Два идентични купола, две радикално различни култури на проектиране. Единият е направен от хиляди метални части, а другият - от едно копринено влакно. Единият е синтетичен, а другият - органичен. Единият е наложен на околната среда, а другият я създава. Единият е проектиран за природата, а другият - от нея.
Two twin domes, two radically opposed design cultures. One is made of thousands of steel parts, the other of a single silk thread. One is synthetic, the other organic. One is imposed on the environment, the other creates it. One is designed for nature, the other is designed by her.
Микеланджело е казал, че когато наблюдава необработен мрамор, вижда фигури, които се опитват да излязат на бял свят. Длетото е било единственият инструмент на Микеланджело. Но живите организми не са издялкани с длето. Те растат. И дори в най-малките си единици на живот, клетките ни, ние носим информацията, необходима на всяка клетка да функционира и да се дели.
Michelangelo said that when he looked at raw marble, he saw a figure struggling to be free. The chisel was Michelangelo's only tool. But living things are not chiseled. They grow. And in our smallest units of life, our cells, we carry all the information that's required for every other cell to function and to replicate.
Инструментите също така имат последствия. Поне от Индустриалната революция насам светът на дизайна е доминиран от строгите условия на масовото производство. Поточните линии са диктували един свят, съставен от различни части, рамкиращ въображението на дизайнерите и архитектите, като им задава да мислят за предметите като за монтаж на отделни части с различни функции.
Tools also have consequences. At least since the Industrial Revolution, the world of design has been dominated by the rigors of manufacturing and mass production. Assembly lines have dictated a world made of parts, framing the imagination of designers and architects who have been trained to think about their objects as assemblies of discrete parts with distinct functions.
Но в природата никъде не се срещат хомогенни материали. Човешката кожа например. Кожата на лицето ни е тънка с широки пори. Кожата на гърба ни е по-дебела и с по-тесни пори. Първата играе ролята основно на филтър, а втората - на бариера, въпреки това говорим за една и съща кожа, не за отделни части с различна функция. Тя е система, която постепенно варира във функционалността чрез промяна на еластичността си. И така, това е разделен екран, показващ моите два отделни светогледа, раздвоението на всеки дизайнер и архитект, работещ днес, между длетото и гените, между машината и организма, между сглобяването и растежа, между Хенри Форд и Чарлз Дарвин. Тези два светогледа, моето ляво и моето дясно полукълбо, анализ и синтез, ще се показват на двата екрана зад мен. Моята работа, на най-просто ниво, е да събирам тези два свята, отдалечавайки се от сглобяването и приближавайки се до растежа.
But you don't find homogenous material assemblies in nature. Take human skin, for example. Our facial skins are thin with large pores. Our back skins are thicker, with small pores. One acts mainly as filter, the other mainly as barrier, and yet it's the same skin: no parts, no assemblies. It's a system that gradually varies its functionality by varying elasticity. So here this is a split screen to represent my split world view, the split personality of every designer and architect operating today between the chisel and the gene, between machine and organism, between assembly and growth, between Henry Ford and Charles Darwin. These two worldviews, my left brain and right brain, analysis and synthesis, will play out on the two screens behind me. My work, at its simplest level, is about uniting these two worldviews, moving away from assembly and closer into growth.
Сигурно се питате: "Защо сега?" Защо това не беше възможно преди 10 или дори преди 5 години? Живеем в специално време в историята, необичайно време, в което общото влияние на четири области дава на дизайнерите достъп до инструменти, до които никога не сме се докосвали. Тези области са изчислителен дизайн, позволяващ ни да проектираме сложни форми с помощта на прости изчисления; добавъчно производство, позволяващо ни да произведем части, като добавяме, вместо да отнемаме материал; изграждане на материали, чрез което проектираме поведението на материалите във висока резолюция; и синтетична биология, позволяваща ни да изграждаме нови синтетични функционалности, добавяйки ДНК. Пресечната точка на тези четири области е мястото, където творим аз и моят екип. Моля, запознайте се с умовете и ръцете на моите студенти.
