Кой съм аз? Обикновено, когато ме попитат "С какво се занимаваш?" аз казвам, "занимавам се с хардуер" понеже това обхваща всичко, с което се занимавам Наскоро го казах на един инвеститор, по време на едно събитие в Силиконовата долина, на което той отвърна "Колко старомодно."
So anyway, who am I? I usually say to people, when they say, "What do you do?" I say, "I do hardware," because it sort of conveniently encompasses everything I do. And I recently said that to a venture capitalist casually at some Valley event, to which he replied, "How quaint."
(смях)
(Laughter)
И аз наистина онемях. а трябваше да кажа нещо наистина умно. Сега, след като имах малко време да помисля върху това, щях да кажа, "Ако погледнем идните 100 години и всички ние видяхме тези проблеми през последните няколко дни, повечето големи проблеми -- чиста вода, чиста енергия -- а те са тясно свързани в някои отношения -- и по-чисти, по-функционални материали -- всички те ми изглеждат хардуерни проблеми. Това не означава че трябва да пренебрегнел софтуера или информацията, или изчисленията. Това всъщност е и това, за което ще се опитам да ви разкажа.
And I sort of really was dumbstruck. And I really should have said something smart. And now I've had a little bit of time to think about it, I would have said, "Well, you know, if we look at the next 100 years and we've seen all these problems in the last few days, most of the big issues -- clean water, clean energy -- and they're interchangeable in some respects -- and cleaner, more functional materials -- they all look to me to be hardware problems. This doesn't mean we should ignore software, or information, or computation." And that's in fact probably what I'm going to try and tell you about.
Затова тази лекция ще бъде за това как правим неща и какви са новите начини, по които ще правим неща в бъдеще. TED ви праща много спам, ако си лектор относно "направи това, направи онова" и попълваш всички тези форми и реално не знаеш как ще те опишат и ми мина през главата, че ще ме представят като футурист. А аз винаги съм се притеснявал от термина футурист, защото изглежда че си обречен на провал понеже не можеш наистина да предвидиш бъдещето. И докато се смеехме на това с много умните ми колеги, ги попитах "Добре де, ако трябва да говоря за бъдещето, какво е то?" И Джордж Хомси, чудесен човек, каза, "О, бъдещето е удивително. Много по-странно е, отколкото си мислиш. Ще препрограмираме бактериите в червата ти, и ще направим изпражненията ти да меришат на мента."
So, this talk is going to be about how do we make things and what are the new ways that we're going to make things in the future. Now, TED sends you a lot of spam if you're a speaker about "do this, do that" and you fill out all these forms, and you don't actually know how they're going to describe you, and it flashed across my desk that they were going to introduce me as a futurist. And I've always been nervous about the term "futurist," because you seem doomed to failure because you can't really predict it. And I was laughing about this with the very smart colleagues I have, and said, "You know, well, if I have to talk about the future, what is it?" And George Homsey, a great guy, said, "Oh, the future is amazing. It is so much stranger than you think. We're going to reprogram the bacteria in your gut, and we're going to make your poo smell like peppermint."
(смях)
(Laughter)
Е, може да си мислите че това е наистина лудо, но в момента се случват някои доста удивителни неща които правят това възможно. Това не е моята работа, но е дело на мои добри приятели от MIT. (Масачузецкият Интситут по Технологии) Това се нарича регистърът на стандартни биологични части. Оглавен е от Дрю Енди и Том Найт и няколко други много умни личности. В основни линии, това което правят е да гледат на биологията като на програмируема система. Буквално, мислете за протеините като за подпрограми които можете да нанижете заедно за да изпълните програма. Това се превръща в толкова интересна идея. Това е диаграма на състоянията. Това е изключително прост компютър.
So, you may think that's sort of really crazy, but there are some pretty amazing things that are happening that make this possible. So, this isn't my work, but it's work of good friends of mine at MIT. This is called the registry of standard biological parts. This is headed by Drew Endy and Tom Knight and a few other very, very bright individuals. Basically, what they're doing is looking at biology as a programmable system. Literally, think of proteins as subroutines that you can string together to execute a program. Now, this is actually becoming such an interesting idea. This is a state diagram. That's an extremely simple computer.
