This is me building a prototype for six hours straight. This is slave labor to my own project. This is what the DIY and maker movements really look like. And this is an analogy for today's construction and manufacturing world with brute-force assembly techniques. And this is exactly why I started studying how to program physical materials to build themselves.
Bu benim, altı saattir bir prototip inşa eden. Bu kendi projesi için emek veren köle. Bu, "Kendin Yap" ve yapıcı hareketlerin gerçekten neye benzediği. Ve bu kaba kuvvet montaj teknikleri ile bugünün inşaat ve imalat dünyası için bir analojidir. Ve bu tam olarak fiziksel malzemelerin kendilerini oluşturmak için nasıl programlanacağı hakkında çalışmaya başlamamın sebebidir.
But there is another world. Today at the micro- and nanoscales, there's an unprecedented revolution happening. And this is the ability to program physical and biological materials to change shape, change properties and even compute outside of silicon-based matter. There's even a software called cadnano that allows us to design three-dimensional shapes like nano robots or drug delivery systems and use DNA to self-assemble those functional structures.
Ama bambaşka bir dünya var. Bugün mikro - ve nano ölçeklerde, benzeri görülmemiş bir devrim gerçekleşiyor. Ve bu fiziksel ve biyolojik materyallerin şeklini değiştirmek, özelliğini değiştirmek ve hatta silikon bazlı madde dışında hesaplanması için programlama yeteneğidir. Hatta nano robotlar veya ilaç dağıtım sistemlerindeki gibi üç boyutlu şekilleri tasarlamaya izin veren ve bu fonksiyonel yapıların kendi kendine birleşmesi için DNA kullanan Cadnano adında bir yazılım mevcut.
But if we look at the human scale, there's massive problems that aren't being addressed by those nanoscale technologies. If we look at construction and manufacturing, there's major inefficiencies, energy consumption and excessive labor techniques. In infrastructure, let's just take one example. Take piping. In water pipes, we have fixed-capacity water pipes that have fixed flow rates, except for expensive pumps and valves. We bury them in the ground. If anything changes -- if the environment changes, the ground moves, or demand changes -- we have to start from scratch and take them out and replace them.
Ama eğer insan ölçeğinde bakacak olursak, bu nano ölçekli teknolojiler tarafından ele alınmayan büyük problemler mevcut. İnşaat ve imalata bakacak olursak, orada büyük yetersizlikler, enerji tüketimi ve aşırı iş gücü teknikleri var. Altyapıdan hadi bir örnek ele alalım. Boru döşemek. Su tesisatı içinde, pahalı vanalar ve pompalar dışında, sabit akış hızlarına sahip, sabit kapasiteli su borularımız var. Biz onları toprağa gömeriz. Herhangi bir değişiklik olduğunda -çevre değişiklikleri, yer hareketleri veya talebe bağlı değişiklikler olduğunda- sıfırdan başlamak ve onları çıkarıp, değiştirmek zorundayız.
So I'd like to propose that we can combine those two worlds, that we can combine the world of the nanoscale programmable adaptive materials and the built environment. And I don't mean automated machines. I don't just mean smart machines that replace humans. But I mean programmable materials that build themselves. And that's called self-assembly, which is a process by which disordered parts build an ordered structure through only local interaction.
Bu yüzden ben bu iki dünyayı birleştirmeyi önermek istiyorum, biz nano ölçekte programlanabilir uyarlamalı malzemelerin ve yerleşik çevrenin dünyasını birleştirebiliriz. Ve otomatik makineleri kastetmiyorum. Ben insanların yerini alan akıllı makineleri de kastetmiyorum. Yani kendi kendilerini inşa eden programlanabilir malzemeleri kastediyorum. Ve bu kendi kendine montaj adı verilen, düzensiz parçaların sadece yerel etkileşim yoluyla sıralı bir yapı inşa etmesi işlemidir.
