Janine Benyusová sa s nami podelí o dizajny v prírode

Je vzrušujúce zúčastniť sa konferencie, ktorá sa venuje hľadaniu "inšpirácie v prírode". Tiež sa veľmi teším, že som v predohrovej časti. Všimli ste si, že táto časť je predohra? Pretože budem mať príležitosť hovoriť o jednom z mojich obľúbených tvorov, a tým je potápka ostrozobá. Nežili ste, ak ste ešte nevideli tanec týchto vtákov počas dvorenia. Bola som na Bowmanovom jazere v Národnom ľadovcovom parku Je to dlhé uzučké jazero, v ktorom akoby ležia dolu hlavou obrátené vrchy. S partnerom máme veslársky čln. Ako sme tak veslovali, prešla popri nás jedna potápka. A ako presne vyzerá dvorenie potápok? Samec a samica idú spolu, začnú bežať pod vodou. Pádlujú čoraz rýchlejšie, až kým nejdú tak rýchlo, že sa vyslovene z vody vyšvihnú, telo držia vztýčené a pritom akoby pádlujú na hladine. A jedna takáto potápka sa priblížila, keď sme veslovali. Pohybovali sme sa skutočne veľmi rýchlo a potápka si nás asi pomýlila s objektom svojho záujmu a začala bežať po vode popri nás, a tento tanec dvorenia nám predvádzala niekoľko míľ. Občas sa zastavila a potom začala odznova, potom znovu prestala a začala. Tak to je ozajstná predohra. (Smiech)

OK, vtedy som bola takto blízko k zmeneniu druhu. Očividne nás život môže niečo naučiť aj na poli zábavy. Dobre. Máme sa od života čo učiť. Ale to, o čom by som dnes rada hovorila, je to, čo nás život môže naučiť v oblasti techniky a dizajnu. Čo sa stalo od vydania tej knihy? Kniha sa venovala hlavne výskumu biomimikry. A čo sa odvtedy pohlo dopredu? Architekti, dizajnéri, inžiniéri - ľudia, ktorí vytvárajú náš svet - sa začali ozývať a chceli, aby s nimi za dizajnérskym stolom sedel biológ a inšpiroval ich. Alebo - a toto je pre mňa tá zábavnejšia časť - chcú, aby sme ich zaviedli do sveta prírody. Oni prídu s nejakým dizajnovým problémom a my nájdeme v prírode špičkové riešenia, ktoré by dizajnérov mohli inšpirovať.

Takže toto sme odfotili na Galapágach spolu s inžiniermi, zaoberajúcimi sa čistením odpadových vôd. A niektorí z nich vlastne zaujali odmietavý postoj k tomu stretnutiu. Viete, prvé, čo nám povedali, bolo, že oni už biomimikry využívajú. Vraveli, že využívajú baktérie na čistenie vody. My sme im na to povedali, no, toto neznamená byť inšpirovaný prírodou. V tomto prípade ide o biospracovanie, o biologicky podporovanú technológiu: Využívanie konkrétneho organizmu na čistenie odpadových vôd je prastará technika nazývaná "domestikácia". No biomimikry je o učení sa, o osvojení si nápadu od nejakého organizmu a jeho využitie v praxi. A tak to ešte stále nechápali.

Šli sme sa teda prejsť na pláž a ja vravím: Povedzte mi o jednom z vašich najväčších problémov. Niečo, s čím sa musíte popasovať v rámci dizajnu, alebo čo vás brzdí v trvalo udržateľnom rozvoji, čo vám bráni v udržateľnosti. Oni odpovedali vodný kameň, čo je usadzovanie minerálov v potrubiach. Vraveli, viete, stane sa to, že minerály - ako u vás doma - sa usadzujú v potrubiach. V dôsledku toho sa priechod uzavrie a my musíme potrubia zaplaviť jedovatými látkami, alebo ich musíme vykopať. Čiže keby sme našli nejaký spôsob, ako toto usadzovanie zastaviť, a tak som na pláži zdvihla niekoľko mušiel. A spýtala sa ich: Čo sa tam usadzuje? Čo je vo vašich potrubiach? A oni na to: uhličitan vápenatý. A ja vravím, tak to je presne ono, uhličitan vápenatý.

