Janine Benyus spricht über Design aus der Natur

Es ist sehr aufregend hier bei einer Konferenz zu sein, die sich ganz dem Thema "Von der Natur inspiriert" widmet – das können Sie sich vorstellen. Und ich bin ebenso aufgeregt, im Vorspiel-Abschnitt zu sein. Haben Sie bemerkt, dass dies hier das Vorspiel ist? Denn ich darf heute über eines meiner Lieblingstiere sprechen, den Renntaucher. Sie haben nicht gelebt, bis Sie den Balztanz dieser Kerle gesehen haben. Ich war am Bowman See im Glacier-Nationalpark, ein langer, schmaler See, in dem sich die Berge spiegeln, und mein Partner und ich befinden uns in einem Ruderboot. Wir ruderten dahin, und einer dieser Renntaucher kam vorbei. Und bei ihrem Balztanz machen sie folgendes: Sie treffen aufeinander, die beiden Partner, und beginnen unter Wasser zu laufen. Sie paddeln schneller und schneller und schneller, bis sie so schnell sind, dass sie buchstäblich aus dem Wasser gehoben werden, und aufrecht stehend auf der Wasseroberfläche paddeln. Einer dieser Renntaucher kam vorbei, während wir ruderten. Wir bewegten uns in diesem Ruderboot sehr schnell. Und dieser Renntaucher hat uns vermutlich mit einem möglichen Paarungspartner verwechselt, und fing an neben uns über dem Wasser zu laufen, in einem Balztanz – meilenweit. Er hielt an und lief wieder los, hielt an und lief wieder los. Nun, das nenne ich Vorspiel. (Gelächter)

Ich war in diesem Moment nahe daran, meine Spezies zu ändern. Das Leben kann uns offensichtlich etwas lehren im Unterhaltungsbereich. Das Leben hat uns eine Menge zu lehren. Doch worüber ich heute sprechen möchte ist, was uns das Leben in Technologie und Design lehren könnte. Was sich ereignet hat seit der Veröffentlichung des Buches – in dem Buch ging es hauptsächlich um Bionik-Forschung – seit diesem Zeitpunkt haben Architekten, Designer, Ingenieure – Menschen, die unsere Welt gestalten – begonnen anzurufen und zu sagen: Wir wollen einen Biologen mit unseren Designern am Tisch sitzen haben, der uns vor Ort inspirieren kann. Oder – und das ist der amüsante Teil für mich: Wir wollen, dass Sie uns hinausführen in die Welt der Natur. Wir bringen eine Design-Herausforderung und finden die Meister der Anpassung in der Natur, die uns inspirieren könnten.

Das hier ist ein Bild von unserer Galapagos-Reise mit einigen Ingenieuren der Abwasseraufbereitung, die Abwasser reinigen. Einige von ihnen waren ziemlich abgeneigt, dort zu sein. Zu Beginn sagten sie zu uns: Sie wissen doch, wir wenden Bionik bereits an. Wir nutzen Bakterien zur Reinigung unseres Wassers. Und wir sagten: Nun, das bedeutet nicht wirklich, von der Natur inspiriert zu sein. Das ist biologische Aufbereitung, das ist biologisch unterstützte Technologie: Einen Organismus zur Abwasseraufbereitung zu verwenden, ist eine sehr alte Technologie, "Domestizierung" genannt. Damit ist gemeint, etwas zu lernen, eine Idee von einem Organismus zu lernen und dann anzuwenden. Aber sie hatten es immer noch nicht verstanden.

Und so gingen wir am Strand spazieren und ich sagte, geben Sie mir eines Ihrer größten Probleme. Geben Sie mir eine Design-Herausforderung, eine Nachhaltigkeits-Bremse, die Sie davon abhält, nachhaltig zu sein. Und sie sagten, Ablagerungen, das ist die Ansammlung von Mineralien im Inneren von Rohrleitungen. Sie sagten, was geschieht ist folgendes, Mineralien – genau wie in Ihrem Haus – sammeln sich an. Und dann verschließt sich die Öffnung und wir müssen die Rohrleitungen mit Giftstoffen durchspülen, oder wir müssen sie ausgraben. Wenn wir nur eine Möglichkeit hätten, diese Ablagerungen zu verhindern – und ich hob einige Muscheln vom Strand auf und fragte sie: Was sind diese Ablagerungen? Was befindet sich im Inneren der Rohre? Und sie sagten, Kalk. Und ich sagte, das hier ist dasselbe, das ist Kalk.