You're probably asking yourselves: Why now? Why was this not possible 10 or even five years ago? We live in a very special time in history, a rare time, a time when the confluence of four fields is giving designers access to tools we've never had access to before. These fields are computational design, allowing us to design complex forms with simple code; additive manufacturing, letting us produce parts by adding material rather than carving it out; materials engineering, which lets us design the behavior of materials in high resolution; and synthetic biology, enabling us to design new biological functionality by editing DNA. And at the intersection of these four fields, my team and I create. Please meet the minds and hands of my students.
Ние създаваме обекти, продукти, структури и инструменти в различни мащаби, от едромащабни, като тази роботизирана ръка с досег с диаметър от 25 метра, с моторизирана основа, която скоро ще може да принтира цели сгради, до нано-графики, съставени единствено от генетично създадени микроорганизми, които светят в тъмното. Тук сме претворили машрабията, архетип на древната арабска архитектура, и сме създали екран, в който всеки отвор е с уникален размер, за да оформя светлината и топлината, които минават през него.
We design objects and products and structures and tools across scales, from the large-scale, like this robotic arm with an 80-foot diameter reach with a vehicular base that will one day soon print entire buildings, to nanoscale graphics made entirely of genetically engineered microorganisms that glow in the dark. Here we've reimagined the mashrabiya, an archetype of ancient Arabic architecture, and created a screen where every aperture is uniquely sized to shape the form of light and heat moving through it.
В следващия ни проект, който изследва възможностите за създаване на пелерина и пола, това беше за модно ревю в Париж на Айрис ван Херпен, които са като втора кожа, направени от една част, фиксирани по контурите, но еластични около талията. Заедно с дългогодишния ми сътрудник в 3D принтирането, Стратасис, принтирахме тези 3D пелерина и пола без шевове между клетките, ще ви покажа още такива предмети. Тази каска съчетава твърди и меки материали в резолюция от 20 микрона. Това е резолюцията на човешкия косъм. А също и резолюцията на томографския скенер. Дизайнерите имат достъп до инструменти за анализ и синтез с толкова висока резолюция, че са способни да създават продукти, които пасват не само на формата на тялото, но имат и физиологията на нашата тъкан. След това проектирахме акустичен стол, стол, който на първо място е построен за удобство, но освен това абсорбира звука. Професор Картър, моят сътрудник, и аз се обърнахме към природата за вдъхновение и построявайки тази повърхност с неправилни форми, получихме шумо-абсорбираща материя. Принтирахме повърхността му от 44 различни качества, вариращи в твърдостта, прозрачността и цвета си, кореспондиращи на точките на натиск в човешкото тяло. Повърхността му, както е в природата, променя функционалността си, не чрез добавяне на друг материал или друга част, а чрез постоянни и деликатни промени в свойствата на материала.
In our next project, we explore the possibility of creating a cape and skirt -- this was for a Paris fashion show with Iris van Herpen -- like a second skin that are made of a single part, stiff at the contours, flexible around the waist. Together with my long-term 3D printing collaborator Stratasys, we 3D-printed this cape and skirt with no seams between the cells, and I'll show more objects like it. This helmet combines stiff and soft materials in 20-micron resolution. This is the resolution of a human hair. It's also the resolution of a CT scanner. That designers have access to such high-resolution analytic and synthetic tools, enables to design products that fit not only the shape of our bodies, but also the physiological makeup of our tissues. Next, we designed an acoustic chair, a chair that would be at once structural, comfortable and would also absorb sound. Professor Carter, my collaborator, and I turned to nature for inspiration, and by designing this irregular surface pattern, it becomes sound-absorbent. We printed its surface out of 44 different properties, varying in rigidity, opacity and color, corresponding to pressure points on the human body. Its surface, as in nature, varies its functionality not by adding another material or another assembly, but by continuously and delicately varying material property.
