索爾.葛瑞芬 談日常發明

好，我是誰。 當他們問我「你是做什麼的?」，我通常會這樣回應 我說:「我是做硬體的。」 因為這樣很方便地涵括了我做的每一個東西。 而且，我最近在一個矽谷會議上就是這樣隨意地跟一個風險資本家說的。 他則回答:「好奇怪。」

笑聲

我當時真的有些傻住了。 我當時真該說點聰明的。 現在我有一些時間去想想 我應該這麼說: 如果我們看未來的一百年， 而我們在過去那幾天看到了這些問題， 大部分這些重大議題，例如: 潔淨的飲水，潔淨的能源， 這兩者在某種程度上是可以相互替換的， 且是更乾淨，更有功能的材料， 他們對我來說都是硬體的問題。 這不代表我們應該忽視軟體， 或資訊或計算。 這事實上就是我接著要講的。

所以，這演講是關於我們如何做東西， 以及我們將來有那些製造東西的新方法。 現在，如果你是演講者，TED會寄給你一堆郵件 要你去做這個做那個，要你填一大堆表格 而事實上你並不知道他們將如何描述你 我剛剛才想到他們將把我描述成未來學家。 談到未來學家這個詞我總是感到緊張 由於未來是不可預測的，所以你似乎註定失敗。 關於這個我和我聰明的同事們都一起笑了， 接著說:「如果我必須談論未來，那未來是什麼?」 我的同事George Homsey，一個很聰明的傢伙，他說:「未來很美好的 比你想像的還要更美好。 我們將給在你腸子內的細菌重新排列 我們將讓你的大便聞起來像薄荷。」

（笑聲）

你們可能覺得那真的非常瘋狂 但是有一些神奇的新發明 使得那樣的事可能成真。 這不是我的作品，是我在MIT的好朋友的作品。 這叫標準生物零件組。 這是由Drew Endy和Tom Knight主導的， 還有一些其他非常非常優秀的人也參加。 基本上，他們所做的是把生物學看做是一個可程式化的系統。 把蛋白質想成是個副程式 你可以把一些副程式組合成一個可執行的程式。 現在，這變成一個相當有趣的想法。 這是一個狀態圖。它是一部很簡單的電腦。

這是個雙位元的計算器。 或從計算的角度來說，相當是兩個燈的開關。 這是在一個生物設計競賽中 由一群瑞士的學生製成的。 在去年相同比賽的結果中 德州大學的學生給細菌寫入程式 使得細菌可以感應燈光並且可以開燈和關燈。 這在某程度上相當有趣 將if then for的陳述句導入材料中、結構中 將會是一個很有趣的趨勢。 因為我們以前所生活的世界是一個模糊的世界， 先有功能後有形態，但我相信我成長在一個 像你昨天聽到Neil Gershenfeld描述的世界。 我在一個和他有關的實驗室，在那裡 是一個用資訊來定義形態和功能的世界。

我花了六年的時間來想 但要現在給你們看藝術的力量如何發揮在科學上。 這是我畫的一部漫畫。它們叫做"好圖" 我和一個叫做Nick Dragotta的優秀漫畫家工作。 我在MIT待了六年， 必須用很多篇幅來描述我那時做的事 但他只用一頁漫畫就夠了。Tucker是我們的靈感來源。 他是一個很有趣的小孩，還有他姊姊Celine 他在這裡做的事， 是去觀察在他碗裡的燕麥圈自行組合的過程。 事實上你可以透過寫程式來控制物品自行組合的過程 於是他從沾巧克力的燕麥圈開始做 改變其耐水性及抗水性。 理論上，只要你的程式夠完整 你可以做出很有趣的東西 還有很複雜的結構。 在這裡，他做出可自行複製複雜的三維結構。 我思考很久的正是這個， 因為這是我們目前做東西的方法。 這是一個矽晶片，而本質上， 是數層二維的東西堆積起來。 大部分的人認爲重要的特徵為 厚度是65奈米。

