Skylar Tibbits: Können wir Dinge erschaffen, die sich selbst herstellen?

Ich möchte Ihnen heute zeigen, wie wir in Zukunft Dinge herstellen werden. Ich glaube, dass unsere Gebäude und Maschinen sich bald selbst zusammenbauen, vervielfältigen und reparieren werden. Ich werde Ihnen zeigen, was ich für die heutigen Produktionsmethoden halte, und diese dann mit einigen natürlichen Systemen vergleichen.

In der gegenwärtigen Fertigungsindustrie haben wir Wolkenkratzer – zweieinhalb Jahre [Bauzeit], eine halbe bis eine Million Teile, ziemlich komplex, neue und aufregende Technologien aus Stahl, Beton, Glas. Wir haben aufregende Maschinen, die uns in den Weltraum bringen – fünf Jahre [Bauzeit], zweieinhalb Millionen Teile.

Wenn man auf der anderen Seite natürliche Systeme betrachtet, findet man Proteine, die zwei Millionen Typen besitzen und sich in zehn Mikrosekunden falten können, oder DNA mit drei Milliarden Basenpaaren, die sich in etwa einer Stunde kopieren lassen. Da gibt es also diese ganze Komplexität in unseren natürlichen Systemen, aber sie sind extrem effizient, viel effizienter als alles, was wir herstellen können, weit komplexer als alles, was wir bauen können. Sie sind viel energieeffizienter. Sie machen fast nie Fehler. Und sie sind langlebig, da sie sich selbst reparieren können.

Es gibt bei natürlichen Systemen also viel Interessantes zu entdecken. Und wenn wir es schaffen, das in unsere gebaute Umgebung einfließen zu lassen, dann haben wir ein aufregendes Potential für neue Bauweisen. Und ich glaube, dass der Schlüssel in Selbstmontage besteht.

Wenn wir Selbstmontage in unserer physischen Umwelt nutzen wollen, gibt es meiner Meinung nach vier zentrale Faktoren. Der erste ist, das wir die ganze Komplexität der Dinge, die wir bauen wollen, entschlüsseln müssen – also unsere Gebäude und Maschinen. Und wir müssen das in einfache Sequenzen übersetzen – quasi die DNA davon, wie unsere Gebäude funktionieren. Dann brauchen wir programmierbare Teile, die diese Sequenz heranziehen und zum Zusammenfalten oder Rekonfigurieren verwenden können. Wir brauchen Aktivierungsenergie, damit unsere Teile aus dem Programm hochklappen können. Und wir brauchen eine Art Redundanz zur Fehlerkorrektur, damit auch wirklich das entsteht, was wir bauen wollen.

Ich zeige Ihnen einige Projekte, an denen meine Kollegen und ich am MIT arbeiten, damit Selbstmontage in Zukunft realisiert werden kann. Die ersten beiden sind MacroBot und DeciBot. Diese Projekte sind großangelegte, rekonfigurierbare Roboter – zweieinhalb bis vier Meter lange Proteine. Sie sind mit elektromechanischen Geräten ausgestattet, Sensoren. Man dekodiert das, was man zusammenfalten will, in eine Sequenz von Winkeln – also minus 120, minus 120, 0, 0, 120, minus 120 – etwas in der Art; eine Sequenz von Winkeln, oder Drehungen, und man sendet diese Sequenz durch die Kette. Jede Einheit greift ihre Nachricht auf – also minus 120 – sie rotiert entsprechend, prüft, ob sie angekommen ist, und leitet sie an die benachbarte Einheit weiter.

Dies hier sind die brillanten Wissenschaftler, Ingenieure und Designer, die an diesem Projekt gearbeitet haben. Und ich denke, es macht eines wirklich klar: Ist dies wirklich skalierbar? Ich meine, Tausende von Dollar, viele Arbeitsstunden, um diesen zweieinhalb Meter hohen Roboter zu schaffen. Können wir das wirklich hochskalieren? Können wir Robotik wirklich in jedes Teil einbetten? Das nächste Projekt stellt das in Frage und betrachtet die passive Natur oder den passiven Versuch, Rekonfiguration programmierbar zu machen. Aber es geht einen Schritt weiter und versucht, tatsächliche Berechnungen möglich zu machen. Es integriert im Grunde den fundamentalsten Bestandteil von EDV, das digitale Logikgatter, direkt in die Teile.

