I was one of those kids that, every time I got in the car, I basically had to roll down the window. It was usually too hot, too stuffy or just too smelly, and my father would not let us use the air conditioner. He said that it would overheat the engine. And you might remember, some of you, how the cars were back then, and it was a common problem of overheating. But it was also the signal that capped the use, or overuse, of energy-consuming devices.
Я была одним из тех детей, которые, оказавшись в машине, сразу же открывали окно. Обычно [в машине] было слишком жарко, слишком душно или слишком пахло, а мой отец не разрешал нам включать кондиционер. Он говорил, что от этого мотор перегреется. Возможно, вы помните, какими были в то время машины: перегрев был обычной проблемой. Но это также было сигналом к тому, что нужно ограничивать использование, или чрезмерное использование, энергопотребляющих устройств.
Things have changed now. We have cars that we take across country. We blast the air conditioning the entire way, and we never experience overheating. So there's no more signal for us to tell us to stop.
Теперь всё изменилось. На машине можно объехать всю страну. Всю дорогу кондиционер обдувает нас, и при этом перегрева больше нет. Поэтому нет больше сигнала, призывающего нас остановиться.
Great, right? Well, we have similar problems in buildings. In the past, before air conditioning, we had thick walls. The thick walls are great for insulation. It keeps the interior very cool during the summertime, and warm during the wintertime, and the small windows were also very good because it limited the amount of temperature transfer between the interior and exterior. Then in about the 1930s, with the advent of plate glass, rolled steel and mass production, we were able to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views, and with that came the irreversible reliance on mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces. Over time, the buildings got taller and bigger, our engineering even better, so that the mechanical systems were massive. They require a huge amount of energy. They give off a lot of heat into the atmosphere, and for some of you may understand the heat island effect in cities, where the urban areas are much more warm than the adjacent rural areas, but we also have problems that, when we lose power, we can't open a window here, and so the buildings are uninhabitable and have to be made vacant until that air conditioning system can start up again. Even worse, with our intention of trying to make buildings move towards a net-zero energy state, we can't do it just by making mechanical systems more and more efficient. We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
Здорово? Подобные проблемы есть и со зданиями. В прошлом, ещё до изобретения кондиционеров, [у зданий] были толстые стены. Толстые стены — это прекрасная изоляция. Они поддерживают в помещении прохладу летом и тепло зимой. Ещё раньше были маленькие окна, что тоже было хорошо, потому что ограничивало теплообмен между помещением и окружающей средой. Где-то в 1930-х гг., с появлением листового стекла, прокатной стали и массового производства, мы смогли делать окна от пола до потолка с неограниченным обзором, и тогда нам пришлось безвозвратно перейти к механическому кондиционированию для охлаждения нагретых солнцем пространств. Со временем, здания становились всё выше и больше, а наше инженерно-строительное искусство — всё лучше, так что механические системы были массивными. Они требовали огромного количества энергии и выделяли много тепла в атмосферу. Некоторые из вас понимают эффект локального перегрева в городах, когда в городских районах гораздо теплее, чем в близлежащей сельской местности. Ещё существует такая проблема: когда отключают электроэнергию, мы не можем открыть окно, поэтому здания остаются непригодными для жилья и свободными до тех пор, пока система кондиционирования воздуха опять не заработает. Ещё хуже, мы не сможем достигнуть нашего намерения сделать здания ближе к состоянию с нулевой энергией только лишь путём создания более эффективных механических систем. Нам нужно искать чего-то другого, а мы зациклились на одном.
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us out of this hole that we've dug? If we look at biology, and many of you probably don't know, I was a biology major before I went into architecture, the human skin is the organ that naturally regulates the temperature in the body, and it's a fantastic thing. That's the first line of defense for the body. It has pores, it has sweat glands, it has all these things that work together very dynamically and very efficiently, and so what I propose is that our building skins should be more similar to human skin, and by doing so can be much more dynamic, responsive and differentiated, depending on where it is.
Так что же нужно сделать? Как нам вытащить себя и выбраться из этой ямы, которую мы сами и выкопали? Если обратиться к биологии — а многие из вас вероятно не знают, что я специализировалась на биологии до того, как стала заниматься архитектурой, — человеческая кожа является органом, который естественным образом регулирует температуру тела, и это поистине фантастично. Это первая линия защиты тела. У неё есть поры, потовые железы и все эти приспособления, которые работают вместе очень динамично и весьма эффективно, так что я предлагаю сделать оболочку наших зданий более похожей на человеческую кожу, что позволит оболочке быть более динамичной, быстрее реагировать на изменения и меняться в зависимости от того, где она расположена.
