пречишћавање отпадних вода је стара, стара технологија која се зове „припитомљавање“. Ово је учење нечега, учење идеје, од организма и затим примена. И тако још увек нису добијали.

3:27 Па смо отишли ​​у шетњу плажом и рекао сам, па, дај ми један од својих великих проблема. Дајте ми изазов за дизајн, смањење брзине одрживости, то вас спречава да будете одрживи. И рекли су скалирање, што је накупљање минерала унутар цеви. А они су рекли, знате шта се дешава, минерал --баш као у вашој кући -- минерал се накупља. А онда се отвор затвара, и морамо да испирамо цеви токсинима, или их морамо ископати. Дакле, ако бисмо имали начин да зауставимо ово љуштење -- и тако сам покупио неке шкољке на плажи. И питао сам их шта је скалирање? Шта је унутар твојих цеви? И рекли су, калцијум карбонат. И рекао сам, ето шта је ово; ово је калцијум карбонат.

4:09 А они то нису знали. Нису знали да шта је шкољка, она је обликована протеинима, а затим јони из морске воде кристалишу на месту да би створили шкољку. Дакле, иста врста процеса, без протеина, се дешава у унутрашњости њихових цеви. Нису знали. Ово није због недостатка информација; то је недостатак интеграције. Знате, то је силос, људи у силосима. Нису знали да се исто дешава. Па је један од њих размислио о томе и рекао, ОК, па, ако је ово само кристализација која се дешава аутоматски из морске воде -- самосастављање -- зашто онда шкољке нису бесконачне величине? Шта зауставља скалирање? Зашто једноставно не наставе даље? И рекао сам, па, на исти начин на који излучују протеин и он започиње кристализацију - а онда су се сви некако нагнули - пуштају протеин који зауставља кристализацију. Буквално се придржава растућег лица кристала. И, у ствари, постоји производ који се зове ТПА који опонаша тај протеин - тај стоп-протеин - и то је еколошки прихватљив начин да се заустави скалирање у цевима.

5:26 То је све променило. Од тада па надаље, ове инжењере не можете вратити у чамац. Првог дана су кренули у пешачење, и било је, клик, клик, клик, клик. Пет минута касније вратили су се у чамац. Готови смо. Знаш, видео сам то острво. После овога су пузали свуда. Они би ронили све док им ми дозволимо да роне. Оно што се догодило је да су схватили да постоје организми који су већ решили проблеме које су они у каријери покушавали да реше.

6:05 Учење о свету природе је једна ствар; учење из природног света - то је прекидач. То је дубоки прекидач. Оно што су схватили је да су одговори на њихова питања свуда; само је требало да промене сочива којима су видели свет. 3,8 милијарди година тестирања на терену. 10 до 30 -- Крег Вентер ће вам вероватно рећи; Мислим да постоји много више од 30 милиона -- добро прилагођених решења. За мене је важно да су то решења решена у контексту. А контекст је Земља – исти контекст у којем покушавамо да решимо своје проблеме. Дакле, то је свесно опонашање животног генија. То није ропско опонашање – иако Ал покушава да направи фризуру – то није ропска мимикрија; то је узимање принципа дизајна, генијалности природног света и учење из тога.

7:07 Сада, у групи са толико ИТ људи, морам да поменем оно о чему нећу да говорим, а то је да је ваша област она која је научила огромну количину од живих бића, на страни софтвера. Дакле, постоје компјутери који се штите, као имуни систем, а ми учимо из регулације гена и биолошког развоја. И учимо из неуронских мрежа, генетских алгоритама, еволуционог рачунарства. То је на страни софтвера. Али оно што ми је занимљиво је да ово нисмо толико гледали. Мислим, ове машине заиста нису високотехнолошке по мојој процени у смислу да има на десетине и десетине канцерогена у води у Силицијумској долини. Дакле, хардвер уопште није дорастао у смислу онога што би живот назвао успехом. Дакле, шта можемо научити о прављењу - не само компјутера, већ свега? Авион којим сте ушли, аутомобили, седишта на којима седите. Како да редизајнирамо свет који правимо, свет који су направили људи? Још важније, шта треба да питамо у наредних 10 година? И постоји много кул технологија које живот има.