Този е дву-битов брояч. По същество това е изчислителния еквивалент на два ключа за осветление. И това се прави от група студенти в Цюрих за дизайн състезание по биология. И от резултатите от същото състезание миналата година, екип от студенти от университета в Тексас програмира бактерии така че да откриват светлина и да се включват и изключват. Това е интересно в такъв смисъл, че сега е възможно да се вграждат условни операции в материали, в структури. Това е доста интересна тенденция. Понеже доскоро живяхме в свят, където всички свободно казваха, "формата следва функцията", но аз мисля че пораснах в свят -- вие слушахте Нейл Гершенфелд вчера, аз работих в лаборатория в сътрудничество с неговата -- свят, в който информацията дефинира форма и фунцкия.
This one is a two-bit counter. So that's essentially the computational equivalent of two light switches. And this is being built by a group of students at Zurich for a design competition in biology. And from the results of the same competition last year, a University of Texas team of students programmed bacteria so that they can detect light and switch on and off. So this is interesting in the sense that you can now do "if-then-for" statements in materials, in structure. This is a pretty interesting trend, because we used to live in a world where everyone's said glibly, "Form follows function," but I think I've sort of grown up in a world -- you listened to Neil Gershenfeld yesterday; I was in a lab associated with his -- where it's really a world where information defines form and function.
Прекарах шест години, мислейки върху това, и за да ви покажа превъзходството на изкуството над науката -- това е един от комиксите, които пиша. Тези се казват Хаутуунс. Работя със страхотен илюстратор, Ник Драгота. Отне ми шест години в MIT и горе-долу толкова страници за да опиша какво правя, а на него му отне една страница. Та това е нашата муза, Тъкър. Той е интресно малко дете -- и неговата сестра, Селин -- и това което прави той тук е да наблюдава само-асемблирането на неговите Cheerios в купата му. Реално може да програмираш само-асемблирането на нещата, така че той започва да залива с шоколад краищата, сменяйки хидрофобност и хидрофилност. На теория, ако ги програмираш достатъчно, би трябвало да успееш да направиш нещо доста интересно и да направиш много сложна структура. В конкретния случай, той е създал само-копиране на сложна 3D структура. Това е за което си мислих дълго време, понеже това е начина, по който в момента правим нещата. Това е силиконова подложка, и основно това са много слоеве двуизмерни неща, наслоени един върху друг. Характерната страна е -- хората ще кажат, [неясно] около 65 нанометра в момента.
I spent six years thinking about that, but to show you the power of art over science -- this is actually one of the cartoons I write. These are called "HowToons." I work with a fabulous illustrator called Nick Dragotta. Took me six years at MIT, and about that many pages to describe what I was doing, and it took him one page. And so this is our muse Tucker. He's an interesting little kid -- and his sister, Celine -- and what he's doing here is observing the self-assembly of his Cheerios in his cereal bowl. And in fact you can program the self-assembly of things, so he starts chocolate-dipping edges, changing the hydrophobicity and the hydrophylicity. In theory, if you program those sufficiently, you should be able to do something pretty interesting and make a very complex structure. In this case, he's done self-replication of a complex 3D structure. And that's what I thought about for a long time, because this is how we currently make things. This is a silicon wafer, and essentially that's just a whole bunch of layers of two-dimensional stuff, sort of layered up. The feature side is -- you know, people will say, [unclear] down around about 65 nanometers now.
Това вдясно е радиолария. Тя е едноклетъчен организъм, който се среща в океаните. И неговата характеристика е намаляла до 20 нанометра, и е сложна 3D структура. Бихме могли да направим още много с компютрите и нещата като цяло ако знаехме как да строим неща по този начин. Тайната към биологията е, че вплита изчисленията в начина по който прави нещата. Така че това малко нещо тук, полимеразата, е в общи линии суперкомпютър, създаден за копиране на ДНК. А тази рибозома, тук, е друг малък компютър който помага при превода на протеини. Мислих си за това че е страхотно да строиш с биологични материали, но можем ли да направим сходни неща? Можем ли да получим самокопиращо се поведение? Можем ли да накараме сложни 3D стуктури автоматично да се построят в неорганични системи? Понеже неорганичните системи имат някои предимства, като по-висока скорост на полупроводниците, и т.н.