And this gets me back to my research. What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that. I presently, or currently, work with smart materials, and a smart thermo-bimetal. First of all, I guess we call it smart because it requires no controls and it requires no energy, and that's a very big deal for architecture. What it is, it's a lamination of two different metals together. You can see that here by the different reflection on this side. And because it has two different coefficients of expansion, when heated, one side will expand faster than the other and result in a curling action. So in early prototypes I built these surfaces to try to see how the curl would react to temperature and possibly allow air to ventilate through the system, and in other prototypes did surfaces where the multiplicity of having these strips together can try to make bigger movement happen when also heated, and currently have this installation at the Materials & Applications gallery in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it. It's called "Bloom," and the surface is made completely out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy that does two things. One, it's a sun-shading device, so that when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through, and in other areas, it's a ventilating system, so that hot, trapped air underneath can actually move through and out when necessary.
Это возвращает меня к моему исследованию. Первым делом я предложила присмотреться к другому материалу. В настоящее время я работаю с умными материалами, умным термо-биметаллом. Во-первых, я считаю его умным, потому что он не требует контроля и не потребляет энергию, а это немаловажно в архитектуре. Что это? Это многослойный материал из двух различных металлов. Это видно из различных отражений на сторонах. А так как у него два различных коэффициента расширения, то при нагревании одна сторона расширяется быстрее, чем другая, и в результате получается закручивающееся движение. В ранних прототипах я строила эти поверхности, чтобы попытаться увидеть, как это закручивание будет реагировать на температуру и, возможно, позволит воздуху проходить через систему. В других прототипах я делала поверхности, где множественность этих полосок может привести к ещё большему движению при нагревании. Сейчас эта инсталляция находится в галерее Материалов и Практических приложений в Сильвер-Лейк, совсем рядом. Она будет там до августа, так что можете посмотреть, если хотите. Она называется «Цветок», и её поверхность полностью сделана из термо-биметалла; её предназначение — этот навес, который делает две вещи. Во-первых, это светозащитное устройство, так что при нагревании поверхности солнцем оно ограничивает количество проходящих солнечных лучей, а в других областях — это система вентиляции, так что горячий воздух, захваченный внизу устройства, может проходить и выходить наружу при необходимости.
You can see here in this time-lapse video that the sun, as it moves across the surface, as well as the shade, each of the tiles moves individually. Keep in mind, with the digital technology that we have today, this thing was made out of about 14,000 pieces and there's no two pieces alike at all. Every single one is different. And the great thing with that is the fact that we can calibrate each one to be very, very specific to its location, to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
При замедленной съёмке видно, что по мере движения солнца по поверхности, а также по навесу, каждая из составляющих движется индивидуально. Учтите, что при современном уровне цифровых технологий эта штука была сделана из 14 000 кусочков, и среди них нет двух одинаковых. Каждый индивидуален. И самое замечательное в этом — тот факт, что мы можем отрегулировать каждую часть так, чтобы она конкретно соответствовала своему местоположению, углу солнца, а также тому, как закручивается это устройство.
So this kind of proof of concept project has a lot of implications to actual future application in architecture, and in this case, here you see a house, that's for a developer in China, and it's actually a four-story glass box. It's still with that glass box because we still want that visual access, but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer, it's a screen that goes around it, and that layer can actually open and close as that sun moves around on that surface. In addition to that, it can also screen areas for privacy, so that it can differentiate from some of the public areas in the space during different times of day. And what it basically implies is that, in houses now, we don't need drapes or shutters or blinds anymore because we can sheath the building with these things, as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
Эта попытка проекта имеет множество последствий для будущего воплощения в архитектуре, а в данном случае вы видите дом, это для застройщика из Китая, и по сути — это четырёхэтажная стеклянная коробка. Стеклянная коробка по-прежнему там, нам это нужно для наглядности, но теперь она покрыта этим слоем термо-биметалла; это экран, который покрывает полностью, и этот слой может открываться и закрываться по мере движения солнца по его поверхности. Дополнительно, он может также закрывать различные зоны, разделяя общественные и частные в течение разного времени дня. Это подразумевает, что нам больше не нужны в домах занавески, жалюзи или шторы, потому что мы можем покрыть здание этим [устройством], а также контролировать степень кондиционирования воздуха, которая нам нужна внутри здания.
