Сол Ґріффіт про повсякденні винаходи

Отже, хто я такий? Зазвичай, коли мене запитують: "Чим ти займаєшся?", я відповідаю: "Створюю апаратне забезпечення", бо це визначення охоплює все, чим я займаюсь. Нещодавно я так сказав інвестору на одному з офіційних заходів у Кремнієвій долині, на що він відповів: "Як дивно".

(Сміх)

І я просто-таки втратив дар мови. А мені дійсно варто було б сказати щось розумне. І тепер, коли я мав трошки більше часу на роздуми, я б сказав: "Ну, знаєте, якщо ми зазирнемо в майбутнє на 100 років уперед і подивимося на усі ці сучасні проблеми, то більшість важливих питань -- чиста вода, чиста енергія -- а вони до певної міри взаємопов'язані -- чистіші, більш функціональні матеріали -- здаватимуться проблемами апаратного забезпечення. Це не означає, що нам слід ігнорувати програмне забезпечення, інформацію чи обчислення". І саме про це я спробую сьогодні розповісти.

Я говоритиму про те, як ми створюємо речі і якими новими способами зможемо створювати речі в майбутньому. TED надсилає промовцям чимало спаму, типу "робіть так, робіть сяк", ви заповнюєте купу різних форм, і навіть не знаєте, як вас опишуть. Аж раптом промайнуло повідомлення, що мене збираються представити як футуриста. А мене завжди дратувало слово "футурист", бо в такому разі ви приречені на провал, адже передбачити майбутнє неможливо. Я посміявся над цим випадком зі своїми страшенно розумними колегами і сказав: "Гаразд, а якби мені довелося говорити про майбутнє, то яке воно?" І Джордж Гомсі, чудовий хлопець, сказав: "О, майбутнє -- дивовижне. Воно набагато незвичніше, ніж ти думаєш. Ми перепрограмуємо бактерії в твоєму кишечнику і змусимо твої екскременти пахнути м'ятою".

(Сміх)

Звучить трохи божевільно, але зараз відбуваються дивовижні речі, які уможливлять таке майбутнє. Отже, це робота не моя, а моїх добрих друзів із Массачусетського технологічного інституту. Це так званий реєстр стандартних біологічних часток. Його очолюють Дрю Енді та Том Найт і кілька інших дуже яскравих особистостей. Загалом, вони розглядають біологію як програмовану систему. Уявіть собі білки як підпрограми, які можна об'єднати, щоб виконати програму. Стає дійсно цікаво. Ось діаграма станів. Це надзвичайно простий комп'ютер.

Оце двохрозрядний лічильник. По суті, обчислювальний еквівалент двох вимикачів. Його створила група студентів у Цюриху на конкурс проектів у галузі біології. Під час торішнього конкурсу команда студентів із Техаського університету запрограмувала бактерії так, що вони можуть виявити світло і ввімкнути чи вимкнути його. Ідея варта увага, адже тепер можна виконувати вирази "якщо-то" в матеріалі, в структурі. Досить цікава тенденція, оскільки ми звикли жити в світі, де всі голосно заявляють, що форма слідує за функцією, але я думаю, що я виріс у світі -- ви вчора слухали промову Ніла Ґершенфельда, я працював з ним у лабораторії -- я виріс у такому світі, де інформація визначає форму та функцію.

Я розмірковував над цим шість років, і зараз покажу вам перевагу мистецтва над наукою -- ось, власне, один із моїх коміксів із серії "як це працює". Я співпрацюю із фантастичним ілюстратором на ім'я Нік Драґотта. Мені знадобилося шість років в МТІ і майже стільки ж сторінок, щоб описати те, чим я займаюсь, а в нього вийшла одна сторінка. Ось наша муза -- Такер. Цікавий маленький хлопчик -- і його сестра, Селін -- і зараз він уважно спостерігає самоорганізацію пластівців Чіріос (Cheerios) у своїй мисці. Самоорганізацію речей можна запрограмувати, тому він занурює краї у шоколад, змінюючи гідрофобність і гідрофільність. Теоретично, якщо успішно все запрограмувати, то можна зробити щось дійсно цікаве і створити дуже складну структуру. У цьому випадку він здійснив самовідтворення складної тривимірної структури. Саме над цим я довго думав, бо таким способом ми створюємо речі. Це кремнієва пластина -- по суті, просто ціла купа шарів двовимірного матеріалу, певного виду нашарування. Кажуть, що розмір елемента [нерозбірливо] близько 65 нанометрів.

