Сол Гриффит о повседневных изобретениях

Итак, кто я? Обычно, в ответ на вопрос: «Чем ты занимаешься?» я отвечаю: «Техническим оборудованием», потому что это некоторым образом описывает род моих занятий. Я недавно это сказал одному инвестору на мероприятии в Долине, на что он ответил: «Как оригинально».

(Смех)

Я был действительно ошеломлён. И мне нужно было сказать что-то умное. И если бы у меня было больше времени на размышления, я бы сказал: «Ну, знаете, если заглянуть на следующие сто лет вперёд, и, видя все эти проблемы последнего времени, большинство из больших вопросов — чистая вода, чистая энергия — а они взаимосвязаны в некотором роде — и чистые, более функциональные материалы — все они видятся мне как технические проблемы. Это не значит, что мы можем игнорировать программное обеспечение, информацию или вычислительную технику». Вот об этом, фактически, я вам сегодня и постараюсь рассказать.

То есть, это выступление будет о том, как мы сейчас производим вещи, и какие есть пути в будущем для производства. Выступающим TED присылает вам много спама на тему “сделай то, сделай это”, и ты заполняешь все эти формы, и фактически, не знаешь, как они тебя в итоге опишут, и тут где-то мелькает, что они представят меня как футуриста. Я всегда недолюбливал термин «футурист», потому что с ним ты как будто обречён на провал из-за того, что не можешь на самом деле предсказать будущее. Я смеялся по этому поводу с одними моими очень умными коллегами, и сказал: «Знаете, если я буду выступать с речью о будущем, то какое оно?» А Джордж Хомси, отличный парень, сказал: «О, будущее прекрасно. Оно настолько более странное, чем ты можешь представить. Мы сможем перепрограммировать бактерии в твоём кишечнике, и твои какашки будут пахнуть мятой».

(Смех)

Вы можете подумать, что это просто сумасшествие, но на самом деле уже происходят такие впечатляющие вещи, которые делают это возможным. Итак, это не моё достижение, это работа моих хороших друзей в MIT. Это называется реестром стандартных биологических частей. Его возглавляет Дрю Энди и Том Найт, вместе с другими очень, очень умными людьми. Фактически, они занимаются тем, что смотрят на биологию как на программируемую систему. В буквальном смысле, посмотрите на белки как на подпрограммы, которые можно соединить в одну цепочку, чтобы выполнить программу. Теперь это становится очень интересной идеей. Это диаграмма состояний. Это очень простой компьютер.

Это двухбитный счётчик. То есть, фактически, это компьютерный эквивалент двух выключателей. А сейчас группа студентов в Цюрихе строит это для конкурса проектов по биологии. По результатам этого конкурса в прошлом году, команда студентов Университета Техаса запрограммировала бактерии так, что они могут определять свет и включать-выключать его. Так что это интересный пример, в том смысле, что теперь можно выполнять значения «если-то» в материале, в структуре. Это довольно интересная тенденция, так как раньше мы жили в мире, где все говорили, живописно выражаясь, «Форма следует за функцией», но мне кажется, я вырос в мире, — вчера вы слушали Нила Гершенфельда; я работал в соседней с ним лаборатории — где в мире на самом деле информация определяет форму и функцию.

Я провёл шесть лет, размышляя об этом, но чтобы продемонстрировать вам силу искусства над наукой — вот, кстати, один из комиксов, которые я рисую. Они называются «HowToons». Я работаю с прекрасным иллюстратором по имени Ник Драготта. Мне потребовалось шесть лет в MIT, и примерно вот столько страниц, чтобы описать, чем я занимаюсь, а ему хватило одной страницы. И вот это наша муза, Такер. Он интересный паренёк — и его сестра, Селина. Здесь он наблюдает за самоорганизацией хлопьев Cheerios в своей тарелке. Фактически, можно запрограммировать самоорганизацию вещей, и он начинает опускать края в шоколад, меняя гидрофобию и гидрофилию. Теоретически, если запрограммировать их должным образом, можно достичь интересных результатов, и создать очень сложную структуру. В этом случае, он создал самовоспроизведение сложной трёхмерной структуры. И вот о чем я думал в течение долгого времени, потому что именно так мы сейчас создаём вещи. Это кремниевая пластина, по существу, это просто набор слоёв двухмерного вещества, как бы наслоение. Функциональная сторона — как люди скажут, [неразборчиво] сейчас около 65 нанометров.

Справа — радиолярия. Это одноклеточный организм, широко распространённый в океане. И для него размер элемента составляет всего около 20 нанометров, и это сложная трёхмерная структура. Мы могли бы сделать гораздо больше с компьютерами и вещами вообще, если бы знали, как строить вещи таким образом. Секрет биологии в том, что она внедряет вычисления в сам процесс создания вещей. Например, вот эта маленькая вещица, полимераза, фактически является суперкомпьютером для воспроизведения ДНК. А вот эта рибосома — это ещё один маленький компьютер, который помогает в перемещении белков. Я думал об этом, в том смысле, что это отлично работает при строительстве в биологических материях, но можем ли мы создавать подобные вещи? Можем ли мы получить самовоспроизводящийся тип поведения? Можем ли мы получить сложную трёхмерную структуру, которая автоматически собирается в неорганических системах? Потому что у неорганических систем есть свои преимущества, такие как более высокая скорость полупроводников и другие.