Sie wussten das nicht. Sie wussten nicht, dass eine Muschelschale aus einem Proteingitter besteht, in dem die Ionen aus dem Meerwasser kristallisieren und so eine Schale bilden. Ein ähnlicher Prozess, ohne die Proteine, geschieht im Inneren der Rohre. Sie wussten das nicht. Hier geht es nicht um mangelnde Information, es geht um mangelnde Vernetzung. Es ist wie ein Silo, Menschen in Silos. Sie wussten nicht, dass hier genau das Gleiche geschieht. Einer von ihnen dachte nach und sagte, OK, wenn das nur Kristallbildung ist, die automatisch durch das Meerwasser geschieht – Selbstanordnung – warum sind die Muscheln dann nicht unendlich groß? Wodurch werden die Ablagerungen gestoppt? Warum wachsen sie nicht immer weiter? Und ich sagte, genauso wie sie ein Protein absondern welches die Kristallbildung veranlasst – und alle hörten aufmerksam zu – sondern sie ein Protein ab, das die Kristallbildung stoppt. Es haftet buchstäblich an der wachsenden Oberfläche der Kristalle an. Und tatsächlich gibt es ein Produkt namens TPA das dieses Protein nachahmt – das Stop-Protein – und auf umweltfreundlichem Weg die Ablagerungen in Rohren verhindert.

Das änderte alles. Von da an waren diese Ingenieure nicht mehr ins Boot zurückzubringen. Am ersten Tag unternahmen sie eine Wanderung und es ging, klick, klick, klick, klick. Fünf Minuten später waren alle zurück im Boot. Wir sind fertig, wir haben die Insel nun gesehen. Doch danach waren sie überall. Sie schnorchelten so lange wir sie schnorcheln ließen. Sie hatten nun begriffen, dass es Organismen gibt, die bereits die Probleme gelöst hatten, die sie ihre ganze Karriere lang zu lösen versuchten.

Über die Welt der Natur zu lernen ist eine Sache, von der Welt der Natur zu lernen – das legte den Schalter um. Das ist dieser berühmte Schalter. Sie hatten nun begriffen, dass die Antworten auf ihre Fragen überall sind, sie mussten nur die Welt mit anderen Augen betrachten. 3,8 Milliarden Jahre an Feldversuchen. 10 bis 30 – das wird Ihnen Craig Venter vermutlich sagen, Ich denke, es sind weit mehr als 30 Millionen – gut geeignete Lösungen. Das Wichtige für mich ist, dass diese Lösungen im Sinnzusammenhang entstanden sind - und zwar im Zusammenhang mit der Erde – der selbe Rahmen, in dem wir versuchen unsere Probleme zu lösen. Und so ist es eine bewusste Nachahmung der Genialität des Lebens. Es ist keine sklavische Nachahmung – obwohl, Al gelingt das hier schon ganz gut – es ist keine sklavische Imitation; wir nehmen das Konstruktionsprinzip, die Genialität der natürlichen Welt, und wir lernen etwas davon.

Hier, in einer Gruppe mit so vielen IT-Leuten, muss ich anmerken, worüber ich nicht sprechen werde, nämlich das ihr Fachgebiet eines ist, das schon eine gewaltige Menge von Lebewesen gelernt hat, was Software betrifft. Es gibt Computer, die sich selbst schützen wie ein Immunsystem, und wir lernen von Genregulation und biologischer Entwicklung. Und wir lernen von neuronalen Netzen, genetischen und evolutionären Algorithmen. Das alles betrifft den Software Bereich. Doch was für mich interessant ist – wir haben das hier noch nicht ausreichend betrachtet. Ich meine, diese Maschinen sind meiner Meinung nach nicht wirklich High-Tech, in dem Sinne, dass Dutzende Krebserreger im Wasser des Silicon Valley enthalten sind. Die Hardware ist absolut nicht auf der Höhe mit dem, was das Leben als Erfolg sehen würde. Also was können wir nun über das Herstellen von – nicht nur Computern – sondern von allem lernen? Das Flugzeug in dem Sie kamen, die Autos, die Sitze, auf denen Sie Platz genommen haben. Wie können wir die von uns Menschen gemachte Welt umgestalten? Noch wichtiger, welche Fragen sollen wir in den nächsten 10 Jahren stellen? Und es gibt so viele tolle Technologien, die das Leben zur Verfügung stellt.