8:25 Какав је наставни план? Три питања су за мене кључна. Како живот ствара ствари? Ово је супротно; овако правимо ствари. То се зове загрејте, побијте и третирајте -- тако га зову научници о материјалима. И то сече ствари одозго, са 96 одсто отпада и само 4 одсто производа. Загрејате га; победите га високим притисцима; користите хемикалије. ОК. Загрејте, туците и третирајте.

8:53 Живот си то не може приуштити. Како живот ствара ствари? Како живот најбоље искористи ствари? То је полен геранијума. А његов облик је оно што му даје функцију да може тако лако да се преврће кроз ваздух. Погледај тај облик. Живот додаје информације материји. Другим речима: структура. То му даје информације. Додавањем информација материји, даје јој функцију која је другачија него без те структуре. И треће, како живот чини да ствари нестану у системима? Јер живот се заправо не бави стварима; не постоје ствари у свету природе одвојене од њихових система. Заиста брз наставни план. Како сада све више читам и пратим причу, појављују се неке невероватне ствари у биолошким наукама. И у исто време, слушам много послова и откривам које су њихове врсте великих изазова. Две групе не разговарају једна са другом. Уопште.

10:11 Шта би у свету биологије могло бити од помоћи у овом тренутку, да нас провуче кроз ову врсту еволуционог чвора у којем се налазимо? Покушаћу да прођем кроз 12, веома брзо.

10:23 Оно што је мени узбудљиво је самосастављање. Чули сте за ово у смислу нанотехнологије. Да се ​​вратимо на ту шкољку: љуска је материјал који се сам саставља. У доњем левом углу налази се слика седефа која настаје из морске воде. То је слојевита структура која је минерална, а затим полимерна, и чини је веома, веома чврстом. Дупло је чвршћа од наше високотехнолошке керамике. Али оно што је заиста занимљиво: за разлику од наше керамике која се налази у пећима, то се дешава у морској води. То се дешава у близини, у и близу тела организма. Ово је Сандиа Натионал Лабс. Момак по имену Џеф Бринкер је пронашао начин да има процес кодирања који се сам саставља. Замислите да сте у могућности да правите керамику на собној температури једноставним потапањем нечега у течност, подизањем из течности и присилом испаравања да се молекули у течности споје заједно, тако да се они спајају убодом на исти начин на који функционише ова кристализација. Замислите да све наше тврде материјале правите на тај начин. Замислите да прскате прекурсоре за фотонапонску ћелију, у соларну ћелију, на кров, и да их сами саставите у слојевиту структуру која сакупља светлост.

11:43 Ево једног занимљивог за ИТ свет: био-силицијум. Ово је дијатомеја, која је направљена од силиката. И тако силицијум, који правимо управо сада – то је део нашег канцерогеног проблема у производњи наших чипова – ово је процес биоминерализације који се сада опонаша. Ово је на УЦ Санта Барбара. Погледајте ове дијатомеје. Ово је из дела Ернста Хекела. Замислите да сте у могућности да - и, опет, то је шаблонски процес, и он се учвршћује из течног процеса - замислите да можете имати такву врсту структуре која излази на собној температури. Замислите да можете да направите савршена сочива. На левој страни, ово је крхка звезда; прекривен је сочивима за које су људи у Луцент Тецхнологиес открили да немају никаква изобличења. То је једно од сочива без изобличења које познајемо. А има их много, по целом телу. Оно што је интересантно, опет, је да се сам саставља. Жена по имену Јоанна Аизенберг, у Луценту, сада учи да то ради у процесу ниске температуре како би створила оваква сочива. Она такође гледа на оптичка влакна. То је морски сунђер који има оптичко влакно. Доле, у његовој основи, постоје оптичка влакна која раде боље од наших, заправо, да померају светлост, али можете их везати у чвор; они су невероватно флексибилни.