右邊是一個放射蟲 它是一種在海洋中大量存在的單細胞生物。 而它的直徑為20奈米， 是個複雜的三維結構。 如果我們知道如何以這種方式製造 我們還可以用電腦製造很多其他的東西。 生物的奧秘在於，製造的時候有精細的計算。 這邊這個小東西是聚合酶， 本質上是一部專門複製DNA的超級電腦。 而核醣體是另一部小型電腦 可幫助蛋白質的合成。 我常常在想 在某方面來說用生物材料來建造是很棒的， 但我們能夠做類似的事情嗎? 我們可以有自我複製的行為嗎? 我們可以有複雜三維結構的自我合成嗎? 而且是在非生物的系統裡? 因為在非生物系統裡有很好的優勢 例如，更高速的半導體等等。

所以這就是我的工作， 研究如何去建立一個可以自行複製的系統。 這有點像是巴貝奇最初設計的計算機 這些是小型的機械電腦， 這是五狀態的狀態機， 有三個並排的電燈開關， 在中性狀態下，他們不會自然接合。 但假如我做了一串這樣的東西，一個位元字串 他們就能自行複製。 我們以白、藍、藍、白開始， 他們經過編碼，之後就可以自行複製。從一到二， 再從二到三， 所以就得到了這樣的複製系統。 這最初是由Lionel Penrose發現的， 也就是Roger Penrose的父親。 他在六零年代做了很多這樣的東西， 但他很多關於邏輯的理論並沒有被重視 現在因為有了數位計算機革命，這理論又有可能發光發熱。

現在我要給大家看的是不經過人工干預且全自動的自行複製過程。 輸入的開始狀態是 綠色，接著是綠、黃、黃、綠。 我們把它放在桌上的冰球遊戲上。 很多科學家都愛玩這遊戲。

（笑聲）

如果你看太久你會感到頭昏， 但你實際上看到的是原來字串的複製， 這都是以零件集裏面出來的。 到此，我們看到了位元字串的自行複製。 所以，為何你會想要複製位元字串? 因為生物有個模仿特性， 你拿一個很容易自行複製的線性字串， 就可以將它折疊成複雜的三維結構。 所以我想，用工程師的想法: 我們能夠用非生物的材料來建造一個機械系統 而且能執行同樣的過程嗎?

我現在要給你們看的是我們能夠做一個二維形狀 圖上的B--它是由一串的零件 依照極簡單的規則組合起來的。 而我們之所以要用極簡單的規則 和前一代極簡單的狀態機， 是因為我們不需用數位邏輯來計算。 而借此我們可以建構規模比微型晶片更小的東西。 所以你可以用這些微小零件來組合。

Neil Gershenfeld 在星期三展示這影片給你們看過了， 但我要讓你們再看一遍。 這是有色的瓷磚的序列。 每一種不同的顏色有不同的磁極， 這序列獨特地說明了接下來要出現的結構。 假如你們懂一點圖形理論的話， 可以看看這裡，你會感到很舒服， 因為它還能演化為任意的三維結構， 事實上我可以拿一條狗來，切開來 然後將它重組成一個線性的長串， 然後它會從序列折疊。 我還能將三維的物體定義成一串字元。 當你用不同的角度去看這世界， 這些事很會變得很有趣。 宇宙是一台編輯器。 於是我在想，那些給實體宇宙執行的 程式是什麼? 我們如何能將材料與結構的問題 變成資訊和計算的問題? 不只是把微小的控制器連接到終端， 而是把結構和機制當成是運算的邏輯，是一部電腦。

完全了解這哲學後， 我開始以不同的角度去看待很多問題。 將宇宙視為一個電腦， 你可以把一滴水 看成為執行計算的結果。 你設定一些臨界條件，像重力， 表面張力，濃密度等而你按壓執行鍵， 很神奇地，宇宙就幫你製造一個完美的球鏡。 所以，這個可以應用到一些問題， 例如，在這世界有五到十億的人， 無法取得便宜的眼鏡。 你可以製造一個機器 以極快的速度且在任何地點做出人們需要的鏡片嗎? 在這一台機器上你要去設定它的臨界條件， 如果它是圓的，你可以做成球形鏡片 如果它是橢圓的，你可以做出一個散光鏡片。 之後把薄膜放在上面，你還可以施加壓力， 這一部分就需要另外的程式。 事實上只要有兩個輸入： 臨界條件的形狀和壓力， 就可以定義出無限種可能的鏡片， 可涵蓋人類全部的反射缺限， 從負十二和正八的屈光度， 而後將其澆灌到一個單體上。 我現在來學Julia Childs (著名法國菜廚師) 這是三分鐘的紫外綫。 再換薄膜的另一面受壓， 加熱好了後，敲一敲，給他打出來。 我看過這段影片，但我不知道結果會不會成功

