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."
私はいったい何者でしょう? 「ご職業はなんですか」という質問に こう答えます 「ハードウェア屋です」と 私のすべての仕事を表す 便利な言葉だからです そんな感じでシリコンバレーのイベントで 何の気なしにある投資家に 自己紹介したら 「君 いやに古風だね」と言われました
(Laughter)
(笑)
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.
私は何も言い返せませんでした 気の利いた一言を返すべきでした 振り返ってみて 今にして思えば こう言ったかもしれません 「そうですね 100年先のことを考えて ここ数日間の様々な問題を取り上げて 多くの問題 例えば水質改善や クリーン・エネルギー それらはある意味 互換性があります よりクリーンで機能的な材料への代替は すべてがハードウェアの問題に思えます ソフトウェアや情報 コンピューター計算が 不要だというのではありません 実は 今日はそのことを お話ししようと思います
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."
つまり このトークでは どのようにモノが作られるか そして将来の新しいモノづくりについて お話しします さて TEDは登壇者宛てに たくさんのSPAMを送りつけてきます 「これやれ あれやれ」 で たくさんフォームを記入させられます 自分がどんな人物として紹介されるのか 当日まで判らないのですが 未来主義者という言葉がパソコンの 画面上で一瞬見えました 以前から「未来主義者」という言葉には 神経質でした 未来を予言するのは無理だから 「失敗するに決まってる」と そんな笑い話をとても優秀な同僚と していたとき 「もし未来について話すなら どんなことがいいだろう」と訊くと ジョージ・ホムジーが ―いいヤツですよ こう言いました「未来ってのはすごいよ 思う以上に実に奇妙だ 腸内細菌を再プログラムして ウンコをペパーミントの香りにできるんだ」
(Laughter)
(笑)
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.
今の話を全く荒唐無稽に 思うかもしれませんが そんなことが現実になるような すごいことが 実際に起きてるんです いまからご紹介するのは私の研究ではなく MITの私の仲の良い友人のものです 「生物学の標準パーツの登録」と 呼ばれるもので ドゥルー・エンディーと トム・ナイトをはじめとする 何人かのとても聡明な人たちによって 先導されてます つまり彼らは生物を プログラム可能なシステムだと考えています 文字通り タンパク質をサブルーチンと見立て サブルーチンをつないで プログラムを 実行できると考えてください この概念は最近とても興味深いものに 発展しつつあります これは状態図で いわば 非常に簡易なコンピューターです
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.
これは2ビットカウンターです 簡単にいうと光スイッチ2個の コンピューター版です チューリッヒの学生グループが 生物学のデザイン・コンクールへの 参加に出しました そして昨年同じコンクールの後 テキサス大学の学生グループが 細菌をプログラムし 光を検知してスイッチを オン、オフできるようにしました 物質や構造で 「if-then-for」構文ができると示したことで 非常に興味深いのです なかなか面白いトレンドです これまで私たちが暮らしてきたのは 「形は機能に従う」のが当然の世界でしたから しかし私が育った環境では― 昨日 ニール・ガーシェンフェルドの講演を お聴きと思いますが かつて彼のラボと関連するラボに所属し 情報が形や機能を定義する― そんな世界にいました
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.
私はそのことについて6年間考え続け 科学を超えた芸術の力をお見せしようと 描いた漫画です 「ハウトゥーン(やり方漫画)」と呼んでいます ニック・ドラゴッタという素晴らしい イラストレーターと一緒に描きました 私一人で MITで6年もの歳月を費やし 自分がしていることを説明するのに 結構なページ数が必要でしたが 彼の手にかかるとたった1ページでした これは我々のミューズ 「タッカー君」です 彼はおもしろい子です そして妹のセリーヌ 彼が今何をしているかとういうと ボウルの中のシリアルが 自己会合するところを観察しています つまり物質を自己会合するように プログラムできるので 端をチョコレートに浸してみたりして 疎水性や親水性を 変えたりします 理論上では 正しくプログムすれば かなり面白いことができるので とても複雑な構造物を 作り出すことができます この場合 複雑な3次元構造の 自己複製をしました これは長い間考えた結果です 今 私たちはこうしてモノを作るからです これはシリコンウェハーで 2次元の構造が幾層にも 重なっているだけです 特徴といえば― 皆は次のように言うでしょう 65ナノメートルあたりが[今の限界]だと
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.