On the right, that's a radiolara. That's a unicellular organism ubiquitous in the oceans. And that has feature sizes down to about 20 nanometers, and it's a complex 3D structure. We could do a lot more with computers and things generally if we knew how to build things this way. The secret to biology is, it builds computation into the way it makes things. So this little thing here, polymerase, is essentially a supercomputer designed for replicating DNA. And the ribosome here is another little computer that helps in the translation of the proteins. I thought about this in the sense that it's great to build in biological materials, but can we do similar things? Can we get self-replicating-type behavior? Can we get complex 3D structure automatically assembling in inorganic systems? Because there are some advantages to inorganic systems, like higher speed semiconductors, etc.
Това е част от моята работа за това как се прави автономна самокопираща се система. И това по някакъв начин е отмъщението на Бабидж. Това са малки механически компютри. Това са машини на състоянията с пет състояния. Като три ключа за осветление. В неутрално състояние, те не биха се свързали. Обаче, ако направим низ от тях, низ от битове, те ще могат да се възпроизвеждат. Започваме с бяло, синьо, синьо, бяло. Това се кодира; след което се копра. От едно стават две. и от две стават три. И така имаме този вид възпроизвеждаща се система. Това е работа на Лионел Пенроуз, баща на Роджър Пенроуз, човека с плочките. Той прави повечето от тази работа през 60те, и много от тази логическа теория бива занемарена докато трае революцията на дигиталните компютри, но ето че сега се завръща.
So, this is some of my work on how do you do an autonomously self-replicating system. And this is sort of Babbage's revenge. These are little mechanical computers. These are five-state state machines. So, that's about three light switches lined up. In a neutral state, they won't bind at all. Now, if I make a string of these, a bit string, they will be able to replicate. So we start with white, blue, blue, white. That encodes; that will now copy. From one comes two, and then from two comes three. And so you've got this sort of replicating system. It was work actually by Lionel Penrose, father of Roger Penrose, the tiles guy. He did a lot of this work in the '60s, and so a lot of this logic theory lay fallow as we went down the digital computer revolution, but it's now coming back.
Сега ще ви покажа автономното само-копиране. Вече проследихме входния низ, който беше зелено, зелено, жълто, жълто, зелено Оставяме ги на тази маса за air-хокей Нали знаете, висшата наука използва маси за air-хокей --
So now I'm going to show you the hands-free, autonomous self-replication. So we've tracked in the video the input string, which was green, green, yellow, yellow, green. We set them off on this air hockey table. You know, high science uses air hockey tables --
(смях)
(Laughter)
-- и ако гледате това достатъчно дълго, ще ви се завие свят, но каквото всъщност виждате са копия на оригиналния низ създавани чрез частите от кошницата тук. И ето - автономно копиране на низове от битове. Но защо някой би искал да копира низове от битове? Е, оказва се че биологията има едно друго много интересно постижение, че ако вземеш линеен низ, което е нещо удобно за копиране, можеш да го сгънеш в произволна сложна 3D структура. Затова аз се опитах да го погледна през погледа на инжинера: Можем ли да направим механична система от неорганични материали които да правят същото нещо?
-- and if you watch this thing long enough you get dizzy, but what you're actually seeing is copies of that original string emerging from the parts bin that you have here. So we've got autonomous replication of bit strings. So, why would you want to replicate bit strings? Well, it turns out biology has this other very interesting meme, that you can take a linear string, which is a convenient thing to copy, and you can fold that into an arbitrarily complex 3D structure. So I was trying to, you know, take the engineer's version: Can we build a mechanical system in inorganic materials that will do the same thing?
И това, което ви показвам тук, е че можем да направим 2D фигура -- тази буква В -- която е съставена от низ от компоненти които следват изключително прости правила. И цялата идея за използване на изключително прости правила тук, и машините на състоянията от предишния дизайн, е че не се нуждаем от дигитална логика за да правим изчисления. И по този начин можем да направим нещата много по-малки от микрочипове. Можем буквално да използваме тези като малки компоненти в процеса на сглобяване.
