Today I'd like to show you the future of the way we make things. I believe that soon our buildings and machines will be self-assembling, replicating and repairing themselves. So I'm going to show you what I believe is the current state of manufacturing, and then compare that to some natural systems.
Astăzi aș vrea să vă prezint viitorul modului în care facem lucruri. Cred că în curând clădirile și mașinile noastre se vor asambla, replica și repara singure. Voi prezenta în ce constă starea actuală a manufacturării și apoi o voi compara cu câteva sisteme naturale.
So in the current state of manufacturing, we have skyscrapers -- two and a half years [of assembly time], 500,000 to a million parts, fairly complex, new, exciting technologies in steel, concrete, glass. We have exciting machines that can take us into space -- five years [of assembly time], 2.5 million parts.
Conform modalității actuale de executare construim zgârie-nori în doi ani și jumătate din 500.000 până la un milion de componente, cu tehnologii noi destul de complexe folosind oțel, beton, sticlă. Facem mașinării fascinante care ne duc în cosmos -- cinci ani, 2,5 milioane de componente.
But on the other side, if you look at the natural systems, we have proteins that have two million types, can fold in 10,000 nanoseconds, or DNA with three billion base pairs we can replicate in roughly an hour. So there's all of this complexity in our natural systems, but they're extremely efficient, far more efficient than anything we can build, far more complex than anything we can build. They're far more efficient in terms of energy. They hardly ever make mistakes. And they can repair themselves for longevity.
Dar, pe de altă parte, dacă te uiți la sistemele naturale, avem proteine de două milioane de tipuri, care se asamblează în 10.000 de nanosecunde, sau ADN-ul cu 3 miliarde de perechi de baze care se copiază în aproximativ o oră. Deci există toată această complexitate în sistemele naturale dar extrem de eficiente, cu mult mai eficiente decât orice construim noi, cu mult mai complexe decât orice construim noi. Sunt mult mai eficiente în folosirea energiei. Foarte rar dau greș și se pot repara singure pentru longevitate.
So there's something super interesting about natural systems. And if we can translate that into our built environment, then there's some exciting potential for the way that we build things. And I think the key to that is self-assembly.
Așa că există ceva foarte interesant în sistemele naturale. Și dacă putem transpune acel sistem în mediul conceput de noi, apare un potențial entuziasmant pentru felul în care construim. Cred că soluţia pentru asta e auto-asamblarea.
So if we want to utilize self-assembly in our physical environment, I think there's four key factors. The first is that we need to decode all of the complexity of what we want to build -- so our buildings and machines. And we need to decode that into simple sequences -- basically the DNA of how our buildings work. Then we need programmable parts that can take that sequence and use that to fold up, or reconfigure. We need some energy that's going to allow that to activate, allow our parts to be able to fold up from the program. And we need some type of error correction redundancy to guarantee that we have successfully built what we want.
Dacă vrem să folosim auto-asamblarea în mediul nostru fizic cred că există patru factori-cheie. În primul rând trebuie să decodăm întreaga complexitate a ceea ce vrem să construim -- clădirile și mașinăriile. Trebuie să le descompunem în secvențe simple -- practic, ADN-ul funcționalității construcțiilor noastre. Apoi ne trebuie bucăți programabile care pot interpreta și folosi acea secvență pentru a se asambla sau reconfigura. Avem nevoie de energie care să permită activarea procesului, să permită componentelor să se plieze conform programului. Și mai avem nevoie de un soi de redundanţă în corectarea erorilor pentru a garanta că am construit cu succes ceea ce doream.
So I'm going to show you a number of projects that my colleagues and I at MIT are working on to achieve this self-assembling future. The first two are the MacroBot and DeciBot. So these projects are large-scale reconfigurable robots -- 8 ft., 12 ft. long proteins. They're embedded with mechanical electrical devices, sensors. You decode what you want to fold up into, into a sequence of angles -- so negative 120, negative 120, 0, 0, 120, negative 120 -- something like that; so a sequence of angles, or turns, and you send that sequence through the string. Each unit takes its message -- so negative 120 -- it rotates to that, checks if it got there and then passes it to its neighbor.
Vă voi arăta o serie de proiecte la care lucrez împreună cu colegii mei de la MIT pentru a realiza acest viitor auto-asamblant. Primele două sunt MacroBot și DeciBot. Aceste proiecte concep roboți reconfigurabili de scară mare -- proteine lungi de 2 - 3 m. Ele sunt încorporate cu dispozitive electromecanice, senzori. Descifrezi ceea ce dorești să creezi într-o secvență de unghiuri -- adică negativ 120, negativ 120, 0, 0, 120, negativ 120 -- sau ceva asemănător; deci o secvență de unghiuri sau răsuciri și trimiți acea secvență prin șir. Fiecare unitate își primește mesajul -- adică 120 negativ. Se rotește, verifică dacă a ajuns unde trebuie și apoi transmite mesajul unității adiacente.
So these are the brilliant scientists, engineers, designers that worked on this project. And I think it really brings to light: Is this really scalable? I mean, thousands of dollars, lots of man hours made to make this eight-foot robot. Can we really scale this up? Can we really embed robotics into every part? The next one questions that and looks at passive nature, or passively trying to have reconfiguration programmability. But it goes a step further, and it tries to have actual computation. It basically embeds the most fundamental building block of computing, the digital logic gate, directly into your parts.
