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 gêmeas, duas culturas de projetos radicalmente opostas. Uma é feita de milhares de peças de aço, a outra de um único fio de seda. Uma é sintética, a outra orgânica. Uma é imposta ao ambiente, a outra cria-o. Uma é projetada para a natureza, a outra é projetada 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 isso quando ele olhou para o mármore cru, ele viu uma figura lutando para ser libertada. O cinzel era a única ferramenta de Michelangelo. Mas as coisas vivas não são esculpidas. Elas crescem. Nas nossas menores unidades de vida, as células, trazemos todas as informações que são necessárias para todas as células funcionarem e se copiarem.
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. Pelo menos desde a Revolução Industrial, o mundo do projeto tem sido dominado pelos rigores da fabricação e produção em massa. Linhas de montagem ditaram um mundo feito de partes, enquadrando a imaginação de projetistas e arquitetos que foram treinados para pensar nos seus objetos como resultado de partes 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 você não encontra os conjuntos de materiais homogêneos na natureza. Veja a pele humana, por exemplo. Nossas peles faciais são finas com grandes poros. Nossa pele das costas são mais espessas, com poros pequenos. Uma atua em especial como filtro, a outra, em especial como barreira, e ainda é a mesma pele: sem partes, sem montagens. É um sistema que, gradualmente, varia a sua funcionalidade variando a elasticidade. Temos uma tela dividida para representar minha visão dividida do mundo, a dupla personalidade de cada projetista e arquiteto operando hoje entre o cinzel e o gene, entre máquina e organismo, e entre montagem e crescimento, entre Henry Ford e Charles Darwin Estas duas visões de mundo, meu cérebro esquerdo e direito, análise e síntese, serão executadas nas duas telas atrás de mim. Meu trabalho, em termos mais simples, é unir estas duas visões de mundo, se afastando da montagem e mais perto 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.
Você provavelmente está se perguntando: Por que agora? Por que isto não era possível há 10 ou até mesmo cinco anos? Vivemos numa era muito especial na história, uma era rara, uma era, em que a união de quatro campos dá aos projetistas acesso a ferramentas a que nunca tivemos acesso antes. Estes campos são modelos computacionais, o que nos permite projetar formas complexas com codificação simples; a fabricação aditiva, nos permitindo produzir peças pela adição de material ao invés de esculpi-lo; engenharia de materiais, que nos permite projetar a reação dos materiais em alta resolução; e biologia sintética, que nos permite projetar, editando o DNA, uma nova funcionalidade biológica. E na intersecção destes quatro campos, minha equipe e eu criamos. Por favor, conheça as mentes e as mãos de 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.
Projetamos objetos, produtos, estruturas e ferramentas em escala, desde grande escala, como este braço robótico com um alcance de 24 m de diâmetro com uma base veicular que em breve irá imprimir prédios inteiros, a gráficos em nanoescala feitos de microrganismos geneticamente modificado que brilham no escuro. Aqui reinventamos a mashrabiya, um arquétipo da antiga arquitetura Árabe, e criamos uma tela na qual cada abertura é dimensionada de forma única para moldar a forma de luz e calor passando através dela.
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.
Em nosso próximo projeto, exploramos a possibilidade de criar uma capa e uma saia, para um desfile de moda de Paris com Iris van Herpen, como uma segunda pele de uma única peça, rígida nos contornos, flexível em torno da cintura. Junto com minha impressora 3D Stratasys, colaboradora de longa data, imprimimos em 3D esta capa e saia sem costuras entre as células, e vou mostrar mais objetos como estes. Este capacete combina materiais duros e macios com uma resolução de 20 microns. Esta é a resolução de um cabelo humano. É também a resolução de um scanner CT. Os projetistas, por terem acesso a tais ferramentas sintéticas e analíticas de alta resolução, conseguem projetar produtos que moldam não apenas a forma de nossos corpos, mas também a composição fisiológica dos nossos tecidos. Em seguida, projetamos uma cadeira acústica, uma cadeira que seria tanto estrutural, confortável e também absorveria o som. Professor Carter, meu colaborador, e eu buscamos na natureza inspiração, e ao projetar esta superfície de padrão irregular, que se torna um abafador de som. Imprimimos sua superfície de 44 propriedades diferentes, variando em rigidez, opacidade e cor, correspondente a pontos de pressão no corpo humano. A sua superfície, como na natureza, varia a sua funcionalidade não pela adição de um outro material ou outra montagem, mas contínua e delicadamente variando a propriedade do material.
