Everything is covered in invisible ecosystems made of tiny lifeforms: bacteria, viruses and fungi. Our desks, our computers, our pencils, our buildings all harbor resident microbial landscapes. As we design these things, we could be thinking about designing these invisible worlds, and also thinking about how they interact with our personal ecosystems.
Mọi vật đều được bao bọc bởi một hệ sinh thái vô hình tạo bởi các vật sống tí hon: vi khuẩn, vi rút, và nấm. Bàn học, máy vi tính, bút chì, các tòa nhà tất cả đều là nơi thường trú của vi sinh vật. Khi chúng ta thiết kế những vật này, chúng ta có thể nghĩ về việc chế tạo những thế giới vô hình đó và nghĩ đến chúng tương tác như thế nào với hê sinh thái của chính bản thân chúng ta.
Our bodies are home to trillions of microbes, and these creatures define who we are. The microbes in your gut can influence your weight and your moods. The microbes on your skin can help boost your immune system. The microbes in your mouth can freshen your breath, or not, and the key thing is that our personal ecosystems interact with ecosystems on everything we touch. So, for example, when you touch a pencil, microbial exchange happens.
Cơ thể chúng ta là nơi trú ẩn của hàng tỷ tỷ vi sinh vật, và những sinh vật này quyết định chúng ta là ai. Vi sinh vật trong ruột có thể ảnh hưởng tới trọng lượng và tâm trạng của bạn Vi sinh vật trên da bạn có thể giúp tăng cường hệ miễn dịch. Vi sinh vật trong miệng bạn có thể làm hơi thở thơm mát, hoặc không, và điều thiết yếu đó là hệ sinh thái của riêng chúng ta tương tác với hệ sinh thái trên mọi thứ chúng ta chạm đến. Ví dụ, khi bạn chạm vào chiếc bút chì, sự trao đổi vi sinh diễn ra.
If we can design the invisible ecosystems in our surroundings, this opens a path to influencing our health in unprecedented ways.
Nếu chúng ta có thể thiết kế những hệ vi sinh vô hình xung quanh, điều này sẽ mở ra một hướng ảnh hưởng tới sức khỏe của chúng ta theo một cách chưa từng có.
I get asked all of the time from people, "Is it possible to really design microbial ecosystems?" And I believe the answer is yes. I think we're doing it right now, but we're doing it unconsciously. I'm going to share data with you from one aspect of my research focused on architecture that demonstrates how, through both conscious and unconscious design, we're impacting these invisible worlds.
Mọi người vẫn thường hỏi tôi, "Liệu thực sự chúng ta có thể thiết kế hệ sinh thái vi sinh không?" Và tôi tin rằng câu trả lời là "Được." Tôi nghĩ chúng ta đang thực hiện điều đó, nhưng thực hiện một cách vô thức. Tôi sẽ chia sẻ với các bạn một vài số liệu từ một phần nghiên cứu của mình tập trung vào kiến trúc cho thấy được cách mà chúng ta, thông qua thiết kế cả cố ý và vô thức, đã tác động đến những thế giới vô hình này.
This is the Lillis Business Complex at the University of Oregon, and I worked with a team of architects and biologists to sample over 300 rooms in this building. We wanted to get something like a fossil record of the building, and to do this, we sampled dust. From the dust, we pulled out bacterial cells, broke them open, and compared their gene sequences. This means that people in my group were doing a lot of vacuuming during this project. This is a picture of Tim, who, right when I snapped this picture, reminded me, he said, "Jessica, the last lab group I worked in I was doing fieldwork in the Costa Rican rainforest, and things have changed dramatically for me."