So what do we need if we want to do this at the human scale? We need a few simple ingredients. The first ingredient is materials and geometry, and that needs to be tightly coupled with the energy source. And you can use passive energy -- so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics. And then you need smartly designed interactions. And those interactions allow for error correction, and they allow the shapes to go from one state to another state.
Eğer bunu insan ölçeğinde yapmak istiyorsak neye ihtiyacımız var? Bize bir kaç basit bileşen gerekiyor. İlk bileşen malzeme ve geometri, bunların sıkı bir şekilde bir enerji kaynağı ile birleştirilmesi gerekmektedir. Ve pasif enerji kullanabilirsiniz - yani ısı, sallama, pnömatik, yerçekimi, manyetik. Ve sonra akıllıca tasarlanmış etkileşime ihtiyacın var. Ve bu etkileşimler hata düzeltmesine olanak sağlar ve şekillerin bir halden başka bir hale geçmesine olanak sağlar.
So now I'm going to show you a number of projects that we've built, from one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional and even four-dimensional systems. So in one-dimensional systems -- this is a project called the self-folding proteins. And the idea is that you take the three-dimensional structure of a protein -- in this case it's the crambin protein -- you take the backbone -- so no cross-linking, no environmental interactions -- and you break that down into a series of components. And then we embed elastic. And when I throw this up into the air and catch it, it has the full three-dimensional structure of the protein, all of the intricacies. And this gives us a tangible model of the three-dimensional protein and how it folds and all of the intricacies of the geometry. So we can study this as a physical, intuitive model. And we're also translating that into two-dimensional systems -- so flat sheets that can self-fold into three-dimensional structures.
Şimdi inşa ettiğimiz bir dizi projeyi size göstereceğim; tek boyutlu, iki boyutlu, üç boyutlu ve hatta dört boyutlu sistemler. Tek boyutlu sistemlerde - bu, kendi kendini katlayan proteinler adı verilen bir proje. Ve amaç bir proteinin üç boyutlu yapısını almak - bu durumda crambin proteinini - omurgayı alırsınız - yani hiçbir çapraz bağlama, çevresel etkileşim yok - ve bunu bir dizi bileşene ayırırsınız. Ve sonra içine elastik yerleştiririz. Ve ben bunu havaya atıp, yakaladığım zaman, proteinin üç boyutlu yapısının tamamına, tüm inceliklerine sahip olur, Ve bu bize üç boyutlu proteinin somut bir modelini ve nasıl kıvrıldığını, tüm geometrik inceliklerini verir. Yani biz bunu fiziksel, sezgisel bir modelmiş gibi çalışabiliriz. Ve bunu aynı zamanda iki boyutlu sistemlere çeviriyoruz - yani kendini üç boyutlu yapılar haline katlayabilen düz levhalar.
In three dimensions, we did a project last year at TEDGlobal with Autodesk and Arthur Olson where we looked at autonomous parts -- so individual parts not pre-connected that can come together on their own. And we built 500 of these glass beakers. They had different molecular structures inside and different colors that could be mixed and matched. And we gave them away to all the TEDsters. And so these became intuitive models to understand how molecular self-assembly works at the human scale. This is the polio virus. You shake it hard and it breaks apart. And then you shake it randomly and it starts to error correct and built the structure on its own. And this is demonstrating that through random energy, we can build non-random shapes.
Üç boyutlu olarak, Autodesk ve Arthur Olson ile geçen yıl TEDGlobal'de bir proje yaptık, Otonom parçalara baktık - Yani önceden bağlanmış olmayan, kendi kendilerine bir araya gelebilen bireysel parçalar. Ve biz bu cam şişelerden 500 tanesini inşa ettik. İçlerinde farklı molekül yapılar vardı ve de karıştırılıp eşleştirilebilen farklı renkler. Ve onları tüm TEDcilere verdik. Ve böylece bunlar moleküler kendiliğinden montajın insan ölçeğinde nasıl çalıştığını anlamak için sezgisel modeller oldular. Bu çocuk felci virüsüdür. Onu şiddetli sallarsan, parçalarına ayrılır. Ve sonra onu rastgele sallarsın ve kendi kendine hata düzeltmeye ve yapı inşa etmeye başlar. Ve bu, rastgele enerjiyle, rastgele olmayan şekiller oluşturabileceğimizi gösteriyor.