Was ist der Lehrplan? 3 Fragen sind für mich wesentlich. Wie stellt das Leben Dinge her? Hier ist das Gegenteil – hier ist, wie wir Dinge herstellen. Es heißt Hitze, Schläge und Bearbeitung, so nennen es die Wissenschaftler. Und es heißt Schnitzen an einem Ausgangsmaterial mit 96% Abfall und nur 4% Produkt. Es wird erhitzt, unter Hochdruck gehämmert, und mit Chemikalien bearbeitet. Also Hitze, Schläge und Bearbeitung.

Das Leben kann sich das nicht leisten. Wie stellt das Leben Dinge her? Wie holt das Leben das bestmögliche aus Dingen heraus? Das hier ist ein Geranium-Pollen. Es ist seiner Form zu verdanken, dass es in der Lage ist so leicht durch die Luft zu wirbeln. Schauen Sie sich diese Form an. Das Leben fügt Information zur Materie hinzu, in anderen Worten: Struktur. Es gibt ihm Information. Durch das Hinzufügen der Information zur Materie bekommt es eine völlig andere Funktion, als es ohne dieser Struktur hätte. Und drittens, wie lässt das Leben Dinge in Systemen verschwinden? Denn das Leben handelt nicht von Dingen, es gibt keine Dinge in der natürlichen Welt, die von ihren Systemen abgeschieden sind. Es ist ein sehr schneller Lehrplan. Und während ich immer mehr lese und studiere und diese Geschichte verfolge, kommen erstaunliche Dinge in der Biowissenschaft auf uns zu. Und zur gleichen Zeit höre ich vielen Unternehmen zu um herauszufinden, was ihre größten Herausforderungen sind. Diese zwei Gruppen sprechen nicht miteinander. Überhaupt nicht.

Was in der Welt der Biologie könnte uns zu diesem Zeitpunkt helfen durch das evolutionäre Astloch zu gelangen, in dem wir uns gerade befinden? Ich werde 12 Ideen kurz durchnehmen.

Besonders aufregend für mich ist der Selbstaufbau. Sie haben davon in Bezug auf Nanotechnologie schon gehört. Zurück zur Muschelschale: Die Schale ist ein selbstaufbauendes Material. Links unten sehen Sie das Bild eines Perlmutts, das aus Meerwasser geformt wurde. Die Schichtstruktur besteht aus Mineralien und Polymer, dadurch ist es sehr widerstandsfähig. Es ist doppelt so widerstandsfähig wie unsere High-Tech-Keramik. Besonders interessant ist, dass es im Gegensatz zu unserer Keramik aus dem Brennofen, im Meerwasser entsteht. Es erfolgt in und um den Körper des Organismus. Das hier ist das Sandia National Labor. Ein Mann namens Jeff Brinker hat einen selbst aufbauenden Kodierprozess entdeckt. Stellen Sie sich vor, Sie könnten Keramik bei Raumtemperatur erzeugen, in dem Sie einfach etwas in eine Flüssigkeit tauchen, aus der Flüssigkeit herausheben und die Verdunstung zwingt die Moleküle in der Flüssigkeit sich wie ein Puzzle zusammenzufügen, in der gleichen Weise wie diese Kristallbildung funktioniert. Stellen Sie sich vor, alle unsere harten Materialien so zu erzeugen. Stellen Sie sich vor, diesen chemischen Ausgangsstoff auf eine Photovoltaik- oder Solarzelle zu sprühen, auf einem Dach, und es würde sich selbst in einer Schichtstruktur aufbauen und Licht einfangen.