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 existem partes na natureza? Não fui criada em uma religiosa casa judaica, mas eu era jovem, minha avó costumava me contar histórias da Bíblia hebraica, e uma delas mexeu comigo e veio definir muito do que me interessa. Como ela relata: "No terceiro dia da Criação, Deus ordena à Terra para crescer uma árvore frutífera ". Para esta primeira árvore frutífera, não deveria haver diferenciação entre o tronco, ramos, folhas e frutos. Toda a árvore era um fruto. Em vez disso, no terreno cresceram árvores que têm casca e caules e flores. A terra criou um mundo feito de partes. Muitas vezes me pergunto, "Como os projetos seriam se os objetos fossem feitos de uma única peça? Retornaríamos para um melhor estado de 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 --
Então olhamos aquele material bíblico, aquele tipo de material de árvore frutífera e nós o encontramos. O segundo mais abundante biopolímero no planeta é chamado de quitina, e cerca de 100 milhões de toneladas dele são produzidas a cada ano por organismos tais como camarões, caranguejos, escorpiões e borboletas. Pensamos que se pudéssemos ajustar as suas propriedades, poderíamos gerar estruturas multifuncionais a partir de uma única parte. Então é isso que fizemos. Chamamos de "frutos do mar legalizados"
(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.
solicitamos muitas cascas de camarões, trituramos e produzimos pasta de quitosana. Variando as concentrações químicas, fomos capazes de alcançar uma grande variedade de propriedades, do escuro, duro e opaco, até o leve, suave e transparente. A fim de imprimir as estruturas em larga escala, construímos um sistema robótico de extrusão controlado com bicos múltiplos e o robô iria variar as propriedades dos materiais em tempo real e criar estruturas de 4 m de comprimento feitas de um único material, 100% reciclável. Quando as partes estão prontas, são deixadas para secar e para encontrar uma forma naturalmente ao entrar em contacto com o ar. Então, por que ainda estamos projetando com plásticos? As bolhas de ar que eram um subproduto do processo de impressão foram usadas para conter microorganismos fotossintéticos que surgiram em nosso planeta há 3,5 bilhões anos, como aprendemos ontem. Com os nossos colaboradores em Harvard e no MIT, embutimos as bactérias geneticamente modificadas para rapidamente extrair carbono da atmosfera e convertê-lo em açúcar. Pela primeira vez, fomos capazes de gerar estruturas que seriam uma transição tranquila de viga para malha, e se for dimensionado ainda maior, em janelas. Uma árvore frutífera. Trabalhar com um material antigo, uma das primeiras formas de vida no planeta, com muita água e um pouco da biologia sintética, fomos capazes de transformar uma estrutura feita de cascas de camarão em uma arquitetura que se comporta como uma árvore. e aqui está a melhor parte: objetos projetados a biodegradar, coloque-os no mar, e eles vão nutrir a vida marinha; coloque-os no solo, e eles vão ajudar a crescer uma 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.
A escolha de nossa próxima exploração utilizando os mesmos princípios de projeto foi o sistema solar. Avaliamos a possibilidade de criar roupas especiais para viagens interplanetárias. Para isso, precisamos conter bactérias e ser capaz de controlar o seu fluxo. Assim como a tabela periódica, viemos com a nossa própria tabela dos elementos: novas formas de vida que foram cultivadas computacionalmente, aditivamente fabricadas e biologicamente aumentada. Gosto de pensar na biologia sintética como a alquimia líquida, só que em vez de transmutar metais preciosos, estamos sintetizando novas funcionalidades biológicas em canais muito pequenos. Chamado microfluídicos. Imprimimos nossos próprios canais em 3D a fim de controlar o fluxo destas culturas bacterianas líquidas. Em nossa primeira peça de roupa, nós combinamos dois microrganismos. O primeiro é cianobactéria. Ela vive em nossos oceanos e em lagoas de água doce. E o segundo, E. coli, a bactéria que habita o intestino humano. Uma converte a luz em açúcar, o outro consome esse açúcar e produz biocombustíveis úteis para o ambiente construído. Os dois microrganismos nunca interagem um com o outro na natureza. Na verdade, eles nunca se encontraram. Eles estiveram aqui, manipulados pela primeira vez, para ter um relacionamento dentro de uma peça de roupa. Pense nisso como evolução não pela seleção natural, mas a evolução pelo projeto. A fim de conter essas relações, criamos um único canal que se assemelha ao aparelho digestivo, que vai ajudar a fluir estas bactérias alterando suas funções pelo caminho. Então começamos a cultivar estes canais no corpo humano, variando as propriedades dos materiais segundo a função desejada. Onde queríamos mais fotossínteses, projetaríamos canais mais transparentes. Este sistema digestivo para vestir, quando é esticado de ponta a ponta, se estende a 60 metros. Esta é a metade do comprimento de um campo de futebol, e dez vezes mais longo do que nosso intestino delgado. E aqui está, pela primeira vez revelado no TED, nossa primeira fotossintética vestível, canais de líquido brilhando com vida dentro de uma 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? 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.
