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.
Duas cúpulas gémeas, duas culturas de "design" radicalmente opostas. Uma é feita de milhares de bocados de aço, a outra de uma única fibra de seda. Uma é sintética, a outra é orgânica. Uma é imposta ao meio ambiente, a outra cria o ambiente. Uma é criada para a natureza, a outra é criada por ela.
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.
Michelangelo disse que, quando olhava para o mármore bruto, via uma figura a lutar para se libertar. A única ferramenta de Michelangelo era o cinzel. Mas os seres vivos não são cinzelados. Eles crescem. Nas unidades mais pequenas da vida — as nossas células — transportamos todas as informações necessárias para que todas as células funcionem e se dupliquem.
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.
As ferramentas também têm consequências. A partir da Revolução Industrial, o mundo do "design" esteve dominado pelos rigores da manufatura e da produção em massa. As linhas de montagem ditavam um mundo feito de peças soltas, enquadrando a imaginação dos "designers" e arquitetos treinados para pensar nos seus objetos como montagens de partes separadas com funções distintas.
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.
Mas, na natureza, não encontramos montagens homogéneas de materiais. Vejam a pele humana, por exemplo. A pele da nossa cara é fina, com poros grandes. A pele das costas é mais grossa, com poros pequenos. Uma funciona principalmente como um filtro, a outra como uma barreira. Apesar disso, é a mesma pele: sem partes distintas, sem montagens. É um sistema que gradualmente varia a sua função, modificando a sua elasticidade. Temos aqui um ecrã dividido, que representa a minha visão dividida do mundo, a personalidade dividida de todos os "designers" e arquitetos que trabalham atualmente entre o cinzel e o gene, entre a máquina e o organismo, entre a montagem e o crescimento, entre Henry Ford e Charles Darwin. Estas duas visões do mundo, o lado esquerdo e o direito do meu cérebro, a análise e a síntese, vão funcionar nos dois ecrãs atrás de mim. O meu trabalho, ao nível mais simples, é tentar unir estas duas visões do mundo, afastar-nos da montagem, e aproximar-nos do crescimento.
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.
Provavelmente, estão a pensar: "Porquê agora? "Porque é que isso não era possível há 10 anos ou mesmo há 5 anos? Nós vivemos num momento muito especial da história, um momento raro, um momento em que a confluência de quatro domínios permite aos "designers" o acesso a ferramentas a que nunca tivemos acesso. Esse domínios são o "design" assistido pelo computador que permite criar formas complexas com códigos simples; o fabrico aditivo que nos permite produzir partes juntando materiais em vez de os esculpir; a engenharia de materiais, que nos permite criar o comportamento dos materiais em alta resolução; e a biologia sintética, que nos permite criar uma nova funcionalidade biológica, modificando o ADN. A minha equipa e eu criamos na intersecção destes quatro domínios. Apresento-vos os espíritos e as mãos dos meus alunos.
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.
Criamos objetos, produtos, estruturas e ferramentas em várias escalas, desde a grande escala, como este braço robótico com um alcance de 25 metros, com uma base veicular que em breve poderá criar edifícios inteiros, até a gráficos à escala nanométrica, feitos totalmente de micro-organismos geneticamente modificados que brilham no escuro. Aqui reinventámos o moçárabe, um arquétipo da antiga arquitetura árabe, e criámos uma tela em que cada abertura tem um tamanho distinto para modelar a forma da luz e do calor que passam através delas.
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.
No nosso projeto seguinte exploramos a possibilidade de criar uma capa e uma saia — isto foi para um desfile de moda em Paris, com Iris van Herpen — como uma segunda pele feita duma única peça, de contornos rígidos, e uma cintura flexível. Em conjunto com Stratasys, o meu colaborador de impressão a 3D, de longa data, imprimimos esta capa e esta saia sem costuras entre as células. E vou mostrar mais objetos como este. Este capacete alia materiais rígidos e macios numa resolução de 20 mícrones. É a resolução de um cabelo humano. É também a resolução dum tomodensitómetro. O facto de os "designers" terem acesso a estas ferramentas de alta resolução, analíticas e sintéticas permite-nos criar produtos que se adaptam à forma do nosso corpo e também à composição fisiológica dos nossos tecidos. A seguir, concebemos uma cadeira acústica, uma cadeira que será simultaneamente estrutural, confortável e também absorverá o som. O professor Carter, meu colaborador, e eu procurámos inspiração na natureza, e ao criar este padrão irregular na superfície, ele absorve o som. Imprimimos a superfície a partir de 44 propriedades diferentes, que variam em rigidez, opacidade e cor, correspondendo aos pontos de pressão do corpo humano. A superfície, tal como na natureza, varia de funcionalidade, não por termos juntado outro material ou outra montagem, mas por variarmos continua e delicadamente a propriedade dos materiais.
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?"