Hier ist etwas Interessantes für die IT Welt: Bio-Silikon. Das sind Kieselalgen, die aus Silikaten entstehen. Das Silikon, das wir im Moment herstellen, trägt zum Problem des Krebsrisikos bei der Herstellung von Computerchips bei. Es ist ein Bio-Mineralisierungsprozess, der nun nachgeahmt wird. Wir sind hier an der Santa Barbara Universität. Schauen Sie sich diese Kieselalgen an. Das ist von Ernst Häckel's Arbeit. Erneut handelt es sich um einen vorgefertigten Prozess, der etwas aus einer Flüssigkeit heraus erstarren lässt. Stellen Sie sich vor, diese Art von Struktur bei Raumtemperatur zu erzeugen. Stellen Sie sich vor, perfekte Linsen erzeugen zu können. Auf der linken Seite sehen Sie einen Schlangenstern, der mit Linsen bedeckt ist. Leute von Lucent Technologies haben herausgefunden, dass sie absolut keine Verzerrung aufweisen. Es ist eine der verzerrungsfreiesten Linsen die wir kennen. Da sind so viele davon – auf dem ganzen Körper verteilt. Das Interessante ist erneut, dass es sich selbst aufbaut. Eine Frau namens Joanna Aizenberg, von Lucent Technologies, lernt gerade, diese Art von Linsen in einem Niedertemperatur-Prozess zu erzeugen. Sie beschäftigt sich auch mit Glasfasern. Das hier ist ein Meeresschwamm, der Lichtleitfasern besitzt. Am unteren Ende sind die Glasfasern, die Licht besser übertragen können als die von uns hergestellten, aber sogar zu Knoten gebunden werden können - sie sind unglaublich elastisch.

Hier ist eine weitere großartige Idee: CO2 als Rohstoff. Ein Mann namens Geoff Coates, von der Cornell Universität, sagte zu sich selbst, Pflanzen sehen CO2 nicht als größtes Gift unserer Zeit. Wir sehen das so. Die Pflanzen sind damit beschäftigt, lange Stärke- und Glukoseketten aus CO2 herzustellen. Er hat einen Weg gefunden, er hat einen Katalysator gefunden – einen Weg um aus CO2 Polykarbonat herzustellen. Biologisch abbaubarer Kunststoff aus CO2 – genau wie bei den Pflanzen.

Solartransformation – der aufregendste Teil. Es gibt Leute, die das Energiegewinnungsmittel im Inneren von Purpurbakterien nachbilden, die Leute an der ASU. Noch interessanter ist, dass in den letzten paar Wochen beobachtet wurde, dass ein Enzym namens Hydrogenase in der Lage ist, Wasserstoff aus Protonen und Elektronen zu bilden und den Wasserstoff auch aufzunehmen. Dasselbe geschieht im Grunde genommen in einer Brennstoffzelle, in der Anode einer Brennstoffzelle, und in einer reversiblen Brennstoffzelle. In unseren Brennstoffzellen machen wir das mit Platin; das Leben macht es mit einem sehr gewöhnlichen Eisen. Ein Team hat gerade erst geschafft, diese Wasserstoff jonglierende Hydrogenase nachzubilden. Das wäre hochinteressant für Brennstoffzellen, wenn sie ohne Platin auskommen könnten.

Die Macht der Form: Hier ist ein Wal und auf seinen Flossen sehen wir kleine Knötchen. Diese kleinen Erhebungen erhöhen die Effizienz, zum Beispiel an einer Flugzeugkante um ungefähr 32 Prozent. Es wäre eine unglaubliche Einsparung an fossilen Brennstoffen, wenn wir das bloß auf die Kante eines Flugzeugflügels geben bräuchten. Farbe ohne Farbstoffe: Dieser Pfau kreiert Farbe durch Form. Die auftreffenden Lichtstrahlen reflektieren an den verschiedenen Schichten; dies wird Dünnschicht-Interferenz genannt. Stellen Sie sich vor, Produkte herzustellen, bei welchen die obersten paar Schichten mit dem Licht spielen um Farbe zu kreieren. Stellen Sie sich vor, eine Form auf einer Oberfläche zu bilden, so dass sie sich nur mit Wasser selbst reinigt. Genau das macht ein Blatt. Sehen Sie dieses vergrößerte Bild? Das ist eine Wasserkugel und darauf befinden sich Schmutzteilchen. Das hier ist ein vergrößertes Bild eines Lotusblattes. Es gibt eine Firma, die ein Produkt namens Lotusan herstellt. Wenn diese Fassadenfarbe an Gebäuden trocknet, imitiert sie die Erhebungen eines selbst-reinigenden Blattes und Regenwasser reinigt dann das Gebäude.

