Neil Gershenfeld em Labs Fab

Realmente este encontro tem sido sobre a revolução digital, mas eu quero argumentar que isso já foi; nós ganhamos. Nós tivemos a revolução digital mas não precisamos tê-la continuamente. Eu gostaria de olhar além dela, para o que vem após a revolução digital. Deixe-me então projetar para o futuro. Estes são alguns dos projetos em que hoje estou envolvido no MIT, buscando o que vem após os computadores.

O primeiro, Internet Zero, aqui em cima -- este é um servidor web que tem o custo e a complexidade de uma etiqueta RFID -- de cerca de um dólar -- que pode incorporar em cada lâmpada ou maçaneta, e está sendo comercializado muito rapidamente. E o que é interessante sobre ele não é o custo; é em como ele codificada a internet. Ele usa um tipo de código Morse para a Internet que pode ser enviando oticamente; você pode comunicar acusticamente através da linha elétrica, através de RF (rádio freqüência). Pega o princípio original da Internet, que é dos computadores ligados em rede, e agora permite equipamentos ligados em rede. Assim podemos pegar a grande idéia que deu início à Internet e trazer ao mundo físico nesta Internet Zero, nesta Internet de equipamentos.

Portanto, este é o próximo passo de lá para cá, e hoje já está sendo comercializado. O passo seguinte após esse é o projeto dos computadores fungíveis. As mercadorias fungíveis em economia podem ser estendidas e trocadas. De tal forma que uma metade de grão é uma metade útil, mas meio bebê ou meio computador é inútil se comparado à um bebe inteiro ou computador inteiro, e estamos tentando fazer computadores que operem dessa forma. Portanto o que você vê ao fundo é um protótipo. Esta é da tese de um aluno, Bill Butow, hoje na Intel, que se questionou, ao invés de se fazer chips cada vez maiores, por que não se faz chips pequenos, colocando-os em uma mídia viscosa, e distribuímos a computação por quilo ou por por centímetro quadrado. E é isso que vocês estão vendo aqui. Na esquerda temos o 'postscript' sendo processado por um computador convencional, à direita do 'postscript' sendo processado pelo primeiro protótipo que fizemos, mas não há frame buffer (memória temporária), na IO do processador, e nada dessas coisas -- somente esse material. Diferente desta tela onde os pontos são colocados cuidadosamente, isto é matéria prima. Se você adicionar duas vezes mais disto, você terá duas vezes mais tela. Se você der um tiro com bala bem no meio, nada acontece. Se você precisa de mais recursos, basta demandar ao computador.

Então, este é o passo seguinte -- a computação como matéria prima. Aqui ainda são os bits convencionais, o passo seguinte é -- esse é um protótipo anterior no lab, este é um vídeo em alta velocidade, em câmera lenta. Agora, a integração da química na computação, onde os bits são bolhas. Aqui mostra como se faz os bits, aqui mostra -- mais uma vez, o processo em câmera lenta para que você veja, bits interagindo para fazer lógica e multiplexando e de-multiplexando. Então, agora temos computação como resultado para organizar material assim como informação. E por final, aqui estão alguns slides de um projeto anterior que eu fiz, a computação onde os bits são armazenados mecanicamente pela quântica no núcleo dos átomos, para que os programas re-organizem a estrutura nuclear das moléculas. Tudo isso está no lab, avançando e avançando e avançando, não como uma metáfora, mas literalmente integrando bits e átomos, e que levam ao próximo passo.

Todos sabemos que tivemos a revolução digital, mas o que é isso? Bem, Shannon nos levou, dos anos 40, para aqui e aqui: do telefone sendo um fio falante que se degradava com a distancia para a Internet. E ele provou o primeiro teorema 'threshold', que mostra que se você adicionar informação e remove-la para um sinal, você pode computar perfeitamente com um equipamento imperfeito. E foi assim que ganhamos a Internet. Von Neumann, nos anos 50, fez a mesma coisa para a computação; ele mostrou que você pode ter um computador não confiável, e restaurar seu estado para torna-lo perfeito. Este era o maior computador analógico do MIT: um analisador diferencial, e quanto mais se processava nele, mais suas respostas pioravam.

