Вълнуващо е да присъствате на конференция, посветена на търсенето на „вдъхновение в природата“. Също така съм много щастлив, че съм в прелюдията. Забелязали ли сте, че тази част е прелюдия? Защото ще имам възможността да говоря за едно от любимите си същества и това прави острието остър. Не сте живели, ако все още не сте виждали тези птици да танцуват по време на ухажване. Бях на езерото Боуман в Националния парк Ледник. Това е дълго тясно езеро, в което сякаш лежат обърнатите нагоре хълмове. С моя партньор имаме гребна лодка. Докато гребехме, до нас мина подкупител. И как точно изглежда съдебното гмуркане? Мъжът и жената вървят заедно, започват да тичат под водата. Те гребят по-бързо и по-бързо, докато отидат толкова бързо, че изрично се издигат от водата, като държат тялото изправено и в същото време гребят по повърхността. И една такава лайка се приближи, докато гребехме. Наистина се движехме много бързо и подкупителят трябва да ни е объркал за обекта, който го интересува, и да започне да тича по водата до нас и този танц на ухажване ни показа на няколко мили. Понякога тя спира и след това започва отново, след това спира отново и започва. Така че това е истинска прелюдия. (Смях)

споделя

Добре, тогава бях толкова близо до смяната на видовете. Очевидно животът може да ни научи на нещо в областта на развлеченията. Добре. Имаме много да научим от живота. Но това, за което бих искал да говоря днес, е това, което животът може да ни научи в технологиите и дизайна. Какво се е случило от издаването на книгата? Книгата е посветена основно на изследванията на биомимикрията. И какво се движи напред оттогава? Архитекти, дизайнери, инженери - хората, които създават нашия свят - започнаха да говорят и искаха биолог да седне с тях на бюрото за дизайн и да ги вдъхновява. Или - и това е по-забавната част за мен - те искат да ги запознаем със света на природата. Те измислят някакъв проблем с дизайна и ние ще намерим най-добрите решения в природата, които биха могли да вдъхновят дизайнерите.

Затова направихме тази снимка в Галапагос заедно с инженерите за пречистване на отпадъчни води. И някои от тях всъщност заеха отрицателна позиция по време на срещата. Знаете ли, първото нещо, което ни казаха, беше, че вече използват биомимикрия. Казаха, че използват бактерии за пречистване на водата. Казахме им, добре, това не означава да бъдете вдъхновени от природата. В този случай става въпрос за биообработка, биологично поддържана технология: Използването на определен организъм за пречистване на отпадъчни води е древна техника, наречена „опитомяване“. Но биомимикрията е свързана с ученето, с получаването на идея от организма и използването му на практика. И така те все още не разбираха.

И така, отидохме на плажа и аз казвам: Разкажете ми за един от най-големите ви проблеми. Нещо, с което трябва да се справите в дизайна или което ви пречи на устойчивото развитие, което пречи на вашата устойчивост. Те реагираха на варовик, който е отлагането на минерали в тръбите. Казаха, знаете ли, случва се минералите - като в дома ви - да се утаяват в тръби. В резултат на това проходът се затваря и трябва да заливаме тръбите с токсични вещества или да ги изкопаем. Така че, ако намерихме начин да спрем това утаяване, взех няколко черупки на плажа. И тя им каза: Какво живее там? Какво има в тръбите ти? И казват: калциев карбонат. И казвам, точно това е, калциев карбонат.

Те не знаеха това. Те не знаеха какво е черупка, че протеините полагат нейната основа и след това кристализират в тази матрица, за да образуват черупка. Същият тип процес, без протеини, протича в тръбите. Те не знаеха за това. Не поради липса на информация, а поради липса на интеграция. Знаете ли, те живеят в този балон. Едва ли са знаели, че това е същият процес. Един от тях се замисли и каза: Е, ако това е просто кристализация, която се случва автоматично от действието на морската вода чрез молекулярна самоорганизация, тогава защо черупките не са безкрайно големи? Какво ще спре образуването на утайки? Защо тези пощенски кутии не растат безкрайно? И аз го правя, точно както когато отделят протеин, за да започне кристализация - и след това се навеждат по-близо до мен и изострят вниманието си - те също имат протеин, който спира кристализацията. Той буквално се придържа към нарастващата форма на този кристал. И докато сме готови, има продукт, наречен TPA, който имитира този протеин - този, който спира кристализацията. Той спира образуването на отлагания в тръбите и е екологичен.