To nevedeli. Nevedeli, čo je lastúra, že jej základ položia proteíny a následne v tejto matrici kryštalizujú, aby vytvorili schránku. Rovnaký typ procesu, bez proteínov, sa odohráva v potrubiach. O tom nevedeli. Nie pre nedostatok informácií, ale pre ich nedostatočnú integráciu. Viete, žijú v tej svojej bublinke. Netušili, že v tom prípade ide o rovnaký proces. Jeden z nich nad tým porozmýšľal a povedal: Dobre, ak tu ide len o kryštalizáciu, ktorá sa deje automaticky pôsobením morskej vody prostredníctvom molekulárnej samoorganizácie, potom prečo lastúry nie sú nekonečne veľké? Čo zastaví tvorbu usadenín? Prečo sa tie schránky nezväčšujú donekonečna? A ja im na to, rovnako, ako keď vylúčia proteín na začatie kryštalizácie - a potom sa ku mne viac naklonili a zbystrili pozornosť- majú aj proteín, ktorý kryštalizáciu zastaví. Vyslovene sa to prichytí na rastúcu formu toho kryštálu. A keď sme pri tom, existuje produkt nazývaný TPA, ktorý napodobuje ten proteín - ten na zastavenie kryštalizácie. Zastavuje tvorbu usadenín v potrubiach a je šetrný k životnému prostrediu.

Tým sa všetko zmenilo. Od toho okamihu sa tí inžinieri ani nechceli vrátiť späť na loď. Prvý deň, keď išli na exkurziu, a nasledovalo samé klik, klik, klik, klik. O päť minút neskôr boli späť na lodi. Sme hotoví. Viete, ostrov sme pozreli. Potom sa všetko zmenilo. Liezli všade po ostrove. Potápali sa sa tak dlho, ako sme ich nechali. Stalo sa to, že si uvedomili, že tam vonku existujú organizmy, ktoré vyriešili tie problémy, ktorým oni venovali celú svoju kariéru.

Učiť sa o svete prírody je jedna vec, učiť sa od prírody - to je rozdiel. Práve to je výrazná zmena. Uvedomili si, že odpovede na ich otázky sú všade okolo nich; len sa musia na svet pozerať z iného uhla pohľadu. 3,8 miliárd rokov skúšok v teréne. 10 až 30 - Craig Venter vám asi povie, podľa mňa viac ako 30 miliónov - dobre prispôsobených riešení. Pre mňa je na tom dôležité, že toto sú riešenia nachádzané v kontexte. A kontext je Zem - rovnaký kontext, v akom sa snažíme naše problémy riešiť. Takže ide o vedomé napodobovanie geniality života. Nie je to otrocká imitácia, hoci sa Albert snaží spraviť si rovnaký účes - nejde len o otrocké kopírovanie. Ide o to využiť princípy dizajnu, genialitu sveta prírody a niečo sa od neho naučiť.

V skupine s toľkými informatikmi to musím spomenúť - jedna oblasť, o ktorej nebudem hovoriť, a to je tá vaša, patrí tiež k tým oblastiam, ktoré čerpali obrovské množstvo poznatkov zo živej prírody - na poli softvéru. Takže počítače sa sami chránia, podľa vzoru imunitného systému a my sa učíme od regulácie génov a biologického rozvoja. Tak isto sa učíme od nervových sietí, genetických algoritmov, evolučnej výpočtovej techniky. To je v rámci softvéru. No mňa zaujalo, že sme sa tým až tak nezapodievali. Myslím, tie stroje nie sú podľa mňa až takou špičkovou technikou, keď si zoberieme, že vo vode v Silicon Valley sú desiatky karcinogénov. Takže hardvér nezodpovedá úrovni, ktorú by život nazval úspechom. Čiže čo sa môžeme naučiť o výrobe - nielen počítačov, ale všetkého? Lietadlo, ktorým ste prišli, autá, sedadlá, na ktorých sedíte. Ako pretvoríme svet, ktorý sme vytvorili, svet stvorený ľuďmi? A čo je oveľa dôležitejšie, aké otázky by sme mali klásť najbližších desať rokov? A život ponúka veľa úžasných technológií.

Tak aký je učebný plán? Tri otázky sú podľa mňa kľúčové. Ako život veci vyrába? Tu je presný opak toho; takto vyrábame veci my. Volá sa to teplo, tlak a spracovanie - tak to nazývajú materiáloví vedci. My akoby vezmeme veci na povrchu, pričom nám zostane 96 percent odpadu a získaný výrobok predstavuje len štyri percentá. Tepelne ho upravíte, vystavíte vysokému tlaku, a použijete chemikálie. OK. Teplo, tlak a spracovanie.