Но дали е идеална природата? Няма ли части и в природата? Не съм възпитана във вярващо еврейско семейство, но когато бях малка, баба ми ми разказваше истории от Еврейската Библия, една от които се запечата в съзнанието ми и предопредели важните за мен неща. По нейни думи: "На третия ден от Сътворението, Господ е рекъл Земята да произведе плодно дърво." За това първо плодно дърво не е имало разграничение между ствол, клони, листа и плодове. Цялото дърво е било един плод. Вместо това, земята е отгледала дървета, които имат кора и стволове, и цветчета. Земята ражда свят, съставен от части. Често се питам: "Какво щеше да представлява дизайнът, ако обектите нямаха отделни части? Дали ще се върнем към по-добро състояние за творение?"
But is nature ideal? Are there no parts in nature? I wasn't raised in a religious Jewish home, but when I was young, my grandmother used to tell me stories from the Hebrew Bible, and one of them stuck with me and came to define much of what I care about. As she recounts: "On the third day of Creation, God commands the Earth to grow a fruit-bearing fruit tree." For this first fruit tree, there was to be no differentiation between trunk, branches, leaves and fruit. The whole tree was a fruit. Instead, the land grew trees that have bark and stems and flowers. The land created a world made of parts. I often ask myself, "What would design be like if objects were made of a single part? Would we return to a better state of creation?"
И така, потърсихме този библейски материал, материала на плодното дърво, и го намерихме. Вторият най-изобилстващ на планетата биополимер се нарича хитин, около 100 милиона тона от него се произвеждат всяка година от организми като скаридите, морските раци, скорпионите и пеперудите. Помислихме, че ако можем да настроим свойствата му, ще генерираме структури, които са мултифункционални и нямат съставни части. Това и направихме. Обадихме се на "Legal Seafood"...
So we looked for that biblical material, that fruit-bearing fruit tree kind of material, and we found it. The second-most abundant biopolymer on the planet is called chitin, and some 100 million tons of it are produced every year by organisms such as shrimps, crabs, scorpions and butterflies. We thought if we could tune its properties, we could generate structures that are multifunctional out of a single part. So that's what we did. We called Legal Seafood --
(Смях)
(Laughter)
и си поръчахме няколкo скаридени черупки, смелихме ги и произведохме паста от хитозан. Варирайки в концентрацията на химикалите, успяхме да постигнем широк спектър от свойства: от тъмен, твърд и матов до светъл, мек и прозрачен. За да принтираме структурите в по-голям мащаб, построихме роботизирана система за пресоване с множество дюзи. Роботът променя задаваните свойства на материалa в движение и създава структури с дължина близо 4 метра, съставени само от един материал, 100 процента рециклируем. Когато частите са готови, се оставят да изсъхнат и да намерят естествената си форма при контакта с въздуха. Така че защо все още конструираме с пластмаси? Въздушните балончета, които бяха биопродукт на процеса на принтиране, бяха използвани за съхранение на фотосинтезиращи микроорганизми, които са се появили на планетата ни преди 3,5 милиарда години, както научихме вчера. Със сътрудниците си от Харвард и Масачузетския Технологичен Институт вкарахме и генетично създадени бактерии, които бързо улавят въглерод от атмосферата и го превръщат в захари. За първи път успяхме да генерираме структури, които плавно се превръщаха от греди в мрежи и, ако са с още по-голям мащаб - прозорци. Плодно дърво. Работейки с древен материал, една от първите форми на живот на планетата, много вода и малко синтетична биология, успяхме да превърнем една структура, направена от скаридени черупки, в архитектурно творение, което се държи като дърво. А ето я и най-хубавата част: тъй като обектите са биоразградими, ако ги пуснете в морето, ще подхранят морските обитатели, ако ги поставите в почвата, ще помогнат на дърво да порасте.
we ordered a bunch of shrimp shells, we grinded them and we produced chitosan paste. By varying chemical concentrations, we were able to achieve a wide array of properties -- from dark, stiff and opaque, to light, soft and transparent. In order to print the structures in large scale, we built a robotically controlled extrusion system with multiple nozzles. The robot would vary material properties on the fly and create these 12-foot-long structures made of a single material, 100 percent recyclable. When the parts are ready, they're left to dry and find a form naturally upon contact with air. So why are we still designing with plastics? The air bubbles that were a byproduct of the printing process were used to contain photosynthetic microorganisms that first appeared on our planet 3.5 billion year ago, as we learned yesterday. Together with our collaborators at Harvard and MIT, we embedded bacteria that were genetically engineered to rapidly capture carbon from the atmosphere and convert it into sugar. For the first time, we were able to generate structures that would seamlessly transition from beam to mesh, and if scaled even larger, to windows. A fruit-bearing fruit tree. Working with an ancient material, one of the first lifeforms on the planet, plenty of water and a little bit of synthetic biology, we were able to transform a structure made of shrimp shells into an architecture that behaves like a tree. And here's the best part: for objects designed to biodegrade, put them in the sea, and they will nourish marine life; place them in soil, and they will help grow a tree.