Đây là Tổ hợp Thương Mại Lillis ở trường đại học Oregon, và tôi đã làm việc với một nhóm kiến trúc sư và nhà sinh học để lấy mẫu hơn 300 phòng trong tòa nhà này. Chúng tôi muốn có một cái gì đó giống như bản ghi chép hóa thạch của tòa nhà vậy, và để làm được điều này, chúng tôi lấy mẫu cát. Từ cát, chúng tôi lấy ra được các tế bào vi khuẩn, mở chúng ra, và so sánh chuỗi gen của chúng. Điều này có nghĩa là những người trong nhóm chúng tôi phải làm rất nhiều việc hút bụi trong dự án này. Đây là bức tranh của Tim, người đã nhắc tôi ngay khi tôi chụp bức ảnh này, rằng "Jessica, ở nhóm nghiên cứu cuối cùng mà tôi tham gia, tôi đã đi thực tế ở tận rừng nhiệt đới Costa Rican cơ đó, mọi việc thật thay đổi quá nhanh đối với tôi."
So I'm going to show you now first what we found in the offices, and we're going to look at the data through a visualization tool that I've been working on in partnership with Autodesk. The way that you look at this data is, first, look around the outside of the circle. You'll see broad bacterial groups, and if you look at the shape of this pink lobe, it tells you something about the relative abundance of each group. So at 12 o'clock, you'll see that offices have a lot of alphaproteobacteria, and at one o'clock you'll see that bacilli are relatively rare.
Và trước tiên tôi sẽ cho các bạn thấy điều chúng tôi tìm thấy ở các văn phòng, và chúng ta sẽ xem các số liệu thông qua một công cụ hiển thị mà tôi đã làm với Autodesk Để hiểu nhưng số liệu này, đầu tiên hay nhìn xung quanh bên ngoài vòng tròn. bạn sẽ thấy rất nhiều nhóm vi khuẩn, và nếu bạn nhìn vào hình dạng của thùy hồng này, nó nói cho bạn biết về sự phong phú của từng nhóm. Vào 12h trưa, bạn thấy các văn phòng có rất nhiều, vi khuẩn nhóm alphaproteobacteria (loại vi khuẩn thường thấy trong đất), và lúc 1h trưa nhóm khuẩn này tương đối hiếm.
Let's take a look at what's going on in different space types in this building. If you look inside the restrooms, they all have really similar ecosystems, and if you were to look inside the classrooms, those also have similar ecosystems. But if you look across these space types, you can see that they're fundamentally different from one another. I like to think of bathrooms like a tropical rainforest. I told Tim, "If you could just see the microbes, it's kind of like being in Costa Rica. Kind of." And I also like to think of offices as being a temperate grassland.
Vậy có gì ở những không gian khác nhau trong tòa nhà này. Nếu bạn nhìn vào bên trong nhà vệ sinh, chúng đều có các hệ sinh thái tương tự nhau, và nếu bạn nhìn vào bên trong các phòng học, chúng cũng có các hệ sinh thái tương tự nhau. Nhưng nếu bạn nhìn vào những loại không gian này, bạn sẽ thấy chúng cơ bản là khác nhau . Tôi thích nghĩ đến phòng tắm giống như một rừng rậm nhiệt đới. Tôi nói với Tim là: "Nếu anh có thể nhìn thấy đám vi sinh, nó sẽ giống như là đang ở Costa Rica vậy. Kiểu thế." Và tôi cũng thích nghĩ đến các văn phòng giống như vùng thảo nguyên ôn đới.
This perspective is a really powerful one for designers, because you can bring on principles of ecology, and a really important principle of ecology is dispersal, the way organisms move around. We know that microbes are dispersed around by people and by air. So the very first thing we wanted to do in this building was look at the air system. Mechanical engineers design air handling units to make sure that people are comfortable, that the air flow and temperature is just right. They do this using principles of physics and chemistry, but they could also be using biology. If you look at the microbes in one of the air handling units in this building, you'll see that they're all very similar to one another. And if you compare this to the microbes in a different air handling unit, you'll see that they're fundamentally different. The rooms in this building are like islands in an archipelago, and what that means is that mechanical engineers are like eco-engineers, and they have the ability to structure biomes in this building the way that they want to.