Mary Shelley disse: "Somos criaturas antiquadas, somente metade está completa." E se o projeto pudesse fornecer essa outra metade? E se pudéssemos criar estruturas que aumentassem a matéria viva? E se pudéssemos criar microbiomas pessoais que escaneasse nossas peles, reparasse tecidos danificados e sustentasse nossos corpos? Pense nisso como uma forma de biologia editada. Esta coleção inteira, em homenagem aos planetas, para mim não foi sobre moda, por si só, mas gerou uma oportunidade de especular sobre o futuro da nossa raça em nosso planeta e além, para combinar uma visão científica com muitos mistérios e se afastar da idade da máquina para uma nova era de simbiose entre nossos corpos, os microrganismos em que habitamos, nossos produtos e até os nossos edifícios. Chamo isso de 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 isso, precisamos sempre voltar até a natureza. Agora, você sabe que uma impressora 3D imprime material em camadas. Você também sabe que a natureza não. Cresce. Acrescenta com sofisticação. Este casulo do bicho da seda, por exemplo, cria uma arquitetura altamente sofisticada, uma casa para se metamorfosear Nenhuma outra fabricação, hoje em dia, chega perto desse nível de sofisticação. E faz isso por combinar não só dois materiais, mas duas proteínas em diferentes concentrações Uma atua como a estrutura, a outra é a cola, ou a matriz, que mantém as fibras juntas. E isto acontece em qualquer escala. O bicho de seda primeiro liga-se ao ambiente, cria uma estrutura elástica, e, em seguida, começa a girar criando um casulo de compressão. Tensão e compressão, as duas forças de vida, manifestados em um 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.
A fim de compreender melhor como este processo complexo funciona, colamos um minúsculo ímã à cabeça de um bicho da seda em uma fieira. Nós o colocamos dentro de uma caixa com sensores magnéticos, o que nos permitiu criar este ponto nuvem 3D e ver a complexa arquitetura do casulo de bicho da seda. No entanto, quando colocamos o bicho de seda em um local plano, não dentro de uma caixa, percebemos que ele girava criando um casulo plano e iria ainda metamorfosear saudavelmente. Então começamos a projetar diferente ambientes, diferentes andaimes, e descobrimos que a forma, a composição, a estrutura do casulo, foi diretamente ditada 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 de seda são muitas vezes mortos dentro de seus casulos, suas sedas desfiada e usadas na indústria têxtil. Percebemos que projetar esses modelos permitiu-nos dar forma à seda crua sem destruir um único casulo.
(Applause)
(Aplausos)
They would healthily metamorphisize, and we would be able to create these things.
Eles iriam metamorfosear saudávelmente e seriamos capazes de 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.
Então, nós adequamos este processo para a escala arquitetônica. Tínhamos um robô criando o modelo da seda, e o colocamos em nossa área. Vimos os bichos migrando em direção a áreas mais escuras e mais frias, e usamos um diagrama do caminho do sol para revelar a distribuição de luz e calor da nossa estrutura. Então criamos buracos, ou aberturas, que iriam bloquear os raios de luz e de calor, distribuindo esses bichos de seda sobre a 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 prontos para receber as lagartas. Pedimos 6.500 bichos de seda em uma fazenda de seda online. E depois de quatro semanas de alimentação, elas estavam prontas para fiar. Nós as colocamos cuidadosamente no limite inferior da estrutura, e enquanto elas formam ninfas, elas acasalam, põem ovos, e toda a vida recomeça, como ocorre conosco,
Bucky Fuller said that tension is the great integrity,
mas num tempo bem mais breve.
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 ele estava certo. Enquanto elas criam sedas biológicas sobre uma seda gerada roboticamente, ela dá integridade para este pavilhão inteiro. E ao longo de duas a três semanas, 6,5 mil bichos de seda criam 6,5 mil quilômetros. Em uma simetria curiosa, este é também o comprimento da Rota da Seda. As mariposas, depois que chocam, produzem 1,5 milhão de ovos. Isto poderia ser usado em 250 pavilhões adicionais para o futuro.
So here they are, the two worldviews. One spins silk out of a robotic arm, the other fills in the gaps.
Então aqui estão elas, as duas visões de mundo. Um cria seda de um braço robótico, a outra preenche as lacunas.
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 projeto é dar vida a produtos e os edifícios em torno de nós, para formar uma ecologia de dois materiais, então os projetistas devem unir estas duas visões de mundo. O que nos traz de volta, é claro, ao início. Aqui está uma nova era de projetos, uma nova era de criação, que nos leva de um projeto inspirado na natureza a uma natureza inspirada no projeto, que exige de nós, pela primeira vez cuidado com a mãe natureza
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)
Thank you very much. Thank you.
Muito obrigada. Obrigada
(Applause)
(Aplausos)