Това промени всичко. От този момент нататък инженерите дори не искаха да се връщат на кораба. Първият ден отидоха на екскурзия, последвана от просто щракване, щракване, щракване, щракване. Пет минути по-късно те се върнаха на кораба. Приключихме. Знаете ли, разгледахме острова. Тогава всичко се промени. Пълзяха по целия остров. Те се гмуркаха, докато ги оставихме. Случи се така, че те осъзнаха, че има организми, които са решили проблемите, на които са посветили цялата си кариера.

Изучаването на света на природата е едно, а ученето от природата е разликата. Това е значителна промяна. Те осъзнаха, че отговорите на техните въпроси са навсякъде около тях; те просто трябва да гледат на света от различен ъгъл. 3,8 милиарда години полеви изпитания. 10 до 30 - Крейг Вентър вероятно ще ви каже, според мен, повече от 30 милиона - добре приспособени решения. За мен е важно това да са решенията, намерени в контекста. А контекстът е Земята - същият контекст, в който се опитваме да решим проблемите си. Така че това е съзнателна имитация на гения на живота. Това не е имитация на роби, въпреки че Албърт се опитва да направи същата прическа - това не е просто робско копиране. Става въпрос за използване на принципите на дизайна, гения на природния свят и научаването на нещо от него.

В група с толкова много компютърни учени трябва да спомена това - една област, за която няма да говоря, а тази е вашата, също е една от областите, които са извлекли огромно количество знания от дивата природа - в областта на софтуер. Така че компютрите се предпазват, следвайки модела на имунната система, а ние се учим от генната регулация и биологичното развитие. Също така се учим от невронни мрежи, генетични алгоритми, еволюционни изчисления. Това е в рамките на софтуера. Но бях заинтригуван, че не се включихме толкова. Не мисля, че тези машини са толкова модерна техника, като се има предвид, че във водата в Силициевата долина има десетки канцерогени. Така че хардуерът не отговаря на нивото, което животът би нарекъл успех. И така, какво можем да научим за производството - не само компютрите, но и всичко? Самолетът, с който сте влезли, колите, седалките, на които седите. Как да трансформираме света, който сме създали, света, създаден от хората? И по-важното - какви въпроси трябва да зададем през следващите десет години? И животът предлага много невероятни технологии.

И така, каква е учебната програма? Според мен три въпроса са ключови. Как животът произвежда нещата? Тук е точно обратното; така правим нещата. Нарича се топлина, налягане и обработка - така го наричат ​​учените по материали. Изглежда, че изнасяме нещата на повърхността, оставяйки 96 процента отпадъци и само четири процента от продукта, който получаваме. Загрейте го, изложете го на високо налягане и използвайте химикали. ДОБРЕ. Топлина, налягане и обработка.

Животът не може да си позволи това. Как животът прави нещата? Как може да се възползва максимално от тях? Това е поленово зърно индийско орехче. И благодарение на формата си, той може да плава толкова лесно във въздуха. Добре. Вижте тази форма. Животът добавя информация към материята. С други думи: структура. Той й дава информация. Чрез добавяне на информация материята придобива функция, различна от тази на материята без структура. И трето, как организира животът нещата да бъдат част от системите? Защото животът не обработва много нещата; в света на природата нещата не са отделени от техните системи. Наистина бърза учебна програма. Сега чета все повече и повече за това и наблюдавам какво се случва около него. Очакват ни удивителни неща в биологичните науки. В същото време се опитвам да изслушам много компании и да разбера с какви големи предизвикателства са изправени. Тези две групи не комуникират помежду си. Между тях няма абсолютно никаква комуникация.

