Ось я шість годин поспіль
будую макет.
Я вколюю на власному проекті.
Так виглядає "зроби сам" підхід.
Аналогічно важку ручну працю використовують
в сучасному будівництві і промисловості.
І саме через це я вивчаю,
як додати до фізичних властивостей матеріалів програму самоконструювання.
Поруч існує інший світ.
Беспрецедентна революція відбувається
на мікро- і нанорівнях.
Вона полягає у програмуванні фізичних і біологічних матеріалів
на зміну форми, властивостей, ба більше:
робити обчислення поза кремнієвим середовищем.
Програма cadnano створена для проектування
тривимірних форм, наприклад, нанороботів
або систем введення ліків, де використано молекули ДНК
для функціонального самокомпонування таких структур.
Але на рівні людського життя
достатньо проблем, які чекають на вирішення
завдяки застосуванню цих нанотехнологій.
В будівництві і виробництві
за низької ефективності існують величезні енергозатрати
та надважка фізична праця.
Ті ж проблеми з оснащенням.
Наприклад - трубопроводи.
Водні труби мають фіксовану пропускну здатність
з обмеженою швидкістю потоку, а крім того труби і клапани коштують дорого.
Вони закладаються під землю.
У випадку зміни навколишнього середовища - зсув ґрунту,
або зміна попиту -
потрібно їх замінити і все повторити знову.
Я пропоную застосувати надбання
програмованих на нанорівні адаптивних матеріалів
у будівництві.
Я не маю на увазі ані автоматизовані пристрої,
ані розумні прилади, які замінять людей.
Я маю на увазі матеріали, які вміють змінюватися.
Це і називається самозбирання:
процес локальної взаємодії розрізнених частин
з метою формування єдиної структури.
Як відтворити цей досвід на рівні людини?
Нам потрібно лише кілька речей.
По-перше, це будуть матеріали і геометрія
і відповідне джерело постачання енергії.
Це може бути пасивна енергія,
наприклад, тепло, вібрація, пневматика, гравітація, магнетизм.
Потім потрібно розумно спроектувати процеси.
Такі процеси допускатимуть коригування неточностей,
а також перехід структур в різні стани.
Тепер я продемонтрую вам декілька наших
проектів одно-, двох-, трьох-
і, навіть, чотиривимірних систем.
Приклад одновимірної системи -
самоскладання моделі протеїну.
Ідея полягає в тому, що ви берете
тільки остов тривимірної структури протеїну
і розбиваєте його на компоненти.
В даному випадку - це протеїн крембін.
Потім ми іх компонуємо за допомогою еластичного кріплення.
Якщо підкинути його вгору і знову впіймати,
всі його хитросплетіння тривимірної структури самі складуться.
Ми маємо фізичну модель тривимірного протеїну
з його чудернацькими геометричними зламами.
Це приклад інтуїтивно зрозумілої і матеріальної моделі.
Ті ж приници ми застосовуємо в двовимірних системах.
Пласка структура може скластися в тривимірну структуру.
Минулого року на TEDGlobal ми,
разом з Autodesk і Артуром Олсоном, зробили тривимірний проект,
в якому автономні частини
самостійно складалися разом.
Ми створили 500 скляних колб.
Молекулярна структура і кольори їх вмісту відрізнялись,
вміст можна було розбивати на частини і знову поєднувати.
Ми їх роздали всім учасникам TED.
На прикладі цих моделей можна інтуїтивно зрозуміти
молекулярне самозбирання в масштабах людини.
Це вірус поліоміеліту.
Від струшування він розпадається на частини.
Від подальшого довільного струшування
він самостійно відновлює свою структуру.
Це демонтрація того, як довільне прикладання енергії
дозволяє формувати заплановані форми.
Ми також продемонстрували відновлення в макромасштабі.
Минулого року на TED Long Beach
ми склали інсталяцію, яка формує інші інсталяції.
Ми гадали, чи можливо створити самоскладані об'єкти розміру меблів?
Ми збудували камеру,
яку люди обертали швидко і повільно,
таким чином додаючи енергії в систему.
Це дає можливість інтуїтивно зрозуміти,
як застосувати ці техніки
на рівні конструювання або виробництва товарів.
Я обіцяв навести 4-вимірний приклад.
Сьогодні вперше ми піднімемо завісу
нашого спільного зі Stratasys проекту
4D друкування.
Суть 4D друкування полягає в тому,
що окрім багатокомпонентного 3D друкування,
де поєднано композитні матеріали,
додається нова функція -
трансформація.
Деталі відразу після надрукування
трансформують свої форми.
Це те саме, що роботизація, тільки без проводів і моторів.
Ви надрукували деталь,
яка потім може трансформувати свою форму.
Спільно з Autodesk ми працювали над ПО, що називається Project Cyborg.
Завдяки ньому ми можемо симулювати поведінку самоскладання
і оптимізувати послідовність складання деталей.
Важливо, що ми можемо використати це ПО
як на нанорівні, так і на людському рівні
систем самоскладання.
Це процес друкування деталей з композитних матеріалів.
Демонструється вперше.
Суцільна частина кабеля занурююється у воду,
де вона самостійно складається
в напис з літер MIT.
Трохи реклами не завадить.
Це інша суцільна частина кабеля, занурена в більший контейнер з водою.
Вона самоскладається в тривимірну структуру куба.
Як бачите: ніякого людського втручання.
Гадаю, це вперше програма і трансформування
закладені безпосередньо
в матеріалі.
Ми можемо використовувати цю техніку в майбутньому
для виробництва ще більш адаптивних інфраструктур.
Ви, напевно, думаєте: всі ці речі цікаві,
але як все це застосувати у будівництві?
Я започаткував Self-Assembly Lab лабораторію
в MIT.
Ми намагаємось розробити програмовані матеріали
для будівництва.
Ми очікуємо, що деякі ключові розробки
вже скоро будуть застосовані.
Одна з них - для екстремального середовища.
В такому середовищі важко будувати,
через те, що там небезпечно