Средата за следващото ни изследване, в което използвахме същите принципи, беше Слънчевата система. Потърсихме възможност да създадем живото-поддържащо облекло за междупланетарни пътувания. За да го направим, трябваше да задържим бактерии и да контролираме движението им. Така че, подобно на периодичната таблица, си създадохме таблица с елементи: нови форми на живот, които бяха отгледани с изчислителен дизайн, добавъчно произведени и биологично подсилени. Аз приемам синтетичната биология като течна алхимия, само че вместо да видоизменяме ценни метали, ние синтезираме нови биологични функции във вътрешността на малки канали. Това се нарича микрофлуидика. Принтирахме наши собствени 3D канали, за да можем да контролираме потока на тези течни бактериални култури. При първият комплект облекло комбинирахме два микроорганизма. Първият е цианобактерия. Тя живее в океаните и в сладководните езера. А вторият е ешерихия коли, бактерията, която обитава човешкия стомах. Първата превръща светлината в захар, а втората консумира тази захар и произвежда био горива, полезни за създадената околна среда. Сега, тези два микроорганизма никога не си взаимодействат в природата. Всъщност, те никога не са се срещали. Срещнали са се тук, в среда, построена за пръв път, за да си взаимодействат в тъканта на едно облекло. Мислете за това като за еволюция, но не чрез естествен подбор, а еволюция по дизайн. За да запазим това взаимодействие, създадохме един единствен канал, наподобяващ храносмилателния тракт, който ще помогне на бактериите да се движат и да променят функциите си по пътя. Тогава започнахме да отглеждаме тези канали върху човешкото тяло, променяйки свойствата на материала според желаната функционалност. Там, където искахме повече фотосинтеза, направихме каналите по-прозрачни. Тази храносмилателна система за обличане, опъната от край до край, се простира 60 метра. Това е половината от дължината на футболно поле, 10 пъти дължината на малките черва. И тук пред TED представяме за пръв път - първите ни фотосинтезиращи носещи се течни канали, пламтящи от живот в комплект облекло.
The setting for our next exploration using the same design principles was the solar system. We looked for the possibility of creating life-sustaining clothing for interplanetary voyages. To do that, we needed to contain bacteria and be able to control their flow. So like the periodic table, we came up with our own table of the elements: new lifeforms that were computationally grown, additively manufactured and biologically augmented. I like to think of synthetic biology as liquid alchemy, only instead of transmuting precious metals, you're synthesizing new biological functionality inside very small channels. It's called microfluidics. We 3D-printed our own channels in order to control the flow of these liquid bacterial cultures. In our first piece of clothing, we combined two microorganisms. The first is cyanobacteria. It lives in our oceans and in freshwater ponds. And the second, E. coli, the bacterium that inhabits the human gut. One converts light into sugar, the other consumes that sugar and produces biofuels useful for the built environment. Now, these two microorganisms never interact in nature. In fact, they never met each other. They've been here, engineered for the first time, to have a relationship inside a piece of clothing. Think of it as evolution not by natural selection, but evolution by design. In order to contain these relationships, we've created a single channel that resembles the digestive tract, that will help flow these bacteria and alter their function along the way. We then started growing these channels on the human body, varying material properties according to the desired functionality. Where we wanted more photosynthesis, we would design more transparent channels. This wearable digestive system, when it's stretched end to end, spans 60 meters. This is half the length of a football field, and 10 times as long as our small intestines. And here it is for the first time unveiled at TED -- our first photosynthetic wearable, liquid channels glowing with life inside a wearable clothing.