Какво в света на биологията би могло да ни помогне в този момент да излезем от безизходицата, в която сме попаднали? Ще се опитам да прелетя през тези дванадесет подобрители.

Добре, значи човек е самоорганизация. Е, чухте за това преди малко във връзка с нанотехнологиите. Обратно към тази обвивка: този материал се самоорганизира. В долния ляв ъгъл има снимка на седеф, създаващ кутия с морска вода. Това е слоеста структура, изработена от минерали и полимери и това й придава здравина. Той е два пъти по-здрав от нашата съвременна керамика. Но това, което е наистина интересно: За разлика от нашата керамика, която е в пещите, този процес се извършва в морска вода. Това се случва близо, вътре и близо до тялото на животното. Е, хората започват - това са Sandia National Labs; Джеф Бринкър намери начин да създаде самоорганизиращ се процес на кодиране. Представете си, че можем да произвеждаме керамика при стайна температура, просто като потопим материала в течност, извадим го от течността и накрая изпарим молекулата в течността, за да се свържем заедно и да се съберем като пъзел според същия принцип, който работи кристализацията На. Представете си, че произвеждаме всички наши твърди материали по този начин. Представете си, че пръскахме предшествениците на фотоволтаична или слънчева клетка на покрива и те ще се самоорганизират в слоеста структура, която събира светлина.

Тук има интерес към света на информационните технологии: биосилиций. Това е двуатомна мембрана, изработена от силикати. И така, силицийът, който получаваме днес, е част от нашия причиняващ рак проблем при производството на нашите чипове. Това е процесът на биоминерализация, който сега подражаваме. Това се прави в Калифорнийския университет, Санта Барбара; то е от изследователската работа на Ернст Хекел. Представете си, че вие ​​- и дори в този случай това е матричен процес и материалът се втвърдява от течен процес - си представяте, че бихте постигнали такава структура при стайна температура. Представете си, че можете да направите перфектни лещи. Вляво виждате маркуч; е покрита с лещи, които, както са установили хората от Lucent Technologies, нямат изкривяване. Това е една от лещите с най-малко изкривяване, което познаваме. И този звяр има повече от тях и те са по цялото му тяло. Отново, интересното при тези лещи е, че те са създадени от самоорганизация. Джоана Айзенберг от Lucent се научава да създава такъв тип лещи чрез процеса при ниска температура. Занимава се и с оптични влакна. Това е морска гъба, която има оптични влакна. Долу в основата има оптични влакна, които работят по-добре от нашите, за да огъват светлината, но можете да ги завържете на възел; те са невероятно гъвкави.

Ето още една новаторска идея: CO2 като изходен материал. Джеф Коутс от Корнел каза: Знаете ли, растенията не виждат CO2 като най-голямата отрова на нашето време. Но ние го правим. Растенията са заети да правят дълги вериги нишесте и глюкоза, директно от CO2. Той намери начин, намери катализатор, измисли как да превърне CO2 в поликарбонати. Биоразградими пластмаси от CO2 - по начин на растенията.

Или слънчеви трансформации: най-вълнуващата идея. Има хора, които имитират системата за събиране на енергия в лилавите бактерии. Те са от държавния университет в Аризона. Но това, което е още по-интересно, наскоро, през последните няколко седмици, хората забелязаха, че има ензим хидрогеназа, който може да генерира водород от протони и електрони и е способен да пренася по същество това, което се случва в горивна клетка към горивния анод клетка и в обратимата горивна клетка. В нашите горивни клетки го правим с платина. Животът може да го подреди с обикновено желязо. И екип току-що успя да имитира хидрогеназа, жонглираща с водород. Невероятно е в случай на горивни клетки да се постигне този процес без използването на платина.