We even demonstrated that we can do this at a much larger scale. Last year at TED Long Beach, we built an installation that builds installations. The idea was, could we self-assemble furniture-scale objects? So we built a large rotating chamber, and people would come up and spin the chamber faster or slower, adding energy to the system and getting an intuitive understanding of how self-assembly works and how we could use this as a macroscale construction or manufacturing technique for products.
Hatta biz bunu çok daha büyük ölçekte yapabileceğimizi kanıtladık. Geçen yıl TED Long Beach'te, düzenekleri inşa eden bir kurulum yaptık. Fikir şuydu, mobilya ölçeğinde nesnelerin kendi kendini monte etmesini sağlayabilir miydik? Bu yüzden büyük bir dönen daire inşa ettik ve insanlar yanına gelip daireyi hızlı veya yavaş döndürecekti, sisteme enerji ekleyecek ve kendi kendine montajın nasıl çalıştığının sezgisel bir anlayışını elde edecek ve makro ölçekli inşaat veya ürünler için imalat tekniği gibi konularda nasıl kullanılabileceğini anlayacaktı.
So remember, I said 4D. So today for the first time, we're unveiling a new project, which is a collaboration with Stratasys, and it's called 4D printing. The idea behind 4D printing is that you take multi-material 3D printing -- so you can deposit multiple materials -- and you add a new capability, which is transformation, that right off the bed, the parts can transform from one shape to another shape directly on their own. And this is like robotics without wires or motors. So you completely print this part, and it can transform into something else.
Bu yüzden unutmayın, 4B dedim. Yani bugün ilk defa, Stratasys işbirliği ile 4B baskı adında yeni bir projenin açılışını yapıyoruz. 4B baskı arkasındaki fikir şudur, çoklu malzemeli 3B baskı alırsınız - böylece birden çok malzeme katabilirsiniz-- ve yeni bir kabiliyet eklersiniz, bu değişimdir, hem de hemen, parçalar bir şekilden başka bir şekle kendi kendilerine dönüşebilir. Ve bu kablosuz veya motorsuz robotbilimi gibidir. Yani bu parçayı olduğu gibi basarsınız ve o başka bir şey haline dönüşebilir.
We also worked with Autodesk on a software they're developing called Project Cyborg. And this allows us to simulate this self-assembly behavior and try to optimize which parts are folding when. But most importantly, we can use this same software for the design of nanoscale self-assembly systems and human scale self-assembly systems. These are parts being printed with multi-material properties. Here's the first demonstration. A single strand dipped in water that completely self-folds on its own into the letters M I T. I'm biased. This is another part, single strand, dipped in a bigger tank that self-folds into a cube, a three-dimensional structure, on its own. So no human interaction. And we think this is the first time that a program and transformation has been embedded directly into the materials themselves. And it also might just be the manufacturing technique that allows us to produce more adaptive infrastructure in the future.
Ayrıca Autodesk ile onların geliştirdiği Project Cyborg (Cyborg Projesi) adı verilen bir yazılım üzerinde çalıştık. Ve bu bizim kendi kendine montaj davranışını simule etmemize ve hangi parçaların ne zaman katlandığını optimize etmemize izin veriyor. Ama en önemlisi, biz bu aynı yazılımı nano ölçekli kendi kendine montaj sistemleri için ve insan ölçekli kendi kendine montaj sistemleri için kullanabiliriz. Bunlar çoklu malzeme özellikleri ile basılan parçalardır. İşte ilk gösteri. Suya batırılmış tek bir iplikçik tamamen kendi kendine kıvrılarak M I T harflerini oluşturuyor. Taraflıyım. Bu başka bir parça, tek iplikçik, daha büyük bir tanka batırılmış, kendi kendini bir küp, üç boyutlu bir yapı haline katlıyor. Yani hiçbir insan etkileşimi yok. Ve bunun ilk kez olduğunu düşünüyoruz, bir program ve dönüşüm doğrudan malzemenin kendisine gömülmüş. Ve aynı zamanda gelecekte daha uyarlanabilir altyapı oluşturmamızı sağlayan bir imalat tekniği olabilir.