So what I'm showing you here is that we can make a 2D shape -- the B -- assemble from a string of components that follow extremely simple rules. And the whole point of going with the extremely simple rules here, and the incredibly simple state machines in the previous design, was that you don't need digital logic to do computation. And that way you can scale things much smaller than microchips. So you can literally use these as the tiny components in the assembly process.
Нейл Гершенфелд ви показа това видео в сряда, предполагам, и въпреки това, аз ще ви го покажа отново. Това е цветната поредица от тези плочки. Всеки различен цвят има различен магнитен полюс. и поредицата уникално определя структурата, която излиза. Сега, надявам се, тези от вас които знаят нещо относно теория на графите могат да погледнат това и да са сигурни, че това може да създаде и произволна 3D структура. Всъщност аз мога да взема едно куче, да го разделя и да го пресъздам в линеен низ който ще бъде сгънат от една поредица. И сега аз мога да дефинирам този триизмерен обект като поредица от битове. Сами разбирате, че около нас има един доста интересен свят когато започнем да гледаме на него малко по-различно. Вселената вече е компилатор. И се чудя, какви са програмите чрез които се програмира физическата Вселена? Как да мислим за материали и структура, като на информационни и изчислителни проблеми? Не само да закачаме микроконтролери в крайната точка, но също и структурата и механизмите да са логиката, да са компютрите.
So, Neil Gershenfeld showed you this video on Wednesday, I believe, but I'll show you again. This is literally the colored sequence of those tiles. Each different color has a different magnetic polarity, and the sequence is uniquely specifying the structure that is coming out. Now, hopefully, those of you who know anything about graph theory can look at that, and that will satisfy you that that can also do arbitrary 3D structure, and in fact, you know, I can now take a dog, carve it up and then reassemble it so it's a linear string that will fold from a sequence. And now I can actually define that three-dimensional object as a sequence of bits. So, you know, it's a pretty interesting world when you start looking at the world a little bit differently. And the universe is now a compiler. And so I'm thinking about, you know, what are the programs for programming the physical universe? And how do we think about materials and structure, sort of as an information and computation problem? Not just where you attach a micro-controller to the end point, but that the structure and the mechanisms are the logic, are the computers.
След като напълно усвоих тази философия, започнах да виждам много проблеми по различен начин. Мислейки за Вселената като за компютър, можем да погледнем тази капка вода сякаш е направила изчисления. Заложени са няколко гранични условия, като гравитация, повърхностно напрежение, плътност, и т.н. и е натиснато "изпълнение", и магически, Вселената създава перфектната сферична леща. Това беше приложено върху проблема на -- около половин милиард до милиард хора по света -- които нямат достъп до евтини очила. Може ли да се направи машина която да може да направи лещи според всяка лекарска рецепта, директно на място? Това е машина в която буквално задаваме гранично условие. Ако условието е кръгло, резултатът е сферична леща Ако е елипса, резултатът е астигматична леща. След това може да се сложи мембрана и да се приложи натиск -- това е като допълнителна програма. И тези две входни данни са достатъчни -- формата на граничното условие и натискът -- за да се направят безкраен брой лещи които покриват целия диапазон от грешки при човешкото виждане, от минус 12 до плюс осем диоптъра, и до четири диоптъра на цилиндричност. След което може да се излее мономер. Ще се направя на Юлиа Чайлдс. Три минути UV светлина. И да се обърне налагането върху мембраната след като е изпечена. Просто изскача. Гледал съм това видео, но все още не знам дали ще приключи успешно.
Having totally absorbed this philosophy, I started looking at a lot of problems a little differently. With the universe as a computer, you can look at this droplet of water as having performed the computations. You set a couple of boundary conditions, like gravity, the surface tension, density, etc., and then you press "execute," and magically, the universe produces you a perfect ball lens. So, this actually applied to the problem of -- so there's a half a billion to a billion people in the world don't have access to cheap eyeglasses. So can you make a machine that could make any prescription lens very quickly on site? This is a machine where you literally define a boundary condition. If it's circular, you make a spherical lens. If it's elliptical, you can make an astigmatic lens. You then put a membrane on that and you apply pressure -- so that's part of the extra program. And literally with only those two inputs -- so, the shape of your boundary condition and the pressure -- you can define an infinite number of lenses that cover the range of human refractive error, from minus 12 to plus eight diopters, up to four diopters of cylinder. And then literally, you now pour on a monomer. You know, I'll do a Julia Childs here. This is three minutes of UV light. And you reverse the pressure on your membrane once you've cooked it. Pop it out. I've seen this video, but I still don't know if it's going to end right.