Cách nhìn này rất có ý nghĩa với các nhà thiết kế, bởi vì bạn có thể áp dụng các nguyên tắc của sinh thái học, và một nguyên tắc rất quan trọng đó là sự phân tán, cách mà các sinh vật di chuyển qua lại. Chúng ta biết rằng vi khuẩn phân tán thông qua con người và qua đường không khí. Do đó điều đầu tiên chúng ta cần làm trong tòa nhà này là nhìn vào hệ thoát khí Kĩ sư cơ học thiết kế các thiết bị xử lý không khí để đảm bảo con người cảm thấy thoải mái để dòng khí lưu chuyển và nhiệt độ vừa tầm. Họ làm như vậy bằng việc áp dụng các nguyên tắc vật lý và hóa học, và còn có cả sinh học nữa. Nếu bạn nhìn vào nhưng vi sinh ở một trong những thiết bị xử lý không khí trong tòa nhà này bạn sẽ thấy rằng chúng rất giống nhau. Và nếu bạn so sánh nó với nhưng vi sinh ở các thiết bị xử lý khác, bạn sẽ thấy chúng khác nhau cơ bản. Các căn phòng trong tòa nhà này giống như các đảo ở một quần đảo, và điều đó có nghĩa là các kĩ sư cơ khí giống như các kĩ sư sinh thái, và họ có khả năng xây dựng các hệ sinh vật trong tòa nhà này theo cách mà họ muốn
Another facet of how microbes get around is by people, and designers often cluster rooms together to facilitate interactions among people, or the sharing of ideas, like in labs and in offices. Given that microbes travel around with people, you might expect to see rooms that are close together have really similar biomes. And that is exactly what we found. If you look at classrooms right adjacent to one another, they have very similar ecosystems, but if you go to an office that is a farther walking distance away, the ecosystem is fundamentally different. And when I see the power that dispersal has on these biogeographic patterns, it makes me think that it's possible to tackle really challenging problems, like hospital-acquired infections. I believe this has got to be, in part, a building ecology problem.
Một cách khác mà các vi sinh di chuyển qua lại đó thông qua con người và các nhà thiết kế thường gom nhóm các phòng với nhau để tạo điều kiện cho sự tương tác giữa mọi người hoặc chia sẻ ý tưởng, giống như ở phòng thí nghiệm và văn phòng. Vì các vi sinh di chuyển qua lại với con người, bạn có thể nghĩ ngay rằng các phòng gần nhau thường có hệ sinh vật tương tự. Và đó quả là những gì chúng tôi tìm thấy. Nếu bạn nhìn vào các phòng học cạnh nhau chúng có hệ sinh thái rất giống nhau, nhưng nếu bạn đến một văn phòng ở rất xa hệ sinh thái của nó khác biệt một cách cơ bản. Và khi tôi thấy sức mạnh mà sự phân tán tác động lên những mô hình sinh địa chất này nó làm tôi nghĩ rằng chúng ta có thể chạm đến các vấn đề nan giải, ví dụ như sự lây nhiễm ở bệnh viện. Tôi tin rằng điều đó có liên quan phần nào đó đến vấn đề xây dựng hệ sinh thái.
All right, I'm going to tell you one more story about this building. I am collaborating with Charlie Brown. He's an architect, and Charlie is deeply concerned about global climate change. He's dedicated his life to sustainable design. When he met me and realized that it was possible for him to study in a quantitative way how his design choices impacted the ecology and biology of this building, he got really excited, because it added a new dimension to what he did. He went from thinking just about energy to also starting to think about human health. He helped design some of the air handling systems in this building and the way it was ventilated.
Giờ tôi sẽ kể cho các bạn nghe một câu chuyện khác về tòa nhà này. Tôi cộng tác với Charlie Brown. Anh ấy là một kiến trúc sư, và Charlie rất quan tâm đến sự thay đổi khí hậu toàn cầu. Anh ấy dành cuộc đời mình cho những thiết kế bền vững. Khi anh ấy gặp tôi và nhận ra rằng anh ấy hoàn toàn có thể nghiên cứu một cách định lượng về việc những lựa chọn thiết kế của anh đã ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sinh học của tòa nhà này thế nào, anh ấy đã rất hứng thú, bởi vì nó đưa đến một hướng mới đối với những gì anh đã làm. Anh chuyển từ việc chỉ nghĩ đến năng lượng sang việc tính đến cả sức khỏe con người nữa. Anh giúp thiết kế một số thiết bị xử lý không khí ở tòa nhà này và cách thông gió.