Após Von Neumann, tivemos o Pentium, onde o bilionésimo transistor é tão confiável quanto o primeiro. Mas toda a nossa fabricação fica aqui no canto inferior esquerdo Uma fábrica de aviões de tecnologia de ponta, fazendo a rotação de cera metálica num metal fixo, ou você pode derreter algum plástico. Um fab chip de 10 bilhões de dólares usa um processo que um artesão de vilarejo reconheceria -- você espalha os ingredientes e depois assa. Toda a inteligência é externa ao sistema; os materiais não guardam informação. Ontem ouvimos sobre biologia molecular, que fundamentalmente computa para construir. É um sistema de processamento de informação. Nós tivemos revoluções digitais na comunicação e na computação, mas precisamente a mesma idéia, precisamente a mesma matemática que Shannon e Von Neuman fizeram, ainda não se revelou para o mundo físico. Mas influenciados por isso, colegas desse programa -- o Centro para Bits e Átomos do MIT -- que é um grupo de pessoas, como eu, que nunca entenderam a fronteira entre a ciência física e a ciência computacional. Eu diria mais que ciência da computação é uma das piores coisas que aconteceram tanto para os computadores como para a ciência - (Risos) - porque o cânone - ciência da computação - muitos são maravilhosos, mas o cânone da ciência da computação congelou prematuramente o modelo da computação baseado na tecnologia que era disponível em 1950, e a natureza de um computador é muito mais poderosa que isto.

Então amanhã você aprenderá com Saul Griffith. Ele foi um dos primeiros alunos a se destacar neste programa. Começamos a elaborar como se pode calcular à fabricação. Isso era tão somente um prova de princípios que ele fez com tubos para interagir magneticamente, onde você escreve um código, muito como o enovelamento de proteínas, que especifica sua estrutura. Então, não há feedback para a metrologia instrumental, a matéria por si codifica sua estrutura do mesmo jeito que a proteína é fabricada. Então,você pode por exemplo fazer isso. Você pode fazer outras coisas. Aqui está em 2D. Dá para ser em 3D. Esse vídeo no canto superior direito -- não vou mostrá-lo -- mostra a auto replicação, em modelagem, para que possa fazer algo que possa fazer algo, e estamos fazendo isso agora mesmo, talvez, nove ordens de magnitude. Essas idéias tem sido usadas para mostrar fielmente e na razão direta do DNA na formação de um organismo, para funcionar nano agrupamentos com terminações peptídicas que codificam sua própria montagem. Então, como os magnéticos, mas agora nas escalas nanométricas. Micro máquinas a laser: essencialmente impressoras 3D que fabricam digitalmente sistemas funcionais, até o ponto da construção de edifícios, não por se ter as plantas, mas por ter partes codificadas para a estrutura do edifício.

Então esses são os exemplos iniciais do lab de tecnologias emergentes para digitalizar à fabricação. Computadores que não controlam instrumentos mas computadores que são instrumentos, onde o resultado de um programa rearranja tanto os átomos como os bits. Agora, para se fazer isso -- com a verba do contribuinte, obrigado -- eu comprei essas máquinas. Fizemos uma proposta tímida para a NSF. Queríamos ter a capacidade de fazer qualquer coisa numa escala abrangente, tudo em um só lugar, porque não se pode segregar a fabricação digital por uma disciplina ou uma escala de comprimento. Então pusemos feixes nano focados de impressão e jatos supersônicos de água cortantes e dímeros precoces em sistemas de micro máquina.