(Ръкопляскане)
(Applause)
Благодаря ви.
Thank you.
Мери Шели казва: "Ние сме недооформени творения, създадени само наполовина." Какво ако дизайнът може да осигури тази друга половина? Какво ако можем да създадем структури, които да подобрят живата материя? Какво ако можем да създадем персонални микробиоми, които да сканират кожата ни, да поправят увредена тъкан и да поддържат телата ни? Мислете за това като за форма на подобрена биология. Цялата колекция, "Пътешественици", кръстена на името на планети, за мен не беше създадена за модни цели, а за да ни даде възможност да спекулираме с бъдещето на расата ни на планетата ни и извън нея, да комбинира научни открития с много мистерия и да ни отдалечи от ерата на машината в посока към нова ера на симбиозата между нашите тела, микроорганизмите, които носим, продуктите ни и дори сградите ни. Аз наричам това материална екология.
Mary Shelley said, "We are unfashioned creatures, but only half made up." What if design could provide that other half? What if we could create structures that would augment living matter? What if we could create personal microbiomes that would scan our skins, repair damaged tissue and sustain our bodies? Think of this as a form of edited biology. This entire collection, Wanderers, that was named after planets, was not to me really about fashion per se, but it provided an opportunity to speculate about the future of our race on our planet and beyond, to combine scientific insight with lots of mystery and to move away from the age of the machine to a new age of symbiosis between our bodies, the microorganisms that we inhabit, our products and even our buildings. I call this material ecology.
За да направим това, се налага да се обърнем назад към природата. Засега знаем, че един 3D принтер принтира материал на пластове. Също така знаем, че природата не го прави. Тя расте. Тя добавя материя с изтънченост. Тази копринена какавида например създава високо усъвършенствана архитектура, дом, в който да се случи метаморфоза. Добавъчното производство днес дори не е близо до това ниво на усъвършенстваност. Това се прави не чрез комбиниране на два материала, а на два протеина в различни концентрации. Единият играе ролята на структура, другият е слепващият агент или матрицата, която държи тези нишки заедно. И това се случва в различни мащаби. Копринената буба първо се прикрепя към създадената среда, създава разтеглива структура и започва да завива добре компресирана какавида. Опъване и натиск, двете сили в природата, проявяващи се в рамките на една материя.
To do this, we always need to return back to nature. By now, you know that a 3D printer prints material in layers. You also know that nature doesn't. It grows. It adds with sophistication. This silkworm cocoon, for example, creates a highly sophisticated architecture, a home inside which to metamorphisize. No additive manufacturing today gets even close to this level of sophistication. It does so by combining not two materials, but two proteins in different concentrations. One acts as the structure, the other is the glue, or the matrix, holding those fibers together. And this happens across scales. The silkworm first attaches itself to the environment -- it creates a tensile structure -- and it then starts spinning a compressive cocoon. Tension and compression, the two forces of life, manifested in a single material.
За да разберем по-добре как действа този сложен процес, прилепихме малък земен магнит към главата на копринената буба, към паяжинната жлеза. Поставихме го в кутийка с магнитни сензори и това ни позволи да създадем триизмерен облак от точки и да визуализираме сложната архитектура на копринената какавида. Въпреки това, когато поставихме копринената буба върху равна повърхност, а не в кутия, осъзнахме, че така ще изплете плоска какавида, но все пак ще премине през успешна метаморфоза. Така че започнахме да проектираме различни окръжения, различни скелета и открихме, че формата, композицията, структурата на какавидата са директно зависими от окръжението.
In order to better understand how this complex process works, we glued a tiny earth magnet to the head of a silkworm, to the spinneret. We placed it inside a box with magnetic sensors, and that allowed us to create this 3-dimensional point cloud and visualize the complex architecture of the silkworm cocoon. However, when we placed the silkworm on a flat patch, not inside a box, we realized it would spin a flat cocoon and it would still healthily metamorphisize. So we started designing different environments, different scaffolds, and we discovered that the shape, the composition, the structure of the cocoon, was directly informed by the environment.