（笑聲）

你把它翻轉過來，這是一部老片了， 在新的設計裏，事實上兩面表面都是有彈性的， 現在重點來了。 這鏡片作好了，把它拿出來， 這會是明年的Yves Klein，鏡片型的作品， 你可以看到它有一個很小的負二屈光度。 當我以側面旋轉的時倏，你會看到有一個圓柱形 這也是預先程式設計就有考慮到的， 可以將系統的物理特性設計好。 這種將結構視為計算、 還有將結構視為資訊的想法可帶出其他的東西，像這個。

這是我在SQUID的朋友做的， 叫電子繩。 談到繩子你會想到很複雜的纖維結構 當不受到外力的時候它是一種結構。 在不同的外力下會有不同的結構。你可以利用這個特性， 加上一小量的 導電纖維使它變成一個感應器。 所以這是一個能感應外力的繩子 在繩子的各個點上都能感應。 想想這世界的物理特性， 把材料當成電腦， 你可以開始做類似這樣的東西。

現在我將轉換到這個圖。 我將要概略地介紹幾種 我正在思考的這類東西。 我現在很感興趣的一點是 利用這種將宇宙視為電腦的觀點， 我們如何製造一般的東西， 還有我們如何分享我們製造東西的方法和過程， 能否像分享開放性硬體一樣簡單? 這裏很多的演講支持 讓很多人一起看問題、 分享資訊和一同工作所帶來的好處。 作為一個人我們都是在線性的時間裡移動的， 除非Lisa Randall 能改變這個事實 不然我們會一直以線性的時間移動。 這意味著，做任何事、任何東西， 你都會產生一連串的步驟， Lego 在1970年代看到了這一點， 並以最優雅的方式展現這一點。 他們能展示如何以序列的方式製造東西。 我想我們如何能概化 做所有東西的方式， 你最後就會變成這樣的傢伙（Linux系統），是不是? 我想這個可以應用在很多概念。

Cameron Sinclair 昨天說， “我如何能讓每個人一起合作設計 為全球的人們提供住宅?” 如果你看過Amy Smith的演講， 她談到如何讓MIT的學生 去幫助海地居民重建社區。 我想我們須重新定義和思考， 我們如何定義結構和材料和組合東西， 我們可以因此分享這些資訊 如何以更深層的方式去做這些東西 利用其他人的已有基礎來製造。 該如何做，很多的細節我不是很清楚， 但現在很多人積極地在思考這件事。

所以這會帶來更多的問題， 像，這是編輯器還是副程式? 等等這類有趣的事。 也許我講得太抽象了， 但讓我們回到剛才那幅漫畫 這樣一種不同的宇宙觀 我想未來會相當盛行 在生物科技或材料組合上。聽到Bill Joy的演講是很棒的。 他們開始投資材料科學 但這些在材料科學中是新的。 我們如何將真實資訊和結構變成新觀念 並以不同的角度看這世界? 那將不會是定義宇宙的電腦的二元程式碼 而是一種類比電腦。 這絕對是一種有趣的新世界觀。

我講得有些離題了。但聽起來就像是這樣。 我還有幾分鐘可供提問， 介紹我的時候，他們說我在做一些極端的東西 這一點我必須解釋一下。 也許我該用這短片來解釋一下。

這是一個三千平方英尺的風箏 也是一個可以吸取能量的最小表面。 還是回到剛才講的 以新的方式來看宇宙。 這是由Dave Kulp設計的風箏。 為何你要一個這麼大的風箏? 簡直跟你家的面積一樣大。 只有這樣你才能很快地拉動一條船。 我也在研究這個 跟一些朋友在做。 這是另外一種 如果我用更抽象的語言來說的話 這是一種用宇宙物理來定義的結構。 你可以把它掛起來，像被單一樣 但經過這些物理特性的計算 你得到空氣動力的結構。 你幾乎可以加倍你船的速度 用像這樣的系統。這是未來一個很有趣的方向。

（掌聲）