Вот кое-что из моей работы над тем, как создать автономную самовоспроизводящуюся систему. А это своеобразная месть Беббиджа. Это маленькие механические компьютеры. Это автоматы, у которых есть пять состояний. Итак, это три выключателя света, в линию. В нейтральном состоянии, они совершенно не связаны. А теперь, если собрать их в цепь, в двоичную последовательность, они смогут воспроизводиться. Мы начинаем с белого, синего, синего, белого. Это кодируется; и они сейчас начнут копироваться. Из одного получается два, затем из двух — три. И вот у вас получается своеобразная воспроизводящаяся система. Изначально, это была работа Лайонела Пенроуза, отца Роджера Пенроуза, изобретателя Мозаики Пенроуза. Он сделал много такой работы в 60-х, и многое из этой теории логики оставалось без применения, пока происходила цифровая компьютерная революция, но сейчас она возвращается.

Сейчас я покажу вам автономное самовоспроизведение, без участия человека. Мы проследили на видео входящую цепочку, которая была зелёная, зелёная, жёлтая, жёлтая, зелёная. Мы отделили их на этот стол для аэрохоккея. Знаете, в высокой науке используются столы для аэрохоккея —

(Смех)

— если долго за этим наблюдать, может голова закружиться, но что мы на самом деле наблюдаем — это копии исходной цепи, которые появляются из частей, которые у нас есть. Таким образом, мы получаем автономное самовоспроизведение двоичной последовательности. Зачем же нужно воспроизводить двоичные последовательности? Оказывается, у биологии есть вот такой интересный мем: можно взять линейную цепь, которую удобно копировать, и можно согнуть её в сколь угодно сложную трёхмерную структуру. И я пытался, знаете, принять версию инженера: Можем ли мы создать механическую систему из неорганических материалов, которая будет делать то же самое?

Я пытаюсь показать вам, что мы можем создать двухмерную форму — букву B — собрать её из цепочки компонентов, которые следуют исключительно простым правилам. Весь смысл того, чтобы работать с простейшими правилами и неимоверно простыми автоматами состояний из предыдущего макета в том, что вам не нужна цифровая логика для произведения вычислений. Таким образом, можно работать с вещами, гораздо меньшими, чем микрочипы. То есть, буквально можно использовать эти вещи, как крохотные компоненты в процессе сборки.

Думаю, Нил Гершенфельд показывал вам в среду это видео, но я покажу ещё раз. Это буквально цветная последовательность мозаики. У каждого цвета своя магнитная полярность, и последовательность однозначно определяет итоговую структуру. Надеюсь, те из вас, кому что-либо известно о теории графов, могут, глядя на это, убедиться, что это тоже может создавать произвольные трёхмерные структуры, и фактически, знаете, я могу взять собаку, порубить её и затем собрать заново в линейную цепь, которая соберётся из последовательности. Теперь я могу определить этот трёхмерный объект как последовательность битов. Знаете, мир довольно интересный, когда начинаешь смотреть на него немного иначе. И теперь вселенная становится компилятором. Я думаю, каковы программы для программирования физической вселенной? И каким образом нам надо думать о материалах и структуре как о вопросах информации и вычисления? Не только там, где ты прикрепляешь микроконтроллер к конечной точке, а там, где структура и механизмы являются логикой, компьютерами.

Полностью впитав в себя эту философию, я начал иначе смотреть на многие вопросы. Если вселенная — компьютер, можно рассматривать эту каплю воды как результат вычислений. Задаёшь пару граничных условий, таких как гравитация, поверхностное натяжение, плотность, и т.д., и нажимаешь «выполнить», и волшебным образом, вселенная производит тебе идеальную сферическую линзу. Так вот, это, на самом деле, применимо к такой проблеме... В мире от полумиллиарда до миллиарда людей, у которых нет возможности купить очки. Так, можно ли построить машину, которая сможет создать любые очки на месте? Это машина, в которой вы, буквально, определяете граничное условие. Если она круглая — вы делаете сферическую линзу. Если эллиптическая — астигматическую линзу. После, вы кладёте мембрану и применяете давление — так что это часть дополнительной программы. И буквально только с этими двумя исходными условиями — то есть, форма вашего граничного условия и давление — можно разработать бесконечное число линз, которое покроет весь спектр аметропии у человека, от -12 до +8 диоптрий, до четырёх цилиндрических линз. А потом вы буквально выливаете мономер. Знаете, я сейчас изображу Джулию Чайлдс. Это три минуты УФ-света. И вы меняете давление на мембрану, как только она готова. Вытаскиваете. Я видел это видео, но до сих пор не знаю, правильно ли оно закончится.