右側のが 放散虫類です 放散虫類は海水中に どこでもみられる単細胞生物で 小さいものだと 20ナノメートルくらいで 複雑な3次元構造が特徴です もしもこのようなものを 作り出す方法が判れば コンピューターを使って もっとたくさんのことができます 生物の秘密は 生体の創り方に 計算方法も織り込み済み ということです このポリメラーゼは DNAを複製するために設計された酵素で 言わばスーパー・コンピューターです そしてリボソームも小さなコンピューターで タンパク質の翻訳を手助けします これを考えたのは 生物学的物質で 何かを組むのは面白いけど 同じようなことが できるかってことです 自己複製の「動作」を作れるだろうか すなわち 無機的なシステムで 複雑な3次元構造を 自律的にできるのでしょうか なぜならば無機的なシステムには 高速の半導体のように いくつか利点があります
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.
研究成果の一部をお見せします テーマは自己複製するシステムを どのように作るかについて これは 言わばバベッジの発明品の再現で 小さな機械式計算機です そしてこれは5つの状態を持つ ステート・マシンです ここに3つほどの軽スイッチがありますが 何もしなければ結合しませんが 連結させてさせてビット列にすると 複製が可能です まず白 青 青 白から 始まり このようにコードすると 複製され 1個が2個になります そして3個になります こんな複製を作る システムができます これはライオネル・ペンローズの研究です 彼は「ペンローズ・タイル」で知られる ロジャー・ペンローズの父です 主に60年代に行われました ディジタルコンピューターの技術革新の影で 実用化のチャンスがなかったこの理論も 最近見直されています これから完全に自律的な 自己複製の様子をお見せします
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 --
先ほどのビデオで配列を 確認したとき 緑 緑 黄 黄 緑でしたね このようにエアホッケー台の上で始めます 高度な科学の世界では エアホッケー台を使うんです (笑)
(Laughter)
ずっと見てると 目が回りますが
-- 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?
見えているのは 元の配列の複製が このパーツ箱から出現する様子です これがビット列の自己複製です さて 一体何のために ビット列の複製を作りたいのか? それは生物にはもう一つ 興味深いミームがあり それは複製するのに便利な 線状配列のことで 折りたたむことで任意の 複雑な3次元構造になります 私は技術者版のミームを 作ろうとしていました 同じようなことをする無機物質で 機械的システムが作れるでしょうか? 今お見せしているのは 2次元の形を作る様子で
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.
非常に単純な法則に従う部品の 線状配列から形ができます 非常に単純な法則に従って動かすことや 先ほどデザイン画に登場した 驚くほど単純な状態機械を使う理由は 計算にデジタル理論を使わずに済むことです この方法だとマイクロチップよりもさらに 小さいサイズに縮小できるので 組み立てるときに極小部品として 使うことができます ニール・ガーシェンフェルドが水曜に このビデオをお見せしていると思いますが
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.
またお見せしたいと思います こちらは文字通り 色のついたタイルの配列です それぞれの色は異なる 磁気極性をもっていて 配列が固有の構造を指定します グラフ理論をご存知ならば 一目して 任意の3次元構造を作り出せると 納得されると思います 例えばの話 犬を切り刻んだ後 繋がり順をもとに折りたたまれる 線状配列から再構成できます そして 3次元の物体を ビットの配列で定義できるのです こんなふうにいつもと少し違った 視点から 世の中を見てみると なかなか面白いでしょ 宇宙をコンパイラーに 見立てたときに 物質的宇宙をプログラムするのに 必要なプログラムとは 何だろう と私は考えます あるいは材料や構造を 一種の情報や計算問題として 考えたりすることもできます 端にマイクロ・コントローラーを 取り付けることではなく 構造や機械そのものが コンピューターなのです 私はこのようなものの見方をマスターし
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.
多くの問題について少し違った見方が できるようになりました 仮に宇宙がコンピューターだとすると この一滴の水を 計算結果と解釈できます 例えば重力 表面張力 密度など 境界条件を設定して 「実行」ボタンを押すと まるで魔法のように宇宙から 完璧な球状レンズを生まれます これはこんな問題に応用できて― 例えば現在 世界中に安価な眼鏡が 手に入れられない人々が 5億から10億人いると 言われていますが 処方レンズをその場で すぐ作り出せる 機械を作ることが 可能になります これは文字どおり 境界条件を定義する機械で 円形であれば 球面レンズを 作ることができます 楕円形であれば 乱視用のレンズを 作ることができます そしてその後 膜をつけて 圧力をかける この工程が 追加プログラムにあたる部分です この2つのインプットだけで つまり 境界条件の形と 圧力だけで 無数のレンズの形を定義でき それでヒトの目のあらゆる 屈折異常を補正でき 範囲は-12~+8ジオプター 円柱レンズの場合は4ジオプターまでです そしてモノマーの注入です ジュリア・チャイルド(料理家)のように やります 紫外線を3分間あて 膜への圧力を逆向きにして 反応が終われば取り出します 私もこのビデオを見てますが うまくいくかまだわかりません (笑)
(Laughter)
ここで逆にします ずっと以前に作った映画ですが
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.