Mas eu tinha um problema. Agora que eu dispunha dessa parafernália, eu gastava muito tempo ensinando os alunos a usá-las, Então eu comecei um curso, modestamente chamado "Como fazer Quase Qualquer Coisa". E não era para ser muito provocador, era só para poucos alunos de pesquisa. Mas no primeiro dia de aula, a coisa ficou assim. Você pode imaginar, centenas de alunos implorando, toda a minha vida eu esperava por um curso assim, eu faço qualquer sacrifício. Então eles perguntaram, você pode ensinar isto no MIT? Parece tão útil? E então a próxima - (Risos) - coisa surpreendente é que eles não queriam fazer pesquisa. Eles estavam lá pois queriam fazer coisas. Eles não tinha nenhuma bagagem técnica convencional. E ao fim do semestre, eles integraram suas habilidades.

Eu vou mostrar um vídeo antigo. Kelly era uma escultora, e isso foi o que ela fez como projeto do semestre.

(Vídeo): Kelly: Oi, eu sou Kelly e esse é meu companheiro de grito. Você já se pegou numa situação em que você realmente precisa gritar, mas não pode por estar no trabalho, ou na classe, ou porque está cuidando de crianças, ou por estar em diferentes situações onde não é permitido? Bem, o companheiro de grito é um espaço portátil para gritar. Quando o usuário grita no companheiro de grito, o seu grito é silenciado. Ele também é gravado para ser liberado mais tarde, onde, quando e como o usuário escolher. (Grita) (Risos) (Aplauso)

Então, Eistein aprovaria isso. Esse aluno fez um browser da web para papagaios -- permite que papagaios surfem na Net e falem com outros papagaios. Esse aluno fez um despertador que lhe desafia a lutar até que você prove que está acordado, este aqui é para defesa -- um vestido que defende o seu espaço pessoal. Aqui não é uma tecnologia para a comunicação; é uma tecnologia para preveni-la. Esse aparelho permite que você veja a música. Este é um aluno que fez a máquina que faz máquinas, e ele fez com tijolos do Lego que fazem computação. Ano após ano -- e eu finalmente percebi que os alunos apareciam com essas killer app (aplicações irresistíveis) para a construção pessoal de produtos de mercado para uma só pessoa. Você não vai encontrar nas prateleiras do Wal-Mart; são para uma necessidade única e especial. Ken Olsen ficou famoso quando disse que ninguém precisa de um computador em casa. Mas você não o usa para estoque ou folha de pagamento; o console agora é a razão da falência dos brinquedos, Você não precisa fabricar pessoalmente em casa, o que você não pode comprar porque hoje dá para comprar. Você precisa disso porque é único, assim como na personalização. Então, por sua vez, com 20 milhões de dólares hoje você faz isso 20 anos no futuro faremos os replicadores de Star Trek que fazem qualquer coisa. Os alunos sequestraram todas as máquinas que comprei para fazer fabricação pessoal.

Hoje, quando você gasta esse tanto de dinheiro, há uma obrigação governamental para beneficiar, e quase sempre é para cursos da escola local, um site da web; coisas que não são estimulantes. Então eu fiz um trato com os gerentes do meu programa da NSF que ao invés de ensinar a teoria, nós daríamos a eles os instrumentos. Isso não era para ser provocativo ou importante, mas conseguimos montar esses Labs Fab. São cerca de $20 mil em equipamentos que se aproxima do que você faz e acontece com $20 milhões. Um laser para corte que faça a montagem de impressão com 3D tirado do 2D um cortador de sinal para plotar em cobre para fazer eletromagnéticos, uma balança micron, uma máquina de cobrança controlada numericamente para estruturas precisas, ferramentas de programação por menos de um dolar, microcontroladores de 100-nanosegundos. Permite que se trabalhe em microns e microssegundos para mais, e isso explodiu pelo mundo. Não estava assim planejado, mas originou no centro da cidade de Boston a Pobal na Índia, para Secondi-Takoradi na costa de Gana para Soshanguve uma cidade na Africa do Sul, ao extremo Norte da Noruega, descobrindo, ou ajudando a descobrir, pela preocupação com o abismo digital, para que pudéssemos coletar computadores inativos em todos esses lugares. Um fazendeiro num vilarejo rural -- uma criança precisa medir e modificar o mundo, não somente obter a informação que aparece na tela. Sabemos que realmente existe um abismo na fabricação e instrumentalização muito maior que o abismo digital. E a forma como se elimina não é TI para as massas, mas desenvolvimento de TI para as massas.