(Смех)

Итак, переворачиваете. Это очень старое видео, так что с новыми прототипами, собственно, обе поверхности гибкие, но это покажет вам суть дела. Теперь, когда вы закончили с линзой, вы буквально её вытаскиваете. Знаете, это форма очков Yves Klein следующего сезона. И тут вы можете увидеть, что здесь слабенькие очки, примерно на минус две диоптрии. И если повернуть её с этой стороны, видно, что она цилиндрическая, и это было запрограммировано буквально в физике системы. Итак, подобный взгляд на структуру как вычисление и структуру как информацию, приводит нас к другим вещам, вроде этой.

Это нечто, над чем мои коллеги в лаборатории SQUID работают в настоящий момент, называется «электронная верёвка». Буквально, представьте себе верёвку. У неё очень сложная структура плетения. И без груза, это одна структура. А под разными грузами, это разные структуры. И вы можете её протестировать, добавляя очень небольшое число проводящих волокон, чтобы сделать из неё датчик. И теперь это верёвка, которая знает нагрузку на верёвку, в любой точке этой верёвки. Просто рассматривая физику мира, материалы как компьютер, вы можете начать делать подобные вещи.

Сейчас я перейду немного к следующему. Кажется, я попутно расскажу вам о вещах, над которыми я думаю вместе с этим. Предмет, который меня очень интересует сейчас, — если вы по-настоящему принимаете вселенную как компьютер, как создавать вещи в самом широком смысле и как нам делиться способом, с помощью которого мы создаём вещи в широком смысле, так же, как мы делимся открытыми аппаратными средствами? Многие из выступающих здесь поддерживают преимущества того, когда много людей смотрят на проблемы, делятся информацией и работают над всем этим вместе. И удобство того, что мы люди, заключается в том, что мы движемся в линейном времени, и если только Лиза Рэндалл не изменит это, мы будем продолжать двигаться в линейном времени. А это значит, что всё, что вы делаете или создаёте, вы выполняете в виде последовательности шагов — и я думаю, что Lego в 70-х правильно это уловили, и весьма элегантно. Но они могут показать вам, как строить вещи последовательно. А я думаю, как мы можем обобщить то, как мы делаем всевозможные вещи, чтобы в результате получилось вот это? И я думаю, что это применимо к очень широкому — вообще, ко многим вещам.

Знаете, вчера Кэмерон Синклер сказал: «Как заставить всех работать вместе над дизайном по всему миру, чтобы обеспечить человечество жильём?» И если вы видели Эми Смит, она говорила о том, как привлечь студентов MIT работать с сообществами в Гаити. И я думаю, что нам нужно в чём-то переосмыслить, как мы определяем структуру и материалы, и как делается сборка вещей, чтобы можно было на самом деле делиться информацией о том, как создавать вещи в более широком масштабе, и развиваться, совместно используя исходный код для структуры. Я пока что не знаю, как именно это сделать, но, знаете, об этом сейчас многие усиленно думают.

И отсюда возникают вопросы, например, это компилятор? Это подпрограмма? Интересные вещи, вроде этой. Возможно, я слишком перехожу в абстракции, но, знаете, это вроде — возвращаясь к нашим мультипликационным персонажам — это своего рода вселенная, или другой взгляд на вселенную, который, думаю, будет преобладать в будущем — от биотехнологии до сборки материалов. Было приятно слышать Билла Джоя. Они начинают инвестировать в материаловедение, но это всё — новые вещи в материаловедении. Как нам привнести настоящую информацию и настоящую структуру в новые идеи, и увидеть мир иначе? И вовсе не двоичный код будет определять компьютеры вселенной — это своего рода аналоговый компьютер. Но это определённо интересное новое восприятие мира.

Я зашёл слишком далеко. Так что на этом, пожалуй, всё. У меня, наверное, есть пара минут для вопросов, или я могу показать — кажется, говорили ещё, что я занимаюсь экстримом, когда меня представляли, так что я постараюсь это пояснить. Наверное, лучше всего будет это сделать с помощью короткого видео.

Вот это воздушный змей размером в 280 квадратных метров, который также ещё и является минимальной энергетической поверхностью. Возвращаясь к капле, повторюсь, мы смотрим на вселенную по-новому. Это воздушный змей, которого создал Дейв Калп. Зачем нам змей площадью в почти 300 квадратных метров? Это же змей размером с ваш дом. С его помощью можно очень быстро буксировать лодки. Я также работал над этим вместе с парой других парней. Но, знаете, есть иной способ смотреть на — если, опять же, абстрагироваться, это структура, которая определяется физикой вселенной. Можете просто повесить его как покрывало, но, опять-таки, все физические вычисления дают вам аэродинамическую форму. И можно, фактически, почти удвоить скорость вашей лодки, с подобными системами. Так что, это ещё один интересный аспект будущего.

(Аплодисменты)