新しいプロトタイプでは レンズ両面が柔軟ですが それでも 重要なところは分かります レンズが完成したら スポッと抜き出します これが「イブ・クライン」ブランドで 来年発売されるメガネの形です -2ジオプター程度の軽い度数が 入っていることが判ります この側面からのショットで回転させると 円柱レンズだとういうことが分かり それがシステムの物理特性に 文字通り 組み込まれていることが分かります このように構造を計算として捉え 構造を情報と見たときに 別のことにも使えます これはSQUIDラボの私のスタッフが
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.
現在開発している「電子ロープ」 と呼ばれるものです ロープの織りは非常に複雑な 構造をしていて まったく負荷をかけない場合は 一つの構造を示し 負荷が異なる場合は違った構造になります それを活かして ごく少数の電導性の繊維を織り込み 文字どおりセンサー機能を持たせられます これでどこに どの程度の負荷がかかっているのか 検知できるロープが出来上がります 世の中に存在するモノの 物理特性や 材料をコンピューターとして見立てると このようなことが可能になります ここで次の話題に移ります
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.
これについてどんなことを 考えているのか 簡単に触れたいと思います 今私がもっとも関心をもっているのは 宇宙をひとつのコンピュータと 考えた場合 一般的に どのようにモノを作るか そしてオープンソース ハードウェアを共有するときのように おなじ方法でモノづくりができるかです これまで多くのTEDトークの中で 多くの人に同じ問題を考えてもらい 情報を共有し 協働する利点が 支持されています 人間であることの便利なところは 直線的な時間に沿って動くことで リサ・ランドールがそれを 変えない限り これからもそうでしょう つまり 何をするにしても 何を作るにしても ステップの順番に従ってしますが そのことを70年代に もっとも優雅にやってのけたのが LEGO社です それだけでなく彼らは 順序を追ってモノを作る方法を示しました そこで 私はモノを作る方法を どうすれば一般化できるか 考えを巡らしていて 最終的には このキャラクターみたいに なりますよね この考え方は広く 多くの 考え方に応用できます 昨日 キャメロン・シンクレアは こう言いました
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.
「人類全体のためになる 住居デザインを考案するときに 協力を実現するためには どうしたらよいか?」 そしてエイミー・スミスは講演の中で どうしたらMITの学生を ハイチの地域社会の人々と 協力させられるかについて話しました 私は モノの構造や材料や組立方法を 再定義し 考え直す必要があると思います そのことでより深いレベルで お互いが持つ構造に関する ソース・コードを共有できると思います 今はまだどうしたらいいか判りませんが 実はこのテーマについては 活発な議論が行われているのです 議論は次のような 問題提起につながります
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.
例えばこれはコンパイラーなのか? サブルーチンなのか? そういう面白い問題になります もしかしたら私の話は 抽象的過ぎるかもしれませんが こうしてアニメのキャラクターに 回帰していることや 宇宙の — 正確にいうと異なった宇宙の 捉え方が 将来ごく一般的になるだろうと思います バイオ・テクから材料組立てまでの話です ビル・ジョイの講演はすばらしいものでした 材料科学への投資が 始まっていますが 材料科学の分野では 新しい考え方なのです つまりどのようにして新しい考え方に 本当の情報や構造を使って 世界を違った視点で見られるか 宇宙のコンピューターを定義するのは バイナリー・コードではなく いわばアナログ式コンピューターでしょう しかし それは間違いなく 斬新な世界観でしょう しゃべりすぎましたね そろそろ終わりみたいです
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.
残り時間を質疑応答にしてもいいですが 私は並外れたことをする人物として 紹介されているので そのことについて 説明する必要があるかもしれません それを今からお見せするビデオで 説明しようと思います これは3,000平方フィートの凧で
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.
最小エネルギーを持つ面でもあります 再び水滴の話に立ち戻りますが 新しい視点で宇宙について考えます この凧はデイブ・カルプという 男がデザインしました 一体なぜ3,000平方フィートの凧が 要るのでしょう? 家一軒と同じ大きさの凧です それはボートをすごく速いスピードで 引きたいからです そのため何人かの人たちと これを準備していました これは抽象的な概念を 別の視点から見ていて この構造は宇宙の物理法則によって 定義されています ベッドシーツとしても使えますが 自律的な計算の結果 空力形状が定義されます このようなシステムで 船のスピードを2倍にできます これはもう一つ 未来の興味深い側面です (拍手)
(Applause)