Mas a natureza é ideal? Não há partes na natureza? Eu não fui criada num lar judeu religioso mas, quando eu era miúda, a minha avó costumava contar-me histórias da Bíblia dos hebreus. Uma delas fixou-se na minha cabeça e veio a definir grande parte daquilo com que me preocupo. Como ela conta: "Ao terceiro dia da Criação, Deus ordenou à Terra "que criasse uma árvore com frutos". Para esta primeira árvore com frutos não devia haver diferenciação entre tronco, ramos, folhas e frutos. Toda a árvore era um fruto. Em vez disso, a terra criou árvores que têm casca, troncos e flores. A terra criou um mundo feito de partes. Pergunto a mim mesma com frequência "Como seria o "design" se os objetos fossem feitos duma peça única? "Regressaríamos a um melhor estado da criação?"
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 --
Procurámos esse material bíblico, esse tipo de material da árvore de fruto e encontrámo-lo. O segundo biopolímero mais abundante do planeta chama-se quitina. Organismos como os camarões, os caranguejos, os escorpiões, as borboletas produzem todos os anos uns 100 milhões de toneladas. Pensámos que, se conseguíssemos adaptar as suas propriedades, podíamos gerar estruturas que fossem multifuncionais a partir duma peça única. Foi o que fizemos. Chamámos-lhe Marisco Legal.
(Laughter)
(Risos)
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.
Encomendámos um monte de cascas de camarão, moemos essas cascas e produzimos pasta de quitosana. Fazendo variar as concentrações químicas, conseguimos um grande leque de propriedades — desde um material escuro, rígido e opaco, a um leve, flexível e transparente. A fim de imprimir as estruturas a grande escala, construímos um sistema de extrusão robotizada, com múltiplos bocais. O robô fazia variar rapidamente as propriedades do material e criou estas estruturas com 40 cm de comprimento, feitas dum único material, 100% reciclável. Quando as peças estão prontas, pomo-las a secar e elas encontra uma forma naturalmente em contacto com o ar. Então, porque é que continuamos a criar com plásticos? As bolhas de ar que eram um subproduto do processo de impressão foram usadas para conter micro-organismos fotossintéticos que apareceram pela primeira vez no nosso planeta há 3500 milhões de anos, conforme aprendemos ontem. Com os nossos colaboradores de Harvard e do MIT, incorporámos bactérias geneticamente modificadas para capturar rapidamente o carbono da atmosfera e transformá-lo em açúcar. Pela primeira vez, conseguimos gerar estruturas que passavam perfeitamente de uma barra para uma rede e, a uma escala ainda maior, para janelas. Uma árvore de fruto. Trabalhando com um antigo material, uma das primeiras formas de vida do planeta, muita água e um pouco de biologia sintética. conseguimos transformar uma estrutura feita de cascas de camarão numa arquitetura que se comporta como uma árvore. E o melhor de tudo isto: para objetos criados para se biodegradarem, colocamo-los no mar e eles alimentarão a vida marinha, colocamo-los no solo e eles ajudarão o crescimento duma árvore.
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.
O quadro para a nossa exploração seguinte, usando os mesmos princípios de "design", foi o sistema solar. Procurámos a possibilidade de criar roupas de manutenção de vida, para viagens interplanetárias. Para isso, precisávamos de conter bactérias e poder controlar o seu fluxo. Portanto, tal como a tabela periódica, fizemos a nossa tabela de elementos: novas formas de vida que foram criadas por computador, manufaturadas aditivamente e aumentadas biologicamente. Gosto de pensar na biologia sintética como uma alquimia líquida, só que, em vez de transmutar metais preciosos, sintetizamos uma nova funcionalidade biológica dentro de canais muito pequenos. Chama-se microfluídica. Imprimimos a 3D os nossos canais a fim de controlar o fluxo dessas culturas bacterianas líquidas. Na nossa primeira peça de roupa, combinámos dois micro-organismos. O primeiro é a cianobactéria. Vive nos oceanos e nas lagoas de água doce. O segundo é o E.coli, a bactéria que reside no intestino humano. Um transforma a luz em açúcar, o outro consome esse açúcar e produz biocombustíveis úteis para o meio ambiente criado. Estes dois micro-organismos nunca interagem na natureza. Na verdade, nunca se encontram. Mas encontraram-se aqui, modificados pela primeira vez, para terem uma relação no interior duma peça de roupa. Pensem nisto como uma evolução que não é por seleção natural mas uma evolução por "design". A fim de conter estas relações, criámos um canal único parecido com o tubo digestivo que ajudará a circular estas bactérias e a alterar a sua função durante o trajeto. Depois podemos fazer crescer estes canais no corpo humano, variando as propriedades materiais de acordo com a funcionalidade desejada. Onde queremos mais fotossíntese, criamos canais mais transparentes. Este sistema digestivo portátil, quando se estica de ponta a ponta, atinge 60 metros. É metade do comprimento dum campo de futebol, e 10 vezes mais comprido do que o nosso intestino delgado. E, revelados pela primeira vez, aqui no TED, os nossos primeiros canais líquidos, fotossintéticos, usáveis, cintilantes de vida no interior da roupa.
(Applause)
(Aplausos)
Thank you.