I'm also looking at trying to develop some building components for the market, and so here you see a pretty typical double-glazed window panel, and in that panel, between those two pieces of glass, that double-glazing, I'm trying to work on making a thermo-bimetal pattern system so that when the sun hits that outside layer and heats that interior cavity, that thermo-bimetal will begin to curl, and what actually will happen then is it'll start to block out the sun in certain areas of the building, and totally, if necessary. And so you can imagine, even in this application, that in a high-rise building where the panel systems go from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface could be differentiated at different times of day depending on how that sun moves across and hits that surface.
Ещё я пытаюсь разработать строительные компоненты для рынка. Здесь вы видите типичную оконную панель с двойным остеклением, и в этой панели, между двумя листами стекла, этим двойным остеклением, я работаю над созданием системы термо-биметалла, так что когда солнце нагревает наружный слой и эту внутреннюю полость, то термо-биметалл начнёт закручиваться и блокировать солнце в определённых зонах здания, или во всем [здании], при необходимости. Можете представить, что даже в данном применении, в небоскрёбе, где панельные системы расположены от этажа до этажа, вплоть до 30, 40 этажа, всю поверхность можно различить в различное время дня, в зависимости от того, как движется солнце по поверхности и нагревает её.
And these are some later studies that I'm working on right now that are on the boards, where you can see, in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually smaller pieces of thermometal, and it's actually going to, we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
А это — самые последние исследования, над которыми я работаю прямо сейчас. Вот они на панелях, можете видеть, в нижнем правом углу, красные, это небольшие кусочки термометалла, и мы пытаемся сделать так, чтобы они двигались как маленькие жгутики или реснички.
This last project is also of components. The influence -- and if you have noticed, one of my spheres of influence is biology -- is from a grasshopper. And grasshoppers have a different kind of breathing system. They breathe through holes in their sides called spiracles, and they bring the air through and it moves through their system to cool them down, and so in this project, I'm trying to look at how we can consider that in architecture too, how we can bring air through holes in the sides of a building. And so you see here some early studies of blocks, where those holes are actually coming through, and this is before the thermo-bimetal is applied, and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows. On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal is flat so it will constrict air from passing through the blocks, and on the right, the thermo-bimetal curls and allows that air to pass through, so those are two different components that I'm working on, and again, it's a completely different thing, because you can imagine that air could potentially be coming through the walls instead of opening windows.
Это последний проект также состоит из компонентов. Здесь влияние оказал — если вы заметили, одной из моих сфер влияния является биология — кузнечик. У кузнечиков другой тип дыхательной системы. Они дышат через дырочки на сторонах дыхальцев, они вбирают воздух, и он движется по их системе, чтобы охладить её. В этом проекте я пытаюсь понять, как можно применить это в архитектуре, как можно вбирать воздух через дырочки в сторонах здания. Здесь вы можете видеть некоторые из ранних моделей блоков, где дырочки проходят насквозь, это ещё до применения термо-биметалла, а это — после применения биметалла. Извините, это довольно тяжело рассмотреть, но на поверхности видно эти красные стрелочки. Слева показано состояние, когда холодно, и термо-биметалл лежит плотно, чтобы ограничить доступ воздуха в блоки, а справа термо-биметалл закручивается и позволяет воздуху проходить внутрь, и это два различных компонента, над которыми я сейчас работаю; и, опять-таки, это совершенно другая вещь, потому что можно представить, что воздух может проходить сквозь стены, а не через открытые окна.
So I want to leave you with one last impression about the project, or this kind of work and using smart materials. When you're tired of opening and closing those blinds day after day, when you're on vacation and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls, or when there's a power outage, and you have no electricity to rely on, these thermo-bimetals will still be working tirelessly, efficiently and endlessly. Thank you. (Applause) (Applause)
Напоследок хочу оставить вам впечатление о проекте, этом типе работы и применении умных материалов. Когда вы устали постоянно открывать и закрывать шторы, когда вы на каникулах, а на выходных нет никого, кто бы включал и выключал управление, или когда произошло отключение электроэнергии, а у вас нет других источников, то эти термо-биметаллы будут трудиться без отдыха, эффективно и бесконечно. Благодарю. (Аплодисменты) (Аплодисменты)