Život si toto dovoliť nemôže. Ako život vyrába veci ? Ako ich vie čo najlepšie zužitkovať? Toto je peľové zrnko muškátu. A práve vďaka svojmu tvaru sa môže tak ľahko vo vzduchu vznášať. Dobre. Pozrite na ten tvar. Život k hmote pridáva informáciu. Inými slovami: štruktúru. Dáva jej informáciu. Pridaním informácie hmota nadobúda funkciu, ktorá je odlišná ako u hmoty bez štruktúry. A po tretie, ako život zariadi, aby sa veci stali súčasťou systémov? Lebo život veci veľmi nespracováva; vo svete prírody nie sú žiadne veci oddelené od svojich systémov. Naozaj rýchly učebný plán. Teraz čítam o tom stále viac a sledujem dianie okolo toho. Čakajú nás úžasné veci v biologických vedách. Zároveň sa snažím počúvať veľa podnikov a zisťovať, pred akými veľkými výzvami práve stoja. Tieto dve skupiny medzi sebou nekomunikujú. Medzi nimi nie je absolútne žiadna komunikácia.

Čo vo svete biológie by nám na tomto mieste mohlo pomôcť dostať sa z mŕtveho bodu vývoja, na ktorom sme sa ocitli? Pokúsim sa preletieť týmito dvanástimi zlepšovákmi.

Dobre, takže jedným je samoorganizácia. No, pred chvíľou ste o tom počuli v súvislosti s nanotechnológiou. Späť k tej lastúre: tento materiál sa sám organizuje. Dolu vľavo je obrázok perlorodky, ktorá si vytvára schránku z morskej vody. Je to vrstvená štruktúra tvorená z minerálov a polymérov, a to jej dodáva pevnosť. Je dvakrát pevnejšia ako naša keramika vyrobená špičkovou technikou. Ale čo je naozaj zaujímavé: Narozdiel od našej keramiky, ktorá je v peciach, tento proces prebieha v morskej vode. Deje sa to blízko, vnútri a blízko tela živočícha. Dobre, ľudia začínajú - toto sú laboratóriá Sandia National Labs; Jeff Brinker našiel spôsob, ako vytvoriť samoorganizačný kódovací proces. Predstavte si, že by sme dokázali vyrábať keramiku pri izbovej teplote len jednoduchým ponorením materiálu do kvapaliny, vybraním z kvapaliny a nakoniec by sa vyparovaním molekuly v kvapaline stmelili dokopy a zapadli do seba ako v skladačke podľa rovnakého princípu, na akom funguje kryštalizácia. Predstavte si, že by sme takto vyrábali všetky naše pevné materiály. Predstavte si, že by sme nastriekali predchodcov fotovoltaického čiže solárneho článku na strechu a tie by sa samoorganizovali do vrstvenej štruktúry, ktorá zbiera svetlo.

Tu je zaujímavosť pre svet informačných technológií: biokremík. Je to dvojatóm, vyrobený z kremičitanov. A tak kremík, ktorý dnes získavame, je súčasťou nášho rakonovinotvorného problému pri výrobe našich čipov. Toto je proces biomineralizácie, ktorý teraz napodobňujeme. To sa robí na Kalifornskej univerzite v Santa Barbare; je to z výskumnej práce Ernsta Haeckela. Predstavte si, že by ste - a aj v tomto prípade ide o matricový proces a material spevnie z kvapalného procesu - predstavte si, že by ste takú štruktúru dosiahli pri izbovej teplote. Predstavte si, že by ste mohli vyrobiť perfektné šošovky. Vľavo vidíte hadovicu; je pokrytá šošovkami, ktoré, ako zistili ľudia z Lucent Technologies, nemajú žiadne skreslenie. Je to jedna zo šošoviek s najmenším skreslením, aké poznáme. A tento živočích ich má takých viac, sú po celom jeho tele. Opäť je na tých šošovkách zaujímavé to, že vznikajú samoorganizáciou. Joanna Aizenbergová z Lucentu sa učí spomenutým procesom pri nízkej teplote vytvoriť onen typ šošoviek. Rovnako sa zaoberá vláknovou optikou. Toto je morská hubka, ktorá má vláknovú optiku. Dolu pri báze sú optické vlákna, ktoré fungujú lepšie ako naše, aby ohýbali svetlo, ale môžete ich zviazať do uzla; sú neuveriteľne ohybné.

Tu je ďalší prelomový nápad: CO2 ako východiskový materiál. Geoff Coates z Cornellu si povedal: Viete, rastliny nevidia v CO2 najväčší jed našej doby. Ale my áno. Rastliny sú zaneprázdnené vytváraním dlhých reťazcov škrobov a glukózy, priamo z CO2. On našiel spôsob, našiel katalyzátor, prišiel na to, ako z CO2 urobiť polykarbonáty. Biologicky odbúrateľné plasty z CO2 - na spôsob rastlín.