Então, de lugar a lugar nós temos visto esse mesmo padrão: que ao abrir um dos Labs Fabs, onde não existia -- isso é muito maluco de se pensar; Nós não previmos isso, que seriamos chamados a esses lugares, e abriríamos lá. O primeiro passo é o empoderamento. Você pode ver na cara deles, a alegria de quem diz: Eu posso fazer. Aqui está uma garota de Boston, que acabou de realizar um venda de artesanato high-tech por demanda para um centro comunitário de sua cidade. E vai dali para uma educação técnica bem prática e séria, mas informal, fora das escolas. Em Gana nós montamos um desses labs. Nós desenhamos um sensor de rede, e a garotada apareceu e não queriam mais deixar o lab. Havia essa garotinha que insistia em ficar até tarde da noite -- (Vídeo): Crianças: Eu amo o Lab Fab. - era sua primeira noite no lab porque montaria o sensor. Então ela insistia de fabricar o painel, aprendeu como montar, aprendendo como programar. Ela não sabia na verdade o que ela estava fazendo ou porque estava fazendo isso, mas ela sabia ela tinha que fazer isso. Havia eletricidade no ar. Isso é tarde, você sabe, 23:00 horas e eu creio ter sido a única pessoa surpresa quando aquilo que ela construiu funcionou logo na primeira vez. E tenho mostrado isso para engenheiros de empresas grandes, e eles dizem não há como eles conseguiriam fazer isto. Qualquer coisa que ela esteja fazendo, eles podem fazer melhor, mas é distribuído para muitos pessoas e muitos locais e eles conseguem produzir numa tarde o que essa garota esta fazendo na Gana rural. (Vídeo): Garota: Meu nome é Valentina Kofi, eu tenho oito anos. Eu fiz uma placa smt. E, mais uma vez, isso foi por puro prazer.

E daí esses labs começaram a focar seriamente na solução de problemas - instrumentação para a agricultura na Índia, turbinas a vapor para conversão de energia em Gana, antenas de alto desempenho para computadores thin client ("cliente magro"), E daí, por sua vez, os negócios começaram a crescer, como fabricando essas antenas; E finalmente, o lab começou a atuar em invenção. Estamos aprendendo mais com eles do que o que lhes ensinando. E mostrei aos meus filhos no Lab Fab como usa-lo. Eles inventaram uma maneira para construir um kit em uma caixa de papelão - o qual, como você pode ver aqui, está se tornando um negócio - mas o design deles era melhor do que o design do Saul do MIT, então temos agora três alunos no MIT fazendo suas teses a respeito da escala do trabalho de crianças de oito anos por eles terem designs superiores. A verdadeira invenção está acontecendo nesses labs.

E eu ainda mantenho -- então, no ano passado que dediquei a chefes de estado e generais e líderes tribais que querem isso, e eu ficava dizendo, mas isso não é o melhor de tudo. Espere, algo como, 20 anos e daí sim teremos alcançado. E finalmente eu percebi o que estava acontecendo. Este é Kernigan e Richtie inventando UNIX num PDP. Os PDPs vieram entre os mainframes e minicomputadores. Eles custavam dezenas de milhares de dólares, difícil de se usar, mas eles faziam a computação através de grupos de trabalho, e tudo o que fazemos hoje aconteceu lá. Esses Labs Fab tem o custo e a complexidade do PDP. A projeção da fabricação digital não é a projeção para o futuro. nós estamos na era do PDP. Praticamente sussurrávamos a respeito das grandes descobertas de então. Era bem caótico. O que acontecia não era, de uma certa forma claro. Num mesmo sentido como estamos hoje, na era do minicomputador da fabricação digital. O único problema com isso, é que rompe as fronteiras de todo mundo.