Aceștia sunt cercetătorii eminenți, inginerii, designerii care au lucrat la acest proiect. Se ridică următoarea întrebare: Este acest lucru chiar realizabil? Vreau să spun, mii de dolari, o mulțime de ore de muncă investiți pentru a crea acest robot de 2,4 m. Putem oare extinde scara? Chiar putem implementa robotica în fiecare componentă? Următorul pas pune această întrebare și examinează natura pasivă, încearcă pasiv să obțină o programabilitate a reconfigurării. Merge însă un pas mai departe și încearcă să aibă computație. Încorporează elementul fundamental al computației, poarta digitală logică, direct în componente.
So this is a NAND gate. You have one tetrahedron which is the gate that's going to do your computing, and you have two input tetrahedrons. One of them is the input from the user, as you're building your bricks. The other one is from the previous brick that was placed. And then it gives you an output in 3D space. So what this means is that the user can start plugging in what they want the bricks to do. It computes on what it was doing before and what you said you wanted it to do. And now it starts moving in three-dimensional space -- so up or down. So on the left-hand side, [1,1] input equals 0 output, which goes down. On the right-hand side, [0,0] input is a 1 output, which goes up. And so what that really means is that our structures now contain the blueprints of what we want to build.
Aceasta este o poartă NAND. Avem un tetraedru ce constituie poarta care va face computația și mai avem doi tetraedrii de intrare. Primul e un input de la utilizator în timp ce construiești modulele. Celălalt este de la modulul asamblat anterior. Astfel se obține un output în spațiu tridimensional. Asta presupune că utilizatorul poate introduce input pentru ceea ce dorește să execute modulul. Acesta analizează atât ceea ce făcea înainte cât și ce i-ați spus că doriți să facă. Iar acum începe să se miște în spațiu tridimensional -- deci în jos sau în sus. Aşadar în stânga, input [1,1] generează output 0, care merge în jos. În partea dreaptă, input [0,0] iese ca output 1, care merge în sus. Asta probează că într-adevăr structura noastră conține planurile a ceea ce vrem să construim.
So they have all of the information embedded in them of what was constructed. So that means that we can have some form of self-replication. In this case I call it self-guided replication, because your structure contains the exact blueprints. If you have errors, you can replace a part. All the local information is embedded to tell you how to fix it. So you could have something that climbs along and reads it and can output at one to one. It's directly embedded; there's no external instructions.
Deci au integrată în ele toată informaţia a ceea ce s-a construit. Asta înseamnă că putem avea o formă de auto-replicare. În acest caz eu o numesc replicare auto-ghidată deoarece structura însăși conține planurile exacte. Dacă apar erori, poți înlocui o componentă. Toată informația locală e încorporată pentru a-ți spune cum s-o repari. Aşadar puteţi avea ceva care urcă pas cu pas şi o citeşte şi poate da un output specific pentru fiecare în parte. E încorporată local; nu există instrucţiuni exterioare.
So the last project I'll show is called Biased Chains, and it's probably the most exciting example that we have right now of passive self-assembly systems. So it takes the reconfigurability and programmability and makes it a completely passive system. So basically you have a chain of elements. Each element is completely identical, and they're biased. So each chain, or each element, wants to turn right or left. So as you assemble the chain, you're basically programming it. You're telling each unit if it should turn right or left. So when you shake the chain, it then folds up into any configuration that you've programmed in -- so in this case, a spiral, or in this case, two cubes next to each other. So you can basically program any three-dimensional shape -- or one-dimensional, two-dimensional -- up into this chain completely passively.
Ultimul proiect pe care vi-l voi arăta se numește Biased Chains și e probabil cel mai interesant exemplu de sistem pasiv auto-asamblant pe care-l avem în acest moment. Deci preia reconfigurabilitatea şi programabilitatea şi realizează un sistem complet pasiv. În principiu avem un lanț de elemente. Toate elementele sunt identice și direcționate. Astfel fiecare lanț sau fiecare element vrea să se întoarcă spre dreapta sau spre stânga. Deci în timp ce asamblezi lanțul, practic îl programezi. Îi spui fiecărei unități dacă ar trebui să se învârtă în dreapta sau în stânga. Așa că, atunci când scuturi lanțul, el se pliază în orice configuraţie în care l-ai programat -- în acest caz, o spirală, sau în acest caz, două cuburi unul lângă altul. Aşadar puteţi programa orice formă tridimensională -- sau unidimensională, bidimensională -- în acest lanţ într-un mod complet pasiv.
So what does this tell us about the future? I think that it's telling us that there's new possibilities for self-assembly, replication, repair in our physical structures, our buildings, machines. There's new programmability in these parts. And from that you have new possibilities for computing. We'll have spatial computing. Imagine if our buildings, our bridges, machines, all of our bricks could actually compute. That's amazing parallel and distributed computing power, new design possibilities. So it's exciting potential for this. So I think these projects I've showed here are just a tiny step towards this future, if we implement these new technologies for a new self-assembling world.
Aşadar ce ne spune asta despre viitor? Cred că ne spune că există noi posibilităţi de auto-asamblare, replicare, reparare a structurilor fizice, clădirilor şi maşinilor noastre. Acestea pot fi programate într-un mod nou. Şi de aici apar noi posibilităţi privind computaţia. Vom avea computaţie spaţială. Imaginaţi-vă clădirile noastre, podurile, maşinile, toate cărămizile, dacă ar fi capabile de computaţie. Asta are o uimitoare putere de computaţie paralelă şi distribuită, noi posibilităţi de design. Există un potenţial impresionant în direcția asta. Cred că proiectele pe care vi le-am arătat sunt doar un pas minuscul către viitor, în cazul în care implementăm aceste noi tehnologii pentru o lume nouă, auto-asamblabilă.
Thank you.
Vă mulțumesc.
(Applause)
(Aplauze)