Праворуч -- радіолярія, одноклітинний організм, який живе в океані. Його розмір -- приблизно 20 нанометрів, це складна тривимірна структура. Ми зробили б набагато більше з комп'ютерами та речами в цілому, якби знали, як створювати речі таким чином. Секрет біології полягає в тому, що вона виконує обчислення, коли щось створює. Ось ця крихітка -- полімераза, є, по суті, суперкомп'ютером, призначеним для реплікації ДНК. А оця рибосома -- це ще один маленький комп'ютер, який допомагає синтезувати білок. Я міркував собі, що це чудово працює в біологічних матеріалах, але чи під силу нам щось подібне? Чи зможемо ми домогтися поведінки самовідтворювального типу? Чи зможемо ми змусити складну тривимірну структуру автоматично складатися в неорганічних системах? Адже неорганічні системи мають певні переваги, як-от напівпровідники з вищою швидкістю і так далі.

Отож, я трохи розповів про те, як створити систему, яка автономно самовідтворюється. А це своєрідний реванш Беббіджа. Маленькі механічні комп'ютери. Автомати, які мають п'ять станів. Це три перемикачі світла. У нейтральному стані вони взагалі не зв'язуються. Проте якщо я зроблю з них рядок -- бітовий рядок -- вони зможуть відтворюватися. Ми почали з білого, блакитного, блакитного, білого. Воно кодується; зараз створить копію. З одного стане два, а потім з двох стане три. Виходить своєрідна система, яка відтворюється. Насправді, це заслуга Лайонела Пенроуза, батька відомого теоретичного фізика Роджера Пенроуза. Він провів велику роботу в 60-х. І хоча його логічна теорія припадала пилом, коли вибухнула цифрова комп'ютерна революція, зараз вона знову в центрі уваги.

Зараз я продемонструю автоматичне автономне самовідтворення. У відео ми відстежили вхідну стрічку: зелений, зелений, жовтий, жовтий, зелений. Ми відділили елементи на стіл для аерохокею. Як бачите, висока наука використовує столи для аерохокею.

(Сміх)

Якщо на них довго дивитися, то запаморочиться голова. Насправді перед вами копії заданої стрічки, які виходять із контейнера часток. Отож, ми отримали автономне відтворення бітових стрічок. Навіщо нам здалося відтворювати бітові стрічки? Виявляється, що біологія має один дуже цікавий мем, згідно з яким ви можете взяти лінійну стрічку, яку зручну копіювати, а потім скласти її в яку завгодно складну тривимірну структуру. Я намагався поглянути на це очима інженера: чи можна створити механічну систему з неорганічних матеріалів, яка б могла робити те саме?

Зараз я показую вам, що можна створити двовимірну форму -- літеру В -- зібрану зі стрічки компонентів, які дотримуються надзвичайно простих правил. Ми додержували надзвичайно простих правил тут і неймовірно простих автоматів у попередньому проекті для того, щоб довести, що для виконання обчислень не потрібна цифрова логіка. Таким чином ви здатні масштабувати речі, набагато менші за мікрочіпи. І використовувати їх як крихітні компоненти в процесі збирання.

Я знаю, що Ніл Ґершенфельд показував вам це відео в середу, але ми подивимося його знову. Ось розмальований ряд елементів. Різним кольорам відповідають різні магнітні полярності. Послідовність однозначно визначає, якою вийде структура. Той, хто знайомий із теорією графів, подивиться і впевниться, що таким же чином можна зробити довільну тривимірну структуру. Тепер я можу взяти собаку, розрізати його, а потім зібрати його так, як цю лінійну стрічку, яка складатиметься з послідовності. А зараз я можу визначити цей тривимірний об'єкт як послідовність бітів. Одним словом, світ виглядає досить цікаво, якщо подивитися на нього трохи по-іншому. Всесвіт -- це компілятор. І тому я думаю -- які програми програмують фізичний всесвіт? Як розглядати матеріали та структуру як задачі інформації та обчислень? Не тільки тоді, коли ви допасовуєте мікроконтролер до кінцевої точки, а маючи на увазі, що структура і механізм є логікою, є комп'ютерами.

Коли я з головою поринув у цю філософію, то почав по-іншому сприймати багато проблем. Якщо всесвіт -- це комп'ютер, то цю краплю води можна вважати наслідком обчислень. Ви встановлюєте декілька граничних умов, як-от гравітація, поверхневий натяг, щільність і так далі, а потім натискаєте "виконати", і -- о диво -- всесвіт створює ідеально круглу лінзу. Взагалі, йдеться про таку проблему: від півмільйона до мільйона людей у світі не мають змоги придбати дешеві окуляри. Чи можна створити апарат, який на місці виготовить лінзи за будь-яким рецептом? Треба визначити граничну умову для цього апарату. Якщо він круглий, ви робите сферичні лінзи. Якщо еліптичний, то астигматичні лінзи. Потім накладаєте на них мембрани і застосовуєте тиск -- тобто проводите додаткові дії. Задавши тільки дві вихідні умови -- форму граничної умови і тиск -- ви виготовите безліч лінз, які охоплюють цілий спектр аномалій рефракції, від мінус 12 до плюс 8 діоптрій, і до чотирьох діоптрій циліндричних лінз. Насамкінець, виливаєте мономер. Знаєте, я зараз як Джулія Чайлд. Три хвилини ультрафіолетового випромінювання. Далі ви змінюєте тиск на мембрану, щойно її приготували. Вигинаєте її. Я вже бачив це відео, але досі не знаю, чи воно добре закінчиться.