13:13 Ево још једне велике идеје: ЦО2 као сировина. Момак по имену Геофф Цоатес, из Корнела, рекао је себи, знате, биљке не виде ЦО2 као највећи отров нашег времена. Ми то тако видимо. Биљке су заузете прављењем дугих ланаца скроба и глукозе, тачно, од ЦО2. Он је пронашао начин - пронашао је катализатор - и пронашао је начин да узме ЦО2 и претвори га у поликарбонате. Биоразградива пластика од ЦО2 -- како биљка.

13:42 Соларне трансформације: најузбудљивија. Постоје људи који опонашају уређај за прикупљање енергије унутар љубичасте бактерије, људи у АСУ. Још интересантније, у последње време, у последњих неколико недеља, људи су видели да постоји ензим који се зове хидрогеназа који је у стању да еволуира водоник из протона и електрона, и способан је да преузме водоник - у суштини оно што се дешава у горивој ћелији, у аноди горивне ћелије и у реверзибилној горивој ћелији. У нашим горивним ћелијама то радимо са платином; живот то ради са врло, врло уобичајеним гвожђем. А тим је сада управо успео да опонаша ту хидрогеназу која жонглира водоником. То је веома узбудљиво за горивне ћелије - да то могу да ураде без платине.

14:33 Моћ облика: ево кита. Видели смо да пераја овог кита имају туберкуле. А те мале неравнине заправо повећавају ефикасност на, на пример, ивици авиона - повећавају ефикасност за око 32 процента. Што је невероватна уштеда фосилних горива, ако бисмо то само ставили на ивицу крила. Боја без пигмената: овај паун ствара боју са обликом. Светлост пролази, одбија се од слојева; то се зове интерференција танког филма. Замислите да можете сами да саставите производе са последњих неколико слојева који се поигравају светлошћу да бисте створили боју. Замислите да можете да креирате облик на спољној страни површине, тако да се само чисти само водом. То ради лист. Видите ту слику изблиза? То је лопта воде, а то су честице прљавштине. А то је изблиза слика лотосовог листа. Постоји компанија која производи производ под називом Лотусан, који опонаша -- када се боја фасаде зграде осуши, опонаша избочине на самочишћујућем листу, а кишница чисти зграду.

15:47 Вода ће бити наш велики, велики изазов: утажити жеђ. Ево два организма која вуку воду. Онај лево је намибијска буба која извлачи воду из магле. Онај десно је буба од таблета -- извлачи воду из ваздуха, не пије свежу воду. Извлачење воде из магле у Монтереју и из знојног ваздуха у Атланти, пре него што уђе у зграду, кључне су технологије.

16:19 Технологије раздвајања ће бити изузетно важне. Шта ако бисмо рекли, нема више рударења тврдог камена? Шта ако бисмо издвојили метале из отпадних токова, мале количине метала у води? То је оно што микроби раде; хелатирају метале из воде. Постоји компанија овде у Сан Франциску која се зове МР3 која уграђује имитације молекула микроба на филтере за откопавање токова отпада. Зелена хемија је хемија у води. Бавимо се хемијом у органским растварачима. Ово је слика преде које излазе из паука и свиле која се формира од паука. Зар то није лепо? Зелена хемија замењује нашу индустријску хемију књигом рецепата природе. Није лако, јер живот користи само подскуп елемената у периодном систему. И користимо их све, чак и оне отровне. Схватити елегантне рецепте који би заузели мали подскуп периодног система и створили чудесне материјале попут те ћелије, задатак је зелене хемије.

17:38 Временска деградација: паковање које је добро све док више не желите да буде добро, и раствара се у тренутку. То је дагња коју можете наћи у водама овде, а нити које је држе за стену су темпиране; са тачно две године почињу да се растварају.

