Questo sono io che costruisco un prototipo
per sei ore di fila.
Questo è lavoro da schiavo per il mio progetto.
Qui potete vedere com'è veramente il movimento dei maker e del DIY [Fai da te].
Ed è un'analogia per il mondo manifatturiero e delle costruzioni di oggi
con tecniche di assemblaggio di semplice manodopera.
Ed è per questo che ho iniziato a studiare
come programmare materiali fisici che si autocostruiscono.
Ma c'è un altro mondo.
Oggigiorno, su micro e nano-scala,
sta avvenendo una rivoluzione mai vista prima.
Riguarda l'abilità nel programmare materiali fisici e biologici
in grado di cambiare forma, proprietà
e addirittura calcolare al di fuori dalla materia a base di silicone.
C'è anche un software chiamato cadnano
che ci permette di disegnare forme tridimensionali
come nano robot o sistemi di consegna farmaci
e usa il DNA per auto-assemblare queste strutture funzionali.
Ma se guardiamo su scala umana,
ci sono molti problemi che le nanotecnologie
non stanno ancora affrontando.
Se guardiamo l'edilizia e il settore manifatturiero,
ci sono rilevanti inefficienze, consumo di energia
e tecniche di lavoro eccessive.
Facciamo un esempio in infrastruttura.
Prendiamo il sistema idraulico.
Nel sistema idraulico, abbiamo tubazioni dalla capacità fissa
che hanno un flusso fisso, salvo le tubazioni e le valvole costose.
Le sotterriamo.
Se qualcosa cambia - se l'ambiente cambia,
se il terreno si muove, o se cambiano le necessità -
dobbiamo ripartire da zero, rimuoverle e sostituirle.
Vorrei cercare di combinare questi due mondi,
cioè il mondo dei nanomateriali adattativi programmabili
e l'ambiente che costruiamo.
E non mi riferisco a macchine automatizzate.
Non mi riferisco solo a macchine intelligenti che sostituiscono l'uomo.
Mi riferisco a materiali programmabili che si costruiscono da soli.
Si chiama auto-assemblaggio,
un processo mediante il quale le parti disordinate costruiscono una struttura ordinata
solo attraverso l'interazione locale.
Di cosa abbiamo bisogno se vogliamo realizzarlo su scala umana?
Abbiamo bisogno di alcuni ingredienti semplici.
Il primo ingrediente sono materiali e geometria,
e devono essere strettamente correlati con le fonti di energia.
Si può usare energia passiva -
quindi calore, vibrazione, aria compressa, gravità, magnetismo.
Poi servono interazioni progettate in modo intelligente.
Queste interazioni permettono di correggere errori,
e fanno sì che le forme possano passare da uno stato all'altro.
Perciò ora vi mostrerò una serie di progetti che abbiamo sviluppato,
da sistemi unidimensionali, bidimensionali, tridimensionali
e anche quadridimensionali.
Nei sistemi unidimensionali -
si tratta di un progetto chiamato proteine che si auto-avvolgono.
L'idea è di prendere la struttura tridimensionale di una proteina,
in questo caso la crambina,
si prende la struttura portante - senza legami incrociati né interazioni ambientali -
e la si spezza in una serie di componenti.
Poi si inserisce un elastico.
E quando lo lancio in aria e lo prendo,
ha la struttura tridimensionale completa della proteina, tutti gli intrecci.
E questo ci dà un modello tangibile
della proteina tridimensionale e come si avvolge
e tutte gli intrecci della geometria.
Così possiamo studiarlo come un modello fisico e intuitivo.
E lo stiamo traducendo anche in sistemi bidimensionali,
così che dei fogli piani possono auto-avvolgersi in strutture tridimensionali.
A tre dimensioni, l'anno scorso al TEDGlobal abbiamo realizzato un progetto
con Autodesk e Arthur Olson
in cui abbiamo considerato le parti autonome -
quindi parti individuali non collegate prima che possono collegarsi da sole.
E abbiamo costruito 500 di queste coppe di vetro.
Hanno diverse trutture molecolari al loro interno
e diversi colori che possono essere mescolati e abbinati.
E li abbiamo dati a tutti i TEDsters.
E così sono diventati dei modelli intuitivi
per capire come funziona l'auto-assemblaggio molecolare su scala umana.
Questo è il virus della polio.
Se lo scuotete forte, si spezza.