Копринените буби често биват сварявани до смърт във вътрешността на какавидите, за да се разплете коприната им и да се използва в текстилната индустрия. Осъзнахме, че новите конструкции ни позволяват да оформим суровата коприна, без да се налага какавиди да бъдат варени.
Silkworms are often boiled to death inside their cocoons, their silk unraveled and used in the textile industry. We realized that designing these templates allowed us to give shape to raw silk without boiling a single cocoon.
(Ръкопляскане)
(Applause)
Те ще преминават през здравословна метаморфоза, а ние ще можем да създаваме тези неща.
They would healthily metamorphisize, and we would be able to create these things.
Извършихме същия процес в по-голям, архитектурен мащаб. Създадохме робот, който да изплита формата от коприната, и го поставихме на място. Знаехме, че копринените какавиди мигрират към по-тъмни и по-студени места, така че използвахме диаграма на слънцегреене, за да разкрием дистрибуцията на светлина и топлина в нашата структура. После създадохме дупки, или отвори, които ще задържат лъчите светлина и топлина, разпределяйки копринените буби по структурата.
So we scaled this process up to architectural scale. We had a robot spin the template out of silk, and we placed it on our site. We knew silkworms migrated toward darker and colder areas, so we used a sun path diagram to reveal the distribution of light and heat on our structure. We then created holes, or apertures, that would lock in the rays of light and heat, distributing those silkworms on the structure.
Очаквахме доставката на гъсеници. Бяхме поръчали 6 500 копринени буби онлайн от една копринена ферма. И след четири седмици хранене бяха готови да завиват заедно с нас. Поставихме ги внимателно по долния ръб на скелето, и докато се превръщаха в какавиди, се съвкупляваха и снасяха яйца и цикълът на живота започна отново - същият като нашия, но по-кратък.
We were ready to receive the caterpillars. We ordered 6,500 silkworms from an online silk farm. And after four weeks of feeding, they were ready to spin with us. We placed them carefully at the bottom rim of the scaffold, and as they spin they pupate, they mate, they lay eggs, and life begins all over again -- just like us but much, much shorter.
Бъки Фулър каза, че обтягането създава целостта, и беше прав. Докато завиваха биологична коприна върху завитата от робота такава, те допринесоха за целостта на конструкцията. И за две или три седмици 6 500 копринени буби бяха завили 6 500 километра коприна. Любопитно е, че точно това е дължината и на Пътя на коприната. След като молците се излюпят, произвеждат 1,5 милиона яйца. Те могат да бъдат използвани за 250 допълнителни конструкции в бъдеще.
Bucky Fuller said that tension is the great integrity, and he was right. As they spin biological silk over robotically spun silk, they give this entire pavilion its integrity. And over two to three weeks, 6,500 silkworms spin 6,500 kilometers. In a curious symmetry, this is also the length of the Silk Road. The moths, after they hatch, produce 1.5 million eggs. This could be used for 250 additional pavilions for the future.
И ето ги на, двете гледни точки към света. Едната завива коприна чрез роботизирана ръка, другата запълва празните части.
So here they are, the two worldviews. One spins silk out of a robotic arm, the other fills in the gaps.
Ако най-голямото постижение на дизайна е да вдъхва живот в продуктите и сградите около нас, да формира екология от две материи, тогава дизайнерите трябва да обединят тези две гледни точки към света. Което ни довежда, разбира се, обратно към началото. Да посрещнем новата ера на дизайна, новата ера на създаване, която ни отвежда от дизайн, вдъхновен от природата, до природа, вдъхновена от дизайна, и това за пръв път изисква от нас да се превърнем в Майката Природа.
If the final frontier of design is to breathe life into the products and the buildings around us, to form a two-material ecology, then designers must unite these two worldviews. Which brings us back, of course, to the beginning. Here's to a new age of design, a new age of creation, that takes us from a nature-inspired design to a design-inspired nature, and that demands of us for the first time that we mother nature.
Благодаря ви.
Thank you.
(Ръкопляскане)
(Applause)
Благодаря ви много! Благодаря. (Ръкопляскане)
Thank you very much. Thank you. (Applause)