Em (Washington) DC, eu vou à todas as agências para dialogar, sabe. Na Bay Area (Califórnia), eu vou a todas as organizações existentes. Elas todas querem conversar, mas ultrapassa suas fronteiras organizacionais. De fato, é ilegal para elas, em muito casos, equipar as pessoas comuns para que criem ao invés de consumirem a tecnologia. E esse problema é tão crítico que na última invenção vindo dessa comunidade, eu me surpreendi: é a engenharia social. E está no lab bem no extremo Norte da Noruega -- e é tão ao Norte, que as parabólicas apontam para o chão ao invés do céu, para mirar direto nos satélites -- o lab ultrapassou o pequeno celeiro em que estava. Foi instalado ali para conseguir achar os animais nas montanhas mas cresceu tanto que eles construíram essa extraordinária vila como lab. Não é uma universidade, não é uma empresa; é essencialmente um vilarejo para invenção, um vilarejo para os excluídos da sociedade, e eles tem se instalado ao redor desses Labs Fab em todo o mundo.

Então esse programa se dividiu em uma Fundação ONG, uma Fundação Fab para apoiar a expansão, de um micro fundo de capital de risco. A pessoa que dirige-o descreve muito bem, como máquinas que fazem máquinas precisam de negócios que fazem negócios: é o cruzamento entre o micro-financiamento e capital de risco para fazer 'fan-out', e daí parcerias de pesquisa apoiadas lá no MIT que faz isto possível.

Finalizando quero deixar dois pensamentos. Tem havido um mar de mudanças na ajuda, de mega projetos de cima para baixo para investimento feitos nas raízes com micro financiamentos, populares e de baixo para cima, para que todo mundo tenha o que funciona. Mas ainda olhamos para a tecnologia como mega projetos de cima para baixo. Computação, comunicação, energia para o resto do planeta são esses megaprojetos de cima para baixo. Se esta sala está repleta de heróis podemos concluir, vocês podem resolver os problemas. A mensagem vindo desses Labs Fab é que as outras 5 bilhões de pessoas no planeta não são alvos tecnológicos; elas são fontes. A verdadeira oportunidade é a de se agregar a força inventiva do mundo para que localmente se desenhe e produza soluções para os problemas locais. Eu pensava que seria a projeção 20 anos nos levaria para o futuro, mas é onde estamos hoje. Isso quebra todas as fronteiras organizacionais que possamos pensar. O mais difícil nesse ponto é a engenharia social e a engenharia organizacional, mas é o que temos hoje.

E finalmente, qualquer discurso como este sobre o futuro da computação traz por obrigação a lei de Moore, mas a minha versão favorita -- este é o original de Gordon Moore, original colocado no papel -- e o que acontece é, ano após ano após ano, temos alcançado escala e escala e escala e escala, e escala, e escala e escala e escala, até alcançarmos o bug ameaçador que teremos no final da lei de Moore; é o bug final a acontecer. Mas nós estamos chegando a apreciar, é a transição de 2D para 3D, de programar bits para programar átomos, transforma o final da escala da lei de Moore de um último bug na última sacada. Estamos portanto na ponta desta revolução digital em fabricação, onde o resultado dos programas de computação é o mundo físico Portanto, juntos esses dois projetos respondem questões que eu não tinha cuidadosamente perguntado. A turma no MIT mostra as 'killer apps' para fabricação pessoal no mundo desenvolvido é a tecnologia de um mercado de um: a expressão pessoal em tecnologia que toca a paixão de forma incomparável ao que tenho visto na tecnologia por muito tempo. E a 'killer app' para o resto do planeta foca no abismo da instrumentação e da fabricação: pessoas localmente desenvolvendo soluções para os problemas locais. Muito obrigado.