Das Wasser wird unsere größte Herausforderung sein: Durst zu löschen. Hier sind 2 Organismen, die Wasser entziehen. Auf der linken Seite ist der Namibische Käfer, der dem Nebel Wasser entzieht. Auf der rechten Seite ist eine Rollassel, die der Luft Wasser entzieht. Sie trinkt kein Frischwasser. Dem Nebel in Monterey und der schweißtreibenden Luft in Atlanta Wasser zu entziehen, bevor es in die Gebäude gelangt, sind Schlüsseltechnologien.

Separationstechnologien werden in Zukunft immer wichtiger werden. Was wäre, wenn wir sagen würden, es gäbe keinen Hartgesteinsbergbau mehr? Was wäre, wenn wir Metall aus Abfallflüssen trennen könnten, kleine Metallmengen in Wasser? Genau das machen Mikroben, sie chelatisieren Metalle aus dem Wasser. Es gibt eine Firma namens MR3 hier in San Francisco. Sie ahmen Moleküle von Mikroben nach und bauen sie in Filter ein um Abfallflüsse zu nutzen. Grüne Chemie ist Chemie im Wasser. Wir nutzen Chemie in biologischen Lösungsmitteln. Hier sehen Sie ein Bild von den Spinndüsen einer Spinne und Sie sehen die Spinnfäden, die von der Spinne geformt werden. Ist das nicht wunderschön? Grüne Chemie heißt industrielle Chemie durch das Rezeptbuch der Natur zu ersetzen. Das ist nicht einfach, denn das Leben nutzt nur eine Teilmenge der Elemente im Periodensystem. Aber wir verwenden sie alle – sogar die giftigen. Die eleganten Rezepte herauszufinden, welche kleine Teilmengen des Periodensystems verwenden und Wundermaterialien herstellen, so wie diese Zelle, ist die Aufgabe von grüner Chemie.

Zeitgesteuerter Abbau: Verpackung, die so lange hält, bis wir sie nicht mehr benötigen, und sich auf Abruf auflöst. Das ist eine Muschel, die Sie hier in unseren Gewässern finden können. Die Fasern, welche sie an einem Fels festhalten, sind zeitgesteuert; nach genau 2 Jahren beginnen sie sich aufzulösen.

Heilung: das ist ein wichtiger Punkt. Dieser kleine Kerl her ist ein Bärtierchen. Es gibt weltweit das Problem, dass Impfstoffe nicht zu den Patienten gelangen. Der Grund ist, dass die Kühlung auf irgendeine Art unterbrochen wird; man nennt das die Unterbrechung der Kühlkette. Ein Mann namens Bruce Rosner schaute sich das Bärtierchen genau an. Es trocknet komplett aus und bleibt trotzdem monatelang am Leben und ist in der Lage, sich selbst zu regenerieren. Er hat einen Weg gefunden um Impfstoffe auszutrocknen, und sie mit ähnlichen Zuckerkapseln zu ummanteln wie in den Zellen der Bärtierchen. Das heißt, dass Impfstoffe nicht mehr gekühlt werden müssen. Man kann sie sogar im Handschuhfach lagern. Von Organismen lernen. In diesem Abschnitt geht es um das Wasser – das Lernen über Organismen, die ohne Wasser leben können, so dass wir einen Impfstoff erzeugen können, der auch ohne Kühlung hält.