Dies ist ein NAND-Gatter. Man hat ein Tetraeder, welches das Gatter darstellt, das die Berechnungen durchführen wird, und man hat zwei Input-Tetraeder. Eines stellt die Eingabe des Benutzers dar, während man die Bausteine herstellt. Das andere stammt von dem vorangegangenen Bauteil, das angeordnet wurde. Und dann liefert es einen Output im dreidimensionalen Raum. Das bedeutet, dass der Benutzer eingeben kann, was die Bauteile tun sollen. Es führt Berechnungen durch auf Grundlage dessen, was es vorher getan hat, und was der Benutzer von ihm verlangt. Und nun beginnt es, sich im dreidimensionalen Raum zu bewegen – hoch und runter. Auf der linken Seite entspricht der Input [1,1] dem Output 0, der hinunter geht. Auf der rechten Seite entspricht der Input [0,0] dem Output 1, der hoch geht. Was das wirklich bedeutet, ist, dass unsere Strukturen nun die Pläne dessen enthalten, was wir bauen wollen.

Sie besitzen also sämtliche Informationen darüber, was gebaut worden ist. Das bedeutet, wir können eine Form von Selbstreplikation erreichen. In diesem Fall nenne ich es selbstgeleitete Replikation, weil die Struktur die genauen Baupläne enthält. Tauchen Fehler auf, kann man einen Teil austauschen. Die ganzen lokalen Informationen sind integriert, um zu zeigen, wie man sie beheben kann. Man könnte also etwas haben, das mitklettert und abliest und einen Output von eins zu eins liefert. Es ist direkt integriert; es gibt keine Anweisungen von außen.

Das letzte Projekt, was ich zeigen werde, nennt sich Biased Chains, und es stellt das wohl aufregendste Beispiel selbstmontierender Systeme dar, das wir im Moment haben. Es greift die Fähigkeit zur Rekonfiguration und zur Programmierung auf und schafft ein komplett passives System. Im Grunde hat man eine Kette von Elementen. Jedes Element ist vollkommen identisch und sie sind polarisiert. Jede Kette, oder jedes Element, will sich nach rechts oder nach links drehen. Während man also die Kette zusammensetzt, programmiert man sie im Grunde. Man sagt jeder Einheit, ob sie sich nach rechts oder nach links drehen soll. Wenn man die Kette schüttelt, faltet sie sich zusammen zu einer Konfiguration, die man einprogrammiert hat – in diesem Fall eine Spirale oder in diesem Fall zwei nebeneinander liegende Quadrate. Man kann also im Grund jede mögliche dreidimensionale Form – oder eindimensional, zweidimensional – völlig passiv in diese Kette einprogrammieren.

Was sagt uns das über die Zukunft? Ich denke, dass es uns sagt, dass es Möglichkeiten der Selbstmontage, Replikation und Reparatur in unseren physischen Strukturen, unseren Gebäuden und Maschinen gibt. Es gibt neue Möglichkeiten zur Programmierung in diesen Teilen. Und daraus entstehen neue Möglichkeiten für die EDV. Wir werden räumliches Programmieren haben. Stellen Sie sich vor, unsere Gebäude, Brücken, Maschinen, all unsere Bauteile könnten Berechnungen durchführen. Das würde parallele und verteilte Rechenleistung, neue Designmöglichkeiten bedeuten. Es gibt also ein aufregendes Potential dafür. Ich denke, dass diese Projekte, die ich hier gezeigt habe, nur ein winziger Schritt in Richtung dieser Zukunft sind, wenn wir diese neuen Technologien für eine neue, sich selbst erschaffende Welt implementieren.

Vielen Dank.

(Applaus)