(смях)
(Laughter)
Това се обръща. Този клип е доста стар, при новите прототипи, и двете повърхности са гъвкави, но тук просто ви показвам идеята. Сега, когато лещата е готова, тя просто се избутва. Това е формата на стъклата на Йивс Клайн за идната година. И можете да видите че задоволява леката диагноза от минус два диоптъра. И докато я въртя срещу това поле, ще забележите, че има и цилиндричност. и всичко това бе програмирано в -- буквално във физиката на системата. Този начин на мислене за структурата като изчисление и структурата като информация води до други неща, като това.
So you reverse this. This is a very old movie, so with the new prototypes, actually both surfaces are flexible, but this will show you the point. Now you've finished the lens, you literally pop it out. That's next year's Yves Klein, you know, eyeglasses shape. And you can see that that has a mild prescription of about minus two diopters. And as I rotate it against this side shot, you'll see that that has cylinder, and that was programmed in -- literally into the physics of the system. So, this sort of thinking about structure as computation and structure as information leads to other things, like this.
Това е нещо, върху което моите хора от SQUID Labs работят в момента, наречено електронно въже. Представете си въже. Има много сложна структура на заплитане. Когато стои свободно, е една структура. Когато е под напрежение, е друга структура. И това може да бъде използвано като се вплетат много малък брой от проводни нишки, за да го направят на сензор. Така че новото въже знае напрежението във въжето и то във всяка точка от въжето. Само чрез мисъл относно физиката на света, материалите като компютър, можете да започнете да правите неща като това.
This is something that my people at SQUID Labs are working on at the moment, called "electronic rope." So literally, you think about a rope. It has very complex structure in the weave. And under no load, it's one structure. Under a different load, it's a different structure. And you can actually exploit that by putting in a very small number of conducting fibers to actually make it a sensor. So this is now a rope that knows the load on the rope at any particular point in the rope. Just by thinking about the physics of the world, materials as the computer, you can start to do things like this.
Ще превключа на друга вълна за малко. Ще ви кажа неформално за видовете неща които ми идват наум покрай това. Едно от нещата, от които се интересувам в момента, е как, ако възприемете погледа върху вселенкат като компютър, как можем да създаваме неща в много генерален смисъл, и как можем да споделяме начинът по който правим нещата по същия начин по който се споделя хардуерът с отворен код? И много от сесиите тук показаха приимуществата на това много хора да погледнат даден проблем, да споделят инфомрация и да работят заедно върху тези неща. Удобното нещо да бъдеш човек е, че се движим в линейно време, и освен ако Лиза Рандал не промени това, ще продължаваме да вървим в линейно време. Това означава че каквото и да правите, каквото и да създадете, ще бъде направено в поредица от стъпки -- и мисля, че Лего уцелиха право в целта през 70те, и го направиха много елегантно. Но те могат да ви покажат как да построите нещата в последователност. Така че аз се чудя, как може да генерализираме начинът по който правим всякакви неща така че да стигнем до това. И си мисля, че това се отнася до един широк спектър от идеи.
I'm going to segue a little here. I guess I'm just going to casually tell you the types of things that I think about with this. One thing I'm really interested about this right now is, how, if you're really taking this view of the universe as a computer, how do we make things in a very general sense, and how might we share the way we make things in a general sense the same way you share open source hardware? And a lot of talks here have espoused the benefits of having lots of people look at problems, share the information and work on those things together. So, a convenient thing about being a human is you move in linear time, and unless Lisa Randall changes that, we'll continue to move in linear time. So that means anything you do, or anything you make, you produce a sequence of steps -- and I think Lego in the '70s nailed this, and they did it most elegantly. But they can show you how to build things in sequence. So, I'm thinking about, how can we generalize the way we make all sorts of things, so you end up with this sort of guy, right? And I think this applies across a very broad -- sort of, a lot of concepts.
