Цікаво відвідувати конференцію, присвячену пошукам "натхнення в природі". Я також дуже радий бути в прелюдії. Ви помічали, що ця частина є прелюдією? Тому що у мене буде можливість поговорити про одну з моїх улюблених істот, і це робить поганку гостролистою. Ви не жили, якщо ще не бачили, як ці птахи танцюють під час сватання. Я був на озері Боумен у Національному парку Льодовик. У нас з партнером є гребний човен. Коли ми гребли, поруч нас пройшов поганець. А як саме виглядає судовий дайвінг? Самець і самка йдуть разом, починають бігати під водою. Вони веслують все швидше і швидше, поки не йдуть настільки швидко, що явно піднімаються з води, тримаючи тіло вертикально і одночасно греблячи на поверхні. І одна така поганка підійшла, коли ми веслували. Ми рухалися дуже швидко, і поганка, мабуть, прийняла нас за предмет, що його цікавить, і почала бігати по воді поруч з нами, і цей танець залицяння показав нам кілька миль. Іноді вона зупинялася, а потім починала знову, потім знову зупинялася і починала. Тож це справжня прелюдія. (Сміх)

нами

Добре, тоді я був так близький до зміни видів. Очевидно, що життя може навчити нас чомусь у сфері розваг. Гаразд Нам є чому навчитися з життя. Але те, про що я хотів би поговорити сьогодні, - це те, чого життя може навчити нас у технологіях та дизайні. Що сталося після виходу книги? Книга в основному була присвячена дослідженням біомімікриї. І що рухалося вперед з тих пір? Архітектори, дизайнери, інженери - люди, які створюють наш світ - почали говорити і хотіли, щоб біолог сидів з ними за дизайнерським бюро і надихав їх. Або - і це для мене найцікавіша частина - вони хочуть, щоб ми ввели їх у світ природи. Вони придумують певну проблему дизайну, і ми знайдемо найкращі рішення в природі, які можуть надихнути дизайнерів.

Тож ми зробили цей знімок на Галапагосі разом з інженерами з очищення стічних вод. І деякі з них фактично зайняли негативну позицію щодо зустрічі. Знаєте, перше, що вони нам сказали, це те, що вони вже використовують біоміміку. Вони сказали, що використовують бактерії для очищення води. Ми сказали їм, ну, це не означає надихатися природою. В даному випадку це біообробка, технологія, що підтримується біологічним шляхом: Використання певного організму для очищення стічних вод - це давня техніка, яка називається «одомашнення». Але біомімікрія - це навчання, отримання ідеї від організму та використання її на практиці. І тому вони все ще не розуміли.

Тож ми пішли на пляж, і я кажу: Розкажіть мені про одну з ваших найбільших проблем. Щось, з чим вам доводиться стикатися при розробці, або що заважає вам у сталому розвитку, що заважає вашій стійкості. Вони реагували на вапняний наліт, тобто відкладення мінеральних речовин у трубах. Вони сказали, знаєте, буває, що мінерали - як у вашому домі - осідають у трубах. В результаті прохід закривається, і нам доводиться заливати труби отруйними речовинами або доводиться їх викопувати. Тож, якщо ми змогли знайти спосіб зупинити це осідання, я взяв кілька снарядів на пляжі. І сказала їм: Що там мешкає? Що у вас у трубах? А вони кажуть: карбонат кальцію. І я кажу, саме це, карбонат кальцію.

Вони цього не знали. Вони не знали, що таке оболонка, що білки закладають її основу, а потім кристалізуються в цій матриці, утворюючи оболонку. Той самий тип процесу, без білків, відбувається в трубах. Вони не знали про це. Не через брак інформації, а через відсутність інтеграції. Знаєте, вони живуть у цій бульбашці. Вони мало знали, що це той самий процес. Один з них задумався і сказав: Ну, якщо це просто кристалізація, яка відбувається автоматично під дією морської води через молекулярну самоорганізацію, то чому раковини не безмежно великі? Що зупинить утворення відкладень? Чому ці поштові скриньки не ростуть нескінченно довго? І я роблю це, як і коли вони виділяють білок, щоб почати кристалізацію - а потім вони нахилились ближче до мене і загострили свою увагу - у них також є білок, який зупиняє кристалізацію. Він буквально прилипає до зростаючої форми цього кристала. І поки ми до цього прийшли, існує продукт під назвою TPA, що імітує цей білок - той, що зупиняє кристалізацію. Він зупиняє утворення відкладень у трубах і є екологічно чистим.