Силата на формата: Тук имаме кит. Виждаме, че по перките на този кит има подутини. И тези малки нараствания увеличават ефективността, като например ръба на равнината - увеличение на ефективността от 32 процента. Това би спестило много изкопаеми горива, ако го поставим на ръба на крилото. Цвят без пигменти: Този паун създава цвят по форма. Светлината преминава, отскачайки от слоевете, наречена тънкослойна интерференция. Представете си, че можете да организирате продуктите си, като последните няколко слоя играят със светлина, за да създадат цвят. Ако успяхме да създадем форма от външната страна на повърхността, така че повърхността да се почиства само с вода. Точно това прави писмото. Виждате ли увеличеното изображение? Това е капка вода и това са частици мръсотия. И това е приблизителна снимка на лотосов лист. Има компания, която произвежда продукта Lotusan, който при сушене на боя върху фасадата на сграда имитира неравностите на самопочистващ се лист и дъждовната вода почиства сградата.

Получаването на вода ще бъде голямо изпитание за нас: Как да утолим жаждата си? Ето два организма, които улавят водата. Този отляво е намибийски бръмбар, който събира вода от мъгла. Този отляво е изхвърчач - той извлича вода от въздуха. Не пие прясна вода. Събирането на вода от мъглата в Монтерей и задушният въздух в Атланта преди водата да влезе в сградата са ключови техники.

Също толкова важни ще бъдат технологиите за разделяне. Ами ако кажем, че повече не се добива твърдо вещество от твърда скала? Ами ако можем да отделим металите от потоците отпадъци - малки количества метали във водата? Това могат да направят микробите. Те свързват металите от водата. Тук, в Сан Франциско, MR3 използва филтри, за да имитира молекулите на тези микроби за извличане на метали от потоци от отпадъци. Зелената химия е химия във вода. Правим химия в органични разтворители. Ето снимка на въртящи се жлези, идващи от паяк и коприна, направена от паяк. Не е ли прекрасно? Зелената химия заменя нашата индустрия с инструкции от природата. Това не е лесно, защото животът използва само малка част от елементите на периодичната таблица. Използваме всички, дори токсичните. Да се ​​измислят умни рецепти, които биха използвали малка подмножество от периодичната таблица и да създават чудодейни материали като тази клетка, е задачата на зелената химия.

Временно разлагане: Пакет, който е добър, докато вече не ви е необходим и след това се разлага по команда. Можете да намерите тази черупка в местните води. И нишките, които го държат завързан за скалата, са хронометрирани. Точно след две години те започват да се разтварят.

Изцеление: Това е страхотно. Това мъничко същество е бавно. Има проблем с ваксините по целия свят, че те не достигат до пациенти. Причината може да е, че охлаждането се проваля по някакъв начин; това, което наричаме „охлаждаща верига“ е нарушено. Брус Рознер е изучавал бавното, което изсъхва напълно и все още остава живо няколко месеца и е в състояние да се регенерира. Той измисли как да изсуши ваксините - те трябва да бъдат запечатани в същия тип захарни капсули, които имат бавно в клетките си, което означава, че ваксините вече не трябва да се охлаждат. Те могат да бъдат поставени в кутия за съхранение. Добре. Учене от организми. Това е среща за водата - за учене от организми, които се справят без вода, за да създадат ваксина, която трае дълго, дълго, дълго без охлаждане.

Няма да стигна до дванадесетата точка. Позволете ми само да ви кажа, че в допълнение към всички тези адаптации, най-важният факт е, че тези организми са намерили начин да направят прекрасните неща, които правят, докато се грижат за мястото, което ще се грижи за тяхното потомство. Когато участват в прелюдия, те мислят за нещо изключително важно, а именно да организират генетичния им материал да съществува за още 10 000 поколения. А това означава да намерят начин да правят това, което правят, без да унищожават мястото, което ще се грижи за тяхното потомство. Това е най-трудният тест за дизайн. За щастие има милиони гении, готови да ни дадат своите най-добри идеи. Желая ви късмет в разговора с тях.