17:55 Лечење: ово је добро. Онај мали момак тамо је тардиград. Постоји проблем са вакцинама широм света које не долазе до пацијената. А разлог је тај што се расхладни уређај некако поквари; оно што се зове "хладни ланац" се поквари. Момак по имену Брус Роснер је погледао тардиграде - који се потпуно осуши, а ипак остаје жив месецима и месецима и месецима, и способан је да се регенерише. И пронашао је начин да осуши вакцине - да их стави у исте врсте шећерних капсула које тардиград има у својим ћелијама - што значи да вакцине више не морају да се чувају у фрижидеру. Могу се ставити у претинац за рукавице, ОК. Учење од организама. Ово је сесија о води - учење о организмима који могу без воде, како би се створила вакцина која траје и траје и траје без хлађења.

19:02 Нећу стићи до 12. Али оно што ћу урадити је да вам кажем да је најважнија ствар, поред свих ових адаптација, чињеница да су ови организми смислили начин да раде невероватне ствари које раде док се брину о месту које ће се бринути о њиховом потомству. Када су укључени у предигру, размишљају о нечему веома, веома важном - а то је да њихов генетски материјал остане, за 10.000 генерација од сада. А то значи пронаћи начин да раде оно што раде без уништавања места које ће се бринути о њиховом потомству. То је највећи изазов дизајна. Срећом, постоје милиони и милиони генија који су вољни да нам поклоне своје најбоље идеје. Срећно у разговору са њима.

20:03 Хвала.

20:04 (Аплауз)

20:18 Крис Андерсон: Причамо о предигри, ја -- морамо да стигнемо до 12, али веома брзо.

20:22 Џенин Бењус: О, стварно? КА: Да. Баш као, знате, као верзија од 10, 11 и 12 од 10 секунди. Зато што смо само -- ваши слајдови су тако прекрасни, а идеје су тако велике, не могу да поднесем да вас пустим да одете а да не видим 10, 11 и 12.

20:33 ЈБ: ОК, стави ово -- ОК, само ћу држати ову ствар. ОК, супер. У реду, то је оно исцељење. Осећај и реаговање: повратне информације су огромна ствар. Ово је скакавац. Може их бити 80 милиона у квадратном километру, а ипак се не сударају. А ипак имамо 3,6 милиона судара аутомобила годишње. (смех) Тачно. У Њукаслу постоји особа која је схватила да је то веома велики неурон. И она заправо смишља како да направи кола за избегавање судара на основу овог веома великог неурона у скакавцу.

21:13 Ово је огроман и важан, број 11. А то је растућа плодност. То значи, знате, пољопривреду са нето плодношћу. Требало би да повећамо плодност. И, о да - добијамо и храну. Зато што морамо да повећамо капацитет ове планете да створимо све више и више могућности за живот. И заиста, то раде и други организми. У цјелини, то раде читави екосистеми: стварају све више могућности за живот. Наша пољопривреда је учинила супротно. Дакле, пољопривреда заснована на томе како прерија гради земљиште, узгој на основу тога како домаће стадо копитара заправо повећава здравље расе, чак и третман отпадних вода на основу тога како мочвара не само да чисти воду, већ ствара невероватно блиставу продуктивност.

22:05 Ово је једноставан дизајн. Мислим, изгледа једноставно јер је систем, преко 3,8 милијарди година, ово разрадио. То јест, они организми који нису успели да схвате како да побољшају или засладе своја места, нису ту да нам говоре о томе. То је дванаести. Живот -- и то је тајни трик; ово је магични трик - живот ствара услове погодне за живот. Гради тло; чисти ваздух; чисти воду; меша коктел гасова који су теби и мени потребни за живот. И то ради усред одличне предигре и задовољавања њихових потреба. Дакле, то се не искључује. Морамо пронаћи начин да задовољимо наше потребе, док од овог места правимо рај.

23:05 ЦА: Јанине, хвала ти пуно. (аплауз)