Це все змінило. З цього моменту інженери навіть не хотіли повертатися на корабель. Першого дня вони поїхали на екскурсію, а потім просто клацніть, клацніть, клацніть, клацніть. Через п’ять хвилин вони знову були на кораблі. Були зроблені. Знаєте, ми дивились на острів. Потім все змінилося. Вони повзли по всьому острову. Вони пірнали, поки ми їх залишили. Так сталося, що вони зрозуміли, що там є організми, які вирішили проблеми, яким вони присвятили всю свою кар’єру.

Пізнання світу природи - це одне, навчання від природи - це різниця. Це суттєва зміна. Вони зрозуміли, що відповіді на їхні запитання були навколо них; вони просто повинні поглянути на світ з іншого боку. 3,8 мільярда років польових випробувань. 10 до 30 - Крейг Вентер, мабуть, скаже вам, на мій погляд, понад 30 мільйонів - добре підібрані рішення. Для мене важливо, що це рішення, знайдені в контексті. А контекст - це Земля - ​​той самий контекст, в якому ми намагаємось вирішити наші проблеми. Отже, це свідоме наслідування геніальності життя. Це не імітація рабів, хоча Альберт намагається зробити ту саму зачіску - це не просто рабське копіювання. Йдеться про використання принципів дизайну, геніальність природного світу і щось навчитися в ньому.

У групі з такою кількістю вчених-інформатиків я повинен зазначити це - одна сфера, про яку я не буду говорити, а саме ваша, також є однією з тих галузей, які отримали величезну кількість знань з дикої природи - у галузі програмне забезпечення. Отже, комп’ютери захищають себе, дотримуючись зразків імунної системи, і ми вчимося з регулювання генів та біологічного розвитку. Ми також вчимося у нейронних мереж, генетичних алгоритмів, еволюційних обчислень. Це в рамках програмного забезпечення. Але мене заінтригувало те, що ми так не втягнулися. Я не думаю, що ці машини є настільки сучасною технікою, враховуючи, що у воді в Силіконовій долині є десятки канцерогенів. Отже, обладнання не відповідає рівню, який життя називає успіхом. То що ми можемо дізнатись про виробництво - не лише комп’ютери, а все? Літак, в який ти зайшов, машини, сидіння, на яких сидиш. Як ми перетворюємо світ, який ми створили, світ, створений людьми? І що ще важливіше, які питання ми повинні задавати протягом наступних десяти років? І життя пропонує багато дивовижних технологій.

То яка навчальна програма? На мою думку, три запитання є ключовими. Як життя створює речі? Тут прямо протилежне; так ми робимо речі. Це називається теплом, тиском та обробкою - так його називають вчені-матеріалісти. Здається, ми виносимо речі на поверхню, залишаючи 96 відсотків відходів і лише чотири відсотки отриманого продукту. Нагрійте його, піддайте дії високого тиску та використовуйте хімічні речовини. В ПОРЯДКУ. Тепло, тиск та обробка.

Життя не може собі цього дозволити. Як життя робить речі? Як він може максимально використати їх? Це пилкове зерно мускатного горіха. А завдяки своїй формі він може так легко плавати у повітрі. Гаразд Подивіться на цю форму. Життя додає інформацію до матерії. Іншими словами: структура. Він передає їй інформацію. Додаючи інформацію, матерія набуває функції, що відрізняється від функції речовини без структури. І по-третє, як життя організовує, щоб речі були частиною систем? Бо життя мало що обробляє; у світі природи жодні речі не відокремлені від їх систем. Дійсно швидкий навчальний план. Зараз я все більше і більше читаю про це і спостерігаю за тим, що відбувається навколо. На нас чекають дивовижні речі в біологічних науках. У той же час я намагаюся вислухати багато компаній і з’ясувати, з якими великими проблемами вони стикаються. Ці дві групи не спілкуються між собою. Між ними немає абсолютно ніякого спілкування.