Ich werde nicht auf die 12 kommen. Doch was ich Ihnen jetzt erzählen werde, ist der wichtigste Teil. Tatsache ist – neben all diesen Anpassungen – dass diese Organismen einen Weg gefunden haben, unglaubliche Dinge zu tun und gleichzeitig achtzugeben auf den Ort, der sich in Zukunft um ihre Nachkommen kümmern wird. Während sie mit dem Vorspiel beschäftigt sind, denken sie an etwas sehr, sehr wichtiges – und zwar das eigene genetische Material über 10.000 Generationen hinweg zu erhalten. Das heißt, einen Weg zu finden das zu tun was sie tun, ohne den Ort zu zerstören, der sich in Zukunft um ihre Nachkommen kümmern wird. Das ist die größte Design-Herausforderng. Glücklicherweise gibt es Millionen Genies, die bereit sind, ihre besten Ideen mit uns zu teilen. Viel Glück im Gespräch mit ihnen.

Vielen Dank.

(Applaus)

Chris Anderson: Zum Thema Vorspiel – wir müssen noch ganz schnell zu den 12 gelangen.

Janine Benyus: Ach, tatsächlich? CA: Ja, nur eine kurze 10-Sekunden-Version von 10, 11 und 12. Ihre Präsentationsfolien sind wunderschön und Ihre Ideen sind so großartig. Ich kann es nicht ertragen, Sie von der Bühne zu lassen, ohne 10, 11 und 12 zu sehen.

JB: OK, nehmen Sie... ach, ich halte diese Folie einfach selbst. OK, gut. OK, das ist die Folie zum Thema "Heilung". Fühlen und reagieren: Feedback ist sehr wichtig. Das hier ist ein Grashüpfer. Auf einem Quadratkilometer können sich bis zu 80 Millionen von ihnen befinden und trotzdem stoßen sie nicht zusammen. Und dennoch haben wir 3,6 Millionen Fahrzeugkollisionen pro Jahr. (Gelächter) Genau. Es gibt eine Person in Newcastle die herausgefunden hat, dass es sich um eine große Nervenzelle handelt. Sie arbeitet gerade an der Herstellung eines Schaltkreises, der Kollisionen vermeidet, basierend auf dieser Nervenzelle im Grashüpfer.

Das hier ist ein großer und wichtiger Teil – die Nummer 11 – die wachsende Fertilität. Das heißt Netto-Fertilitäts-Landwirtschaft. Wir sollten die Fertilität steigern. Und, ja – wir bekommen auch Lebensmittel. Wir müssen die Kapazität dieses Planeten steigern um immer mehr Möglichkeiten für Leben zu kreieren. Andere Organismen machen das genauso. Das ist, zusammengefasst, was gesamte Ökosysteme machen. Sie schaffen immer mehr Möglichkeiten für das Leben. Unsere Landwirtschaft macht genau das Gegenteil. Landwirtschaft basierend auf den Bodenaufbau in der Prärie, Viehwirtschaft basierend auf natürlichen Huftierherden, die sogar die Gesundheit der Weide steigern, und sogar Abwasseraufbereitung basierend auf einen Sumpf, der nicht nur das Wasser reinigt, sondern unglaublich sprühende Produktivität erzeugt.

Das ist ein einfacher Design-Auftrag. Ich meine, es schaut einfach aus, denn das System hat das über 3,8 Milliarden Jahre hinweg erarbeitet. Das heißt, die Organismen, die nicht herausgefunden haben, wie sie ihre Orte verbessern oder versüßen können, sind nicht mehr hier um uns davon zu berichten. Das ist der zwölfte Punkt. Das Leben – und das ist der geheime Trick, der magische Trick – das Leben kreiert Bedingungen, die das Leben fördern. Es baut Böden, es reinigt die Luft, es reinigt das Wasser, es mischt einen Cocktail an Gasen, die wir alle brauchen um zu leben. Und es macht all das während eines tollen Vorspiels und der Erfüllung unserer Bedürfnisse. Es schließt sich also gegenseitig nicht aus. Wir müssen einen Weg finden unsere Bedürfnisse abzudecken, während wir einen Himmel auf Erden bilden.

CA: Janine, vielen Dank. (Applaus)