So I know you're probably thinking, okay, that's cool, but how do we use any of this stuff for the built environment? So I've started a lab at MIT, and it's called the Self-Assembly Lab. And we're dedicated to trying to develop programmable materials for the built environment. And we think there's a few key sectors that have fairly near-term applications. One of those is in extreme environments. These are scenarios where it's difficult to build, our current construction techniques don't work, it's too large, it's too dangerous, it's expensive, too many parts. And space is a great example of that. We're trying to design new scenarios for space that have fully reconfigurable and self-assembly structures that can go from highly functional systems from one to another.
Evet biliyorum, muhtemelen şöyle düşünüyorsunuz, tamam, bu güzel, ama bunu inşaatlar için nasıl kullanabiliriz? Bu yüzden MIT'de bir laboratuvar başlattım, ve adı Self-Assembly (Kendi kendine montaj) Lab. İnşaatlar için programlanabilir malzemeler geliştirmeyi denemeye kendimizi adadık. Ve birkaç önemli sektörde nispeten yakın vadede uygulamaları olduğunu düşünüyoruz. Bunlardan biri sıradışı ortamlar. Bu inşa etmenin zor olduğu senaryolardır, şu anki yapım teknikleri işe yaramaz, çok büyük, çok tehlikeli, çok pahalı, çok fazla parçalı. Ve uzay bunun için harika bir örnek. Uzay için, çok fonksiyonlu sistemlerin birinden diğerine geçebilecek, tamamiyle yeniden kurulabilir ve kendi kendini monte edebilen senaryolar, dizayn etmeye çalışıyoruz.
Let's go back to infrastructure. In infrastructure, we're working with a company out of Boston called Geosyntec. And we're developing a new paradigm for piping. Imagine if water pipes could expand or contract to change capacity or change flow rate, or maybe even undulate like peristaltics to move the water themselves. So this isn't expensive pumps or valves. This is a completely programmable and adaptive pipe on its own.
Altyapıya geri dönelim. Altyapıda, Boston'dan Geosyntec adında bir şirket ile çalışıyoruz. Ve borulama için yeni bir paradigma geliştiriyoruz. Su borularının genişleyip daraldığını düşünün, suyun kapasitesini veya akış hızını değiştirmek için, ya da hatta su taşımak için kendilerini peristaltik (bağırsak hareketleri) gibi dalgalandırdığını. Yani bu, pahalı pompalar veya vanalar değil. Bu, kendi başına tamamen programlanabilir ve adapte olabilen bir boru.
So I want to remind you today of the harsh realities of assembly in our world. These are complex things built with complex parts that come together in complex ways. So I would like to invite you from whatever industry you're from to join us in reinventing and reimagining the world, how things come together from the nanoscale to the human scale, so that we can go from a world like this to a world that's more like this.
Size bugün kurulumun dünyamızdaki acı gerçeklerini hatırlatmak istiyorum. Bunlar karmaşık şekillerde buluşan karmaşık parçalar ile inşa edilmiş karmaşık şeylerdir. Bu yüzden sizi hangi endüstriden olursanız olun davet ediyorum, dünyayı yeniden keşfetmek ve tasarlamak için bize katılmaya, nano ölçeğinden insan ölçeğine nesneler nasıl biraraya geliyor, ki böyle bir dünyadan böyle bir dünyaya gidebilelim.
Thank you.
Teşekkürler.
(Applause)
(Alkış)