Що в світі біології могло б допомогти нам на цьому етапі вийти із патової ситуації, в якій ми опинились? Я спробую пролетіти через ці дванадцять поліпшувачів.

Гаразд, отже, це самоорганізація. Ну, ви чули про це трохи тому у зв'язку з нанотехнологіями. Повернемось до цієї оболонки: цей матеріал самоорганізовується. Внизу ліворуч - малюнок перламутру, який створює коробку з морською водою. Це шарувата структура з мінералів та полімерів, і це додає їй міцності. Він вдвічі міцніший, ніж наша сучасна кераміка. Але що насправді цікаво: На відміну від нашої кераміки, яка знаходиться в печах, цей процес відбувається в морській воді. Це відбувається близько, всередині і близько до тіла тварини. Ну, люди починають - це Sandia National Labs; Джефф Брінкер знайшов спосіб створити самоорганізуючий процес кодування. Уявіть, що ми можемо виробляти кераміку при кімнатній температурі, просто зануривши матеріал у рідину, витягнувши його з рідини і, нарешті, випарувавши молекулу в рідині, щоб з’єднатись і поєднатись, як головоломка, за тим самим принципом, що працює кристалізація на. Уявіть, що ми виготовили всі наші тверді матеріали таким чином. Уявіть, що ми розпорошили попередників фотоелектричної або сонячної батареї на дах, і вони самоорганізуються в шарувату структуру, яка збирає світло.

Ось інтерес до світу інформаційних технологій: біокремній. Це двоатомна мембрана, виготовлена ​​з силікатів. І тому кремній, який ми отримуємо сьогодні, є частиною нашої проблеми, що викликає рак у виробництві наших чіпів. Цей процес біомінералізації ми зараз імітуємо. Це робиться в Каліфорнійському університеті, Санта-Барбара; це з дослідницької роботи Ернста Геккеля. Уявіть, що ви - і навіть у цьому випадку це матричний процес, і матеріал застигає в рідкому процесі - уявляєте, що ви досягли б такої структури при кімнатній температурі. Уявіть, що ви можете зробити ідеальні лінзи. Зліва ви бачите шланг; покрита лінзами, які, як виявили люди з Lucent Technologies, не мають спотворень. Це одна з лінз із найменшими спотвореннями, які ми знаємо. І цього звіра їх більше, і вони по всьому його тілу. Знову ж таки, цікавим у цих лінзах є те, що вони створені самоорганізацією. Джоанна Айзенберг з Lucent вчиться створювати такий тип лінз за допомогою процесу при низькій температурі. Він також займається волоконною оптикою. Це морська губка, яка має волоконну оптику. Внизу біля основи розташовані оптичні волокна, які працюють краще, ніж у нас, щоб згинати світло, але ви можете зв’язати їх у вузол; вони неймовірно гнучкі.

Ось ще одна новаторська ідея: CO2 як вихідний матеріал. Джефф Коутс із Корнелла сказав: Ви знаєте, рослини не сприймають СО2 як найбільшу отруту нашого часу. Але ми маємо. Рослини зайняті виготовленням довгих ланцюжків крохмалю та глюкози безпосередньо з CO2. Він знайшов спосіб, знайшов каталізатор, придумав, як перетворити СО2 у полікарбонати. Біорозкладана пластмаса із СО2 - у манері рослин.

Або сонячні перетворення: найбільш захоплююча ідея. Є люди, які імітують систему збору енергії у фіолетових бактерій. Вони з Університету штату Арізона. Але що ще цікавіше, нещодавно, протягом останніх кількох тижнів, люди помітили, що існує фермент гідрогеназа, який може генерувати водень з протонів і електронів і здатний переносити по суті те, що відбувається в паливній камері до паливного анода і в реверсивному паливному елементі. У наших паливних елементах ми робимо це з платиною. Життя може влаштувати це за допомогою звичайного заліза. І команді просто вдалося імітувати гідрогеназу, що жонглює воднем. У випадку паливних елементів дивно досягти цього процесу без використання платини.