Alebo solárne transformácie: ten najvzrušujúcejší nápad. Sú ľudia, ktorí napodobňujú systém zberu energie v purpurovej baktérii. Sú z Arizonskej štátnej univerzity. Ale čo je ešte zaujímavejšie, nedávno, za posledných pár týždňov, si ľudia všimli, že existuje enzým hydrogenáza, ktorá dokáže vytvoriť vodík z protónov a elektrónov a je ho schopná vyniesť hore v podstate to, čo sa deje v palivovom článku, na anóde palivového článku a v reverzibilnom palivovom článku. V našich palivových článkoch to robíme s platinou. Život si to vie zariadiť s obyčajným železom. A istému tímu sa práve podarilo napodobniť s vodíkom žonglujúcu hydrogenázu. To je úžasné v prípade palivových článkov dosiahnuť tento proces bez použitia platiny.

Sila tvaru: Tu máme veľrybu. Vidíme, že na plutvách tejto veľryby sú hrbolčeky. A tieto malé výrastky zvyšujú efektivitu, napríklad okraj lietadla - zvýšenie efektivity o 32 percent. Tým by sme ušetrili veľké množstvo fosílneho paliva, keby sme to dali na okraj krídla. Farba bez pigmentov: Tento páv vytvára farbu tvarom. Svetlo prechádza, odráža sa späť od vrstiev, volá sa to tenko-filmová interferencia. Predstavte si, že by sme dokázali samoorganizovať produkty, pričom posledných pár vrstiev sa hrá so svetlom na vytvorenie farby. Keby sme tak boli schopní vytvoriť tvar na vonkajšej strane povrchu, takže povrch by sa očistil sám len za použitia vody. Presne to robí list. Vidíte ten priblížený obrázok? Je to kvapka vody a toto sú častice nečistôt. A toto je priblíženie obrázku lotosového listu. Existuje spoločnosť, ktorá vyrába produkt Lotusan, ktorý pri sušení farby na fasáde budovy napodobňuje hrbolčeky samočistiaceho listu a dažďová voda očistí budovu.

Získavanie vody sa stane pre nás veľkou skúškou: Ako uhasiť smäd? Tu sú dva organizmy, ktoré zachytávajú vodu. Ten na ľavej strane je namíbijský chrobák, zbierajúci vodu z hmly. Ten na ľavej strane je zvínavka - vodu extrahuje zo vzduchu. Nepije sladkú vodu. Zber vody z Monterejskej hmly a z dusného vzduchu v Atlante predtým, než sa voda dostane do budovy, sú kľúčové techniky.

Rovnako dôležité budú oddeľovacie technológie. Čo ak by sme povedali, už žiadna ťažba nerastných surovín z pevnej horniny? Čo ak by sme vedeli oddeliť kovy od odpadových prúdov - malé množstvá kovov vo vode? Práve to dokážu mikróby. Viažu kovy z vody. Tu v San Franciscu je spoločnosť MR3, ktorá na filtroch využíva napodobeniny molekúl týchto mikróbov na extrakciu kovov z odpadových prúdov. Zelená chémia je chémia vo vode. My robíme chémiu v organických rozpúšťadlách. Tu je obrázok spriadacích žliaz, vychádzajúcich z pavúka a hodváb vytváraný z pavúka. Nie je to nádherné? Zelená chémia nahrádza našu priemyselnú s návodmi od prírody. Nie je to ľahké, lebo život používa len malú podmnožinu prvkov periodickej tabuľky. My používame všetky, aj tie toxické. Vymyslieť šikovné recepty, ktoré by využívali malú podmnožinu periodickej tabuľky a vytvoriť zázračné materiály ako tá bunka, to je úlohou zelenej chémie.

Časovaný rozklad: Balenie, ktoré je dobré dovtedy, dokiaľ ho už nepotrebujete a potom sa na povel rozloží. Túto mušľu môžete nájsť v tunajších vodách. A vlákna, ktoré ju držia pripútanú o skalu, sú načasované. Presne po dvoch rokoch sa začínajú rozpúšťať.