So what I'm first going to show you is air that we sampled outside of the building. What you're looking at is a signature of bacterial communities in the outdoor air, and how they vary over time. Next I'm going to show you what happened when we experimentally manipulated classrooms. We blocked them off at night so that they got no ventilation. A lot of buildings are operated this way, probably where you work, and companies do this to save money on their energy bill. What we found is that these rooms remained relatively stagnant until Saturday, when we opened the vents up again. When you walked into those rooms, they smelled really bad, and our data suggests that it had something to do with leaving behind the airborne bacterial soup from people the day before. Contrast this to rooms that were designed using a sustainable passive design strategy where air came in from the outside through louvers. In these rooms, the air tracked the outdoor air relatively well, and when Charlie saw this, he got really excited. He felt like he had made a good choice with the design process because it was both energy efficient and it washed away the building's resident microbial landscape.
Do đó điều mà tôi muốn cho các bạn thấy trước tiên đó là không khí mà chúng tôi lấy mẫu ở bên ngòai tòa nhà. Cái mà bạn đang nhìn thấy là dấu hiệu của các nhóm vi khuẩn ở trong không khí bên ngoài, và việc chúng thay đổi theo thời gian. Tiếp tôi sẽ cho các bạn thấy điều gì xảy ra khi chúng tôi thử kiểm soát các lớp học. Chúng tôi đóng cửa (các lớp học) vào ban đêm vì vậy không có sự thông gió nào cả. Có rất nhiều tòa nhà được vận hành theo cách này có thể là nơi bạn làm việc, và các công ty làm như vậy để tiết kiệm tiền cho hóa đơn năng lượng. Điều chúng tôi tìm thấy đó là nhưng phòng này tương đối ứ đọng cho đến thứ bảy, khi chúng tôi mở lại các lỗ thoát khí. Khi bạn bước vào phòng, mùi rất tệ, và số liệu của chúng tôi cho thấy rằng có gì đó liên quan đến việc để lại tạp khuẩn không khí hôm trước từ mọi người. Đối lập với những căn phòng được thiết kế với phương pháp bị động mà không khí thổi vào từ bên ngoài thông qua các mái hắt Thì ở những phòng này, không khí dẫn vào từ bên ngoài tương đối tốt, và khi Charlie nhìn thấy điều này, anh ấy rất hứng thú. Anh ấy cảm thấy mình đã có một sự lựa chọn sáng suốt trong quá trình thiết kế bởi vì nó vừa tiết kiệm năng lượng lại vừa có thể cuốn trôi đi nhưng vi khuẩn thường trú bên trong tòa nhà
The examples that I just gave you are about architecture, but they're relevant to the design of anything. Imagine designing with the kinds of microbes that we want in a plane or on a phone.
Những ví dụ mà tôi vừa đưa đến cho các bạn là về kiến trúc, nhưng chúng liên quan đến sự thiết kế bất kì cái gì Tưởng tượng về việc thiết kế với một loại khuẩn mà chúng ta muốn ở trên máy bay hoặc trên điện thoại.
There's a new microbe, I just discovered it. It's called BLIS, and it's been shown to both ward off pathogens and give you good breath. Wouldn't it be awesome if we all had BLIS on our phones?
Có một loại vi khuẩn mới, tôi vừa mới tìm ra. Gọi là BLIS, và nó được chứng minh rằng vừa có thể gạt đi mầm bệnh vừa có thể cho bạn một hơi thở thơm mát. Không phải là rất tuyệt sao nếu chúng ta đều có BLIS trên điện thoại?
A conscious approach to design, I'm calling it bioinformed design, and I think it's possible.
Một cách tiếp cận có chủ tâm tới thiết kế, tôi gọi đó là bioinformed design (thiết kế vận dụng kiến thức sinh học) và tôi nghĩ là điều đó có thể.
Thank you.
Cám ơn.
(Applause)
(Vỗ tay)