E se poi lo scuotete in modo casuale,
comincia a correggere l'errore e a costruire la struttura da solo.
Ciò dimostra che attraverso dell'energia casuale,
possiamo costruire delle forme non casuali.
Abbiamo anche dimostrato che possiamo farlo su una scala molto più grande.
L'anno scorso a TED Long Beach,
abbiamo costruito un'installazione che costruisce installazioni.
L'idea era, possiamo auto-assemblare oggetti in scala reale?
Abbiamo costruito un'ampia camera rotante
e la gente veniva e la faceva andare più veloce o più lenta,
aggiungendo energia al sistema
e ottenendo una comprensione intuitiva di come funziona l'auto-assemblaggio
e come si potrebbe usare
come tecnica di costruzione o produzione di prodotti su macroscala.
Ricordate che ho menzionato il 4D.
Oggi, per la prima volta, sveleremo un nuovo progetto,
in collaborazione con Stratasys,
e si chiama stampa in 4D.
L'idea dietro la stampa in 4D
è che si prende la stampa 3D multimateriale -
in modo da poter depositare materiali diversi -
e si aggiunge una nuova capacità:
la trasformazione,
ovvero, che le parti
possano trasformarsi da una forma in un'altra direttamente da sole.
È come la robotica, senza fili o motori.
Quindi si stampa completamente questa parte
ed si può trasformare in qualcos'altro.
Abbiamo lavorato anche con Autodesk su un software che stanno sviluppando chiamato Project Cyborg.
Questo ci permette di simulare il comportamento di auto-assemblaggio
e di cercare di ottimizzare quali parti si avvolgono, e quando.
Ma soprattutto, possiamo usare lo stesso software
per la configurazione di sistemi di auto-assemblaggio sia su nanoscala
che su scala umana.
Queste sono parti che vengono stampate con proprietà multimateriali.
Ecco la prima dimostrazione.
Un singolo trefolo immerso nell'acqua
si avvolge completamente da solo
formando le lettere M I T.
Sono di parte.
Questa è un'altra parte, un singolo trefolo, immerso in un contenitore più grande,
che si auto-avvolge formando un cubo, una struttura tridimensionale.
Senza interazione umana.
Crediamo che questa sia la prima volta
che un programma e una trasformazione
siano stati inseriti direttamente nei materiali stessi.
E potrebbe diventare la tecnica di manifattura
che ci consente di produrre infrastrutture più adattative in futuro.
Probabilmente state pensando,
bene, è fantastico ma, come possiamo utilizzare queste cose per l'ambiente costruito?
Ho aperto un laboratorio al MIT
chiamato Laboratorio di Auto-Assemblaggio.
Ci occupiamo di sviluppo di materiali programmabili
per l'ambiente costruito.
E crediamo che ci siano alcuni settori chiave
che avranno applicazioni a breve.
Una di queste sarà in ambienti estremi.
Ci sono degli scenari dove è difficile costruire,
le nostre attuali tecniche di costruzione non funzionano,
è troppo grande, troppo pericoloso, è costoso, ci sono troppe componenti.
E lo spazio ne è un ottimo esempio.
Stiamo cercando di progettare nuovi scenari per lo spazio
che abbiano strutture riconfigurabili e auto-assemblanti,
che possano passare da un sistema altamente funzionante all'altro.
Torniamo all'infrastruttura.
Nelle infrastrutture, stiamo lavorando con un'azienda di Boston chiamata Geosyntec.
E stiamo sviluppando un nuovo paradigma per il sistema idraulico.
Immaginate che le tubazioni potessero espandersi e contrarsi
per modificare la capacità o la portata di flusso,
o forse anche muoversi a ritmo peristaltico per far scorrere l'acqua da sole.
Questo non significa pompe o valvole costose.
Si tratta di un tipo di tubazione adattativa completamente programmabile.
Così oggi voglio ricordarvi
la dura realtà dell'assemblaggio nel nostro mondo.
Sono cose complesse costruite con parti complesse
che vengono assemblate in modi complessi.
Perciò, qualunque industria voi rappresentiate, vorrei invitarvi
a unirvi a noi nel reinventare e reimmaginare il mondo,
come le cose possono essere realizzate sia su nanoscala che su scala umana,
in modo che possiamo passare da un mondo come questo
a un mondo più simile a questo.
Grazie.
(Applausi)