(Сміх)

Перевертаєте. Це дуже старе відео, з новими прототипами обидві поверхні гнучкі. Але суть зрозуміла. Коли ви закінчили з лінзою, то берете і виштовхуєте її. Вийшла форма окулярів від Ів Кляйн для наступного року. Як бачите, лінза зроблена за рецептом приблизно мінус дві діоптрії. Якщо я поверну її з цього боку, ви побачите, що вона циліндрична, і це було запрограмовано -- дослівно у фізиці системи. Такі роздуми над структурою як обчисленням і структурою як інформацією ведуть до інших проектів.

Наприклад, до "електронної мотузки", над якою зараз працюють мої колеги з лабораторії SQUID Labs. Уявіть собі мотузку. Вона має дуже складну структуру плетіння. Без навантаження це одна структура. З навантаженням -- зовсім інша. Скористаймося цим, додамо незначну кількість провідних волокон і зробимо мотузку давачем. Отже, тепер ця мотузка знає, яке навантаження на мотузці в будь-якій окремій точці мотузки. Просто розмірковуючи про фізику світу, про матеріали як про комп'ютери, ви можете взятися за щось подібне.

Зараз я плавно перейду сюди. І розповім вам при нагоді про те, над чим зараз думаю. Мене страшенно цікавить одна річ: якщо дійсно визнати, що всесвіт -- це комп'ютер, то як ми створюємо речі у дуже широкому розумінні? Як розповісти про те, як ми створюємо речі в широкому розумінні, так, як ми ділимося відкритим апаратним забезпеченням? Чимало промовців на цій сцені підтримують спільне обговорення проблем, поширення інформації та співпрацю. Людиною бути зручно, бо ми рухаємося в лінійному часі, і якщо тільки Ліза Рендалл цього не змінить, ми й надалі рухатимемось у лінійному часі. Хоч би що ви робили, хоч би що ви створювали, ви виконуєте послідовність кроків -- я думаю, Леґо в 70-х підтвердило цю думку без жодних зусиль. Нам показали, як створювати речі у певній послідовності. А тепер я міркую, як узагальнити спосіб, яким ми створюємо всі види речей, щоб покінчити з цими інструментами. Ідеться про багато ідей.

Учора Камерон Сінклер сказав: "Як мені змусити увесь світ співпрацювати над забезпеченням людства житлом?" Можливо, ви бачили Емі Сміт, яка радить, як залучити студентів з МТІ до роботи з громадами на Гаїті. Я вважаю, що нам слід переглянути та переосмислити визначення структури, матеріалів і процесу складання, щоб ми дійсно змогли успішно ділитися інформацією про те, як робити речі, і спільно поліпшувати вихідний код для структури. Я ще не знаю, як це зробити, але я постійно над цим думаю.

Виникають запитання: чи це компілятор? Чи це підпрограма? Всілякі цікаві думки. Може, я висловлююся занадто абстрактно, але це своєрідний -- повертаючись до персонажів із коміксу -- це своєрідний всесвіт або інший погляд на всесвіт, який у майбутньому стане панівним -- від біотехнологій до збірки матеріалів. Було приємно слухати Білла Джоя. У матеріалознавство вже інвестують, але це нові ідеї в галузі матеріалознавства. Як вкласти справжню інформацію і справжню структуру в нові ідеї і побачити світ по-іншому? І комп'ютери всесвіту визначатиме не бінарний код -- це своєрідний аналоговий комп'ютер. Безперечно, новий світогляд дуже цікавий.

Я зайшов надто далеко. Здається, у мене все. Кілька хвилин залишається на запитання, або я можу показати -- мені сказали, що я показав щось надзвичайне у вступі -- тому я напевно поясню, що я мав на увазі. І зроблю це на прикладі коротенького відео.

Це повітряний змій розміром 3,000 квадратних футів, який, як виявилося, є ще й мінімальною енергетичною поверхнею. Знову повернемося до краплі і подивимося на всесвіт по-новому. Цього повітряного змія спроектував хлопець на ім'я Дейв Калп. Навіщо здався повітряний змій розміром 3,000 квадратних футів? Цей повітряний змій за розміром як ваш будинок стане в пригоді для швидкого буксирування човнів. Я також долучився до цього проекту разом з кількома іншими хлопцями. Знову ж таки, подивімося на це з іншого боку. Якщо ми абстрагуємося, то побачимо, що ця структура визначена фізикою всесвіту. Можна просто повісити його як простирадло, але обчислення усієї фізики свідчать про аеродинамічну форму. Таким чином, можна подвоїти швидкість човна з такою системою як ця. Ще одна цікава перспектива на майбутнє.

(Оплески)