Вчера Камерън Синклеър каза, "Как мога да направя всички да си съдействат за дизайн глобално, за да осигурят подслон на човечеството?" И видяхте Ейми Смит, тя говори за това как да накара студенти от MIT да работят с общности в Хаити. И си мисля, че имаме нужда да предефинираме и преосмислим как дефинираме структура и материали и сглобяване на неща, така че да можем да споделяме информацията как се правят тези неща в по-широк спектър и да надграждаме програмния код за структурата. Все още не знам как точно да направя това, но това е въпрос, по който активно се мисли.
You know, Cameron Sinclair yesterday said, "How do I get everyone to collaborate on design globally to do housing for humanity?" And if you've seen Amy Smith, she talks about how you get students at MIT to work with communities in Haiti. And I think we have to sort of redefine and rethink how we define structure and materials and assembly things, so that we can really share the information on how you do those things in a more profound way and build on each other's source code for structure. I don't know exactly how to do this yet, but, you know, it's something being actively thought about.
Това води до въпроси като, това компютър ли е? Това подпрограма ли е? Такива интересни неща. Може би ставам прекалено абстрактен, но, нали разбирате, това са нещата -- връщайки се към комичните образи -- това е вселената, или друг поглед върху вселената който мисля, че ще е преобладаващ в бъдеще -- от биотехнологии до създаване на материали. Беше прекрасно да чуя Бил Джой, Те започват да инвестират в науката за материалите, но тези неща са нови в тази наука. Как да вложим истинска информация и структура в нови идеи, и да погледнем на света по друг начин? И ако няма да е чрез двоичен код който определя компютрите на вселената -- ще е вид аналогов компютър. Но във всеки случай е интересен нов мироглед.
So, you know, that leads to questions like, is this a compiler? Is this a sub-routine? Interesting things like that. Maybe I'm getting a little too abstract, but you know, this is the sort of -- returning to our comic characters -- this is sort of the universe, or a different universe view, that I think is going to be very prevalent in the future -- from biotech to materials assembly. It was great to hear Bill Joy. They're starting to invest in materials science, but these are the new things in materials science. How do we put real information and real structure into new ideas, and see the world in a different way? And it's not going to be binary code that defines the computers of the universe -- it's sort of an analog computer. But it's definitely an interesting new worldview.
Мисля, че прекалих, но изглежда, че е това. Предполагам, че имам няколко минути за въпроси, или мога да покажа -- и мисля, че казаха, че се занимавам с екстремни неща докато ме представяха, така че трябва да обясня това. И смятам да го направя с това кратко видео
I've gone too far. So that sounds like it's it. I've probably got a couple of minutes of questions, or I can show -- I think they also said that I do extreme stuff in the introduction, so I may have to explain that. So maybe I'll do that with this short video.
Това е хвърчило с размер 1 кв. км. което е и повърхност с минимална енергия. Връщаме се към капката, отново, мислейки за вселената по нов начин. Това хвърчило е проектирано от Дейв Кулп. И защо ви трябва хвърчило с размер 1 кв. км? Това е хвърчило с големината на къщата ви. И с него можете да теглите лодки много бързо. Аз също работих малко по това, с няколко други хора. Но, нали знаете, това е просто друг начин да гледате на -- ако отново станем абстрактни, това е структура, дефинирана от физиката на вселената. Можете да го закачите като покривало за легло, но изчисленията на всичката физика ви дава аеродинамична форма. И можете да удвоите скоростта на вашата лодка със системи като тази. И това е още един интересен аспект от бъдещето.
So this is actually a 3,000-square-foot kite, which also happens to be a minimal energy surface. So returning to the droplet, again, thinking about the universe in a new way. This is a kite designed by a guy called Dave Kulp. And why do you want a 3,000-square-foot kite? So that's a kite the size of your house. And so you want that to tow boats very fast. So I've been working on this a little, also, with a couple of other guys. But, you know, this is another way to look at the -- if you abstract again, this is a structure that is defined by the physics of the universe. You could just hang it as a bed sheet, but again, the computation of all the physics gives you the aerodynamic shape. And so you can actually sort of almost double your boat speed with systems like that. So that's sort of another interesting aspect of the future.
(аплодисменти)
(Applause)