Obrigada.
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?
Mary Shelley disse: "Somos criaturas intemporais mas apenas meio acabadas". E se o "design" nos fornecesse a outra metade?
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.
E se pudéssemos criar estruturas que aumentassem a matéria viva? E se criássemos microbiomas pessoais que analisassem a nossa pele, reparassem os tecidos danificados e alimentassem o nosso corpo? Pensem nisto como uma forma de biologia modificada. Toda esta coleção, Wanderers, que foi batizada segundo os planetas, para mim, não era sobre a moda propriamente dita, mas proporcionou uma oportunidade para especular sobre o futuro da nossa raça no nosso planeta e para além dele, para combinar uma visão científica com imenso mistério e para se afastar da era da máquina para uma nova era de simbiose entre os nossos corpos, os micro-organismos que albergamos, os nossos produtos e até os nossos edifícios. Chamo a isto a ecologia material.
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.
Para fazer isto, precisamos de voltar à natureza. Já sabemos que uma impressora 3D imprime material em camadas. Também sabemos que a natureza não faz isso. A natureza cresce. Acrescenta sofisticação. Este casulo do bicho-da-seda, por exemplo, cria uma arquitetura altamente sofisticada, uma casa dentro da qual se metamorfoseia. Nenhum fabrico aditivo se aproxima deste nível de sofisticação. Só o consegue combinando, não dois materiais, mas duas proteínas em diferentes concentrações. Uma delas atua como a estrutura, a outra é a cola, ou a matriz, que mantém unidas estas fibras. Isto acontece a todas as escalas. O bicho-da-seda começa por agarrar-se ao meio ambiente — cria uma estrutura tênsil — e depois começa a fiar um casulo compressivo. Tensão e compressão, as duas forças da vida, manifestando-se num único material.
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.
Para perceber melhor como funciona este processo complexo, colámos um pequeno imã natural na cabeça de um bicho-da-seda, na fieira. Colocámo-lo dentro duma caixa com sensores magnéticos, o que nos permitiu criar esta nuvem de pontos tridimensional e visualizar a arquitetura complexa do casulo do bicho-da-seda. Porém, quando colocámos o bicho-da-seda numa superfície plana, e não dentro duma caixa, percebemos que ele iria fiar um casulo plano mas, mesmo assim, se metamorfosearia saudavelmente. Começámos a criar diferentes ambientes, diferentes andaimes, e descobrimos que a forma, a composição, a estrutura do casulo, eram diretamente influenciadas pelo ambiente.
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.
Os bichos-da-seda são cozidos em água a ferver dentro dos seus casulos, a seda é desembaraçada e usada na indústria têxtil. Percebemos que a criação destes modelos nos permitia dar forma à seda bruta sem ferver um único casulo.
(Applause)
(Aplausos)
They would healthily metamorphisize, and we would be able to create these things.
Eles podiam metamorfosear-se saudavelmente e nós conseguíamos criar estas coisas.
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.
Por isso aumentámos este processo à escala arquitetural. Pusemos um robô a fiar o modelo de seda, e colocámo-lo no nosso "site". Sabíamos de bichos-da-seda que migraram para áreas mais escuras e mais frias, por isso usámos o trajeto do sol para atualizar a distribuição da luz e do calor na nossa estrutura. Depois criámos buracos, ou aberturas, que captassem os raios de luz e calor, distribuindo esses bichos-da-seda pela estrutura.
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.
Estávamos preparados para receber as lagartas. Encomendámos 6500 bichos-da-seda a uma fábrica de seda. Ao fim de quatro semanas de alimentação, eles estavam prontos para fiar. Colocámo-los cuidadosamente na borda do andaime. Logo que eles fiam a pupa, acasalam, põem ovos e a vida recomeça — tal como nós, só que muito mais curta.
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.
Bucky Fuller disse que a tensão é a grande integridade e tinha toda a razão. Quando eles fiam a seda biológica sobre seda fiada por um robô, dão a sua integridade a todo este pavilhão . Durante duas ou três semanas, 6500 bichos-da-seda fiaram 6500 quilómetros. Numa curiosa simetria, é este também o comprimento da Rota da Seda. As borboletas, depois de eclodirem, produzem 1,5 milhão de ovos. Isso podia ser usado para mais 250 pavilhões para o futuro.
So here they are, the two worldviews. One spins silk out of a robotic arm, the other fills in the gaps.
Portanto aqui estão, as duas visões do mundo. Uma delas fia seda com um braço robótico, a outra preenche os intervalos.
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.
Se a fronteira final do "design" é insuflar vida nos produtos e nos edifícios à nossa volta, para formar uma ecologia de dois materiais, os "designers" têm que unir estas duas visões do mundo. O que, claro, nos faz voltar ao início. Esta é uma nova era do "design", uma nova era de criação, que nos leva dum "design" inspirado na natureza para uma natureza inspirada no "design", e que exige de nós, pela primeira vez, que nós sejamos como a mãe natureza.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)
Thank you very much. Thank you.
Muito obrigada. Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)