Liečenie: Toto je super. Tento maličký tvor je pomalka. Na celom svete je s vakcínami ten problém, že sa nedostávajú k pacientom. Príčinou môže byť, že sa nejako pokazí chladenie; to, čo nazývame "chladiaca reťaz" sa naruší. Bruce Rosner preskúmal pomalku, ktorá úplne vyschne a napriek tomu ostane nažive niekoľko mesiacov a je schopná sa zregenerovať. Prišiel na to, ako vysušiť vakcíny - treba ich uzavrieť do rovnakého typu cukrových kapsúl, aký má pomalka vo svojich bunkách, čo znamená, že vakcíny už nemusia byť chladené. Možno ich dať do odkladacej skrinky. Dobre. Učenie sa od organizmov. Toto je stretnutie o vode - o učení sa od organizmov, ktoré sa zaobídu bez vody pri tvorbe vakcíny, ktorá vydrží dlho, dlho, dlho bez chladenia.

Už sa nedostanem k dvanástemu bodu. Len vám poviem, že popri všetkých týchto adaptáciách, je najdôležitejšia skutočnosť, že tieto organizmy našli spôsob, ako robiť tie úžasné veci, ktoré robia a zároveň sa starajú o miesto, ktoré sa postará o ich potomkov. Keď sú zapojení do predohry, myslia na niečo mimoriadne dôležité, a to je, zariadiť, aby ich genetický materiál existoval ďalších 10 000 generácií. A to znamená nájsť spôsob, ako robiť to, čo robia bez toho, aby zničili miesto, ktoré sa postará o ich potomkov. To je najťažšia skúška dizajnu. Našťastie jestvujú milióny géniov ochotných obdarovať nás svojimi najlepšími nápadmi. Želám veľa šťastia pri rozhovore s nimi.

Ďakujem.

(Potlesk)

Chris Anderson: Keď už hovoríme o predohre, musíme sa dostať k dvanástke, ale veľmi rýchlo.

Janine Benyus: Ó naozaj? CA: Hej. Presne ako, no viete, skrátená desaťsekundová verzia bodov 10, 11 a 12. Lebo jednoducho - vaše fólie sú naozaj skvelé a myšlienky také hlboké. Nerád by som, aby ste odišli bez toho, aby ste nám ukázali aj 10, 11 a 12.

JB: Dobre, dajte to - Fajn. Len to jednoducho podržím. OK, výborne. Takže to bolo to liečenie. Vnímanie a reagovanie: Spätný ohlas je veľmi dôležitý. To je kobylka. Na štvorcovom kilometri sa ich môže nachádzať 80 miliónov a napriek tomu sa jedna s druhou nezrazia. A aj tak máme 3,6 milióna automobilových nehôd ročne. (Smiech) Fajn. Istá osoba v Newcastli, prišla na to, že je to jeden veľmi veľký neurón. A práve rieši otázku, ako vyrobiť sústavu obvodov na prevenciu nárazov, ktorá by fungovala na princípe toho veľmi veľkého neurónu kobylky.

Toto je obzvlášť veľmi dôležitý bod, tá jedenástka. A to je rastúca úrodnosť. To znamená, veď viete, poľnohospodárstvo s čistou úrodnosťou. Mali by sme pestovať úrodnosť. A ó áno - získame aj potraviny. Pretože musíme pestovať kapacitu tejto planéty na vytvorenie mnohých ďalších príležitostí pre život. A skutočne, to je presne to, čo ostatné organizmy robia tiež. Vo všeobecnosti to robia celé ekosystémy: Vytvárajú stále viac príležitostí pre život. Naše poľnohospodárstvo urobilo opak. Takže poľnohospodárstvo založené na tom, ako préria vytvára pôdu, farmárčenie založené na tom, že pôvodné stádo kopytníkov vlastne zlepší zdravie celej farmy, dokonca čistenie odpadových vôd vychádzajúce z toho, ako močiar nielenže prečistí vodu, ale aj zabezpečí neskutočne vysokú produktivitu.

Toto je jednoduchý náčrt úloh dizajnu. Teda vyzerá jednoducho, lebo systém to za 3,8 miliárd rokov vyriešil. Čiže tie organizmy, ktoré nedokázali prísť na to, ako vylepšiť a spríjemniť ich prostredie, nie sú medzi nami, aby nám o tom porozprávali. Toto je dvanásty bod. Život - a to je tajomstvo úspechu; ten zázračný trik - život vytvára podmienky prospešné preň. Vytvára pôdu, čistí vzduch, vodu, namiešava kokteil plynov, ktoré vy a ja potrebujeme k životu. A robí to uprostred nádhernej predohry a spĺňania ich potrieb. Takže sa to vzájomne nevylučuje. Musíme nájsť spôsob, ako zabezpečiť naše potreby a zároveň urobiť z tohto miesta raj na zemi.

CA: Janine, veľmi pekne vám ďakujeme. (Potlesk)