Сила форми: Тут ми маємо кита. Ми бачимо, що на плавниках цього кита є нерівності. І ці невеликі зростання збільшують ефективність, наприклад, край площини - збільшення ефективності на 32 відсотки. Це заощадило б багато викопного палива, якби ми поклали його на край крила. Колір без пігментів: цей павич створює колір за формою. Світло проходить, відскакуючи від шарів, що називається тонкоплівковою інтерференцією. Уявіть, що ви можете самоорганізувати продукти, причому останні кілька шарів грають зі світлом, щоб створити колір. Якби ми змогли створити фігуру на зовнішній стороні поверхні, щоб поверхня очищалася сама лише за допомогою води. Це саме те, що робить лист. Ви бачите збільшене зображення? Це крапля води, і це частинки бруду. І це наближення картини листя лотоса. Існує компанія, яка виробляє продукцію Lotusan, яка, висушуючи фарбу на фасаді будівлі, імітує нерівності самоочищаючогося листа, а дощова вода очищає будівлю.

Отримання води буде для нас великим випробуванням: Як вгамувати спрагу? Ось два організми, які затримують воду. Той, що знаходиться ліворуч, - намібійський жук, який збирає воду з туману. Той, що знаходиться ліворуч, є вибивачем - він витягує воду з повітря. Прісної води він не п’є. Ключовими методами є збір води з Монтерейського туману та задушливого повітря в Атланті перед тим, як вода потрапить у будівлю.

Не менш важливими будуть технології поділу. Що, якби ми сказали, що більше не видобувати тверді речовини з твердої породи? Що, якби ми могли відокремити метали від потоків відходів - невелика кількість металів у воді? Це те, що можуть зробити мікроби. Вони зв’язують метали з водою. Тут, у Сан-Франциско, є компанія MR3, яка використовує імітації цих мікробних молекул на фільтрах для вилучення металів із потоків відходів. Зелена хімія - це хімія у воді. Ми займаємося хімією в органічних розчинниках. Ось зображення прядильних залоз, що виходять від павука, та шовку, виготовленого з павука. Хіба це не чудово? Зелена хімія замінює наше виробництво інструкціями від природи. Це непросто, оскільки життя використовує лише невелику підмножину елементів періодичної системи. Ми використовуємо всі, навіть токсичні. Винайти розумні рецепти, які б використовували невелику підмножину періодичної системи та створювали чудодійні матеріали, подібні до цієї клітини, - завдання зеленої хімії.

Часове розкладання: Пакет, який є добрим, поки він вам більше не знадобиться, а потім розкладається за командою. Ви можете знайти цю оболонку в місцевих водах. А нитки, які тримають його прив’язаним до скелі, приурочені до часу. Рівно через два роки вони починають розчинятися.

Зцілення: Це чудово. Ця крихітна істота повільна. Проблема з вакцинами у всьому світі полягає в тому, що вони не потрапляють до пацієнтів. Причиною може бути те, що охолодження якимось чином виходить з ладу; те, що ми називаємо "ланцюгом охолодження", порушується. Брюс Рознер вивчав повільний, який повністю висихає і все ще залишається живим протягом декількох місяців і здатний регенерувати. Він придумав, як сушити вакцини - їх потрібно запечатувати в тій самій цукровій капсулі, яку вони повільно містять у клітинах, а значить, вакцини більше не потрібно охолоджувати. Їх можна помістити в коробку для зберігання. Гаразд Навчання у організмів. Це зустріч про воду - про те, як навчитися організмам, які обходяться без води, створити вакцину, яка триватиме довго, довго, довго без охолодження.

До дванадцятої точки я не дійду. Дозвольте мені лише сказати вам, що, крім усіх цих пристосувань, найважливішим фактом є те, що ці організми знайшли спосіб робити чудові речі, які вони роблять, доглядаючи за місцем, яке буде піклуватися про своє потомство. Коли вони беруть участь у прелюдії, вони думають про щось надзвичайно важливе, а саме про те, щоб організувати існування їх генетичного матеріалу для ще 10 000 поколінь. А це означає знайти спосіб робити те, що вони роблять, не руйнуючи місце, яке буде піклуватися про своє потомство. Це найскладніший тест на дизайн. На щастя, є мільйони геніїв, готових дати нам свої найкращі ідеї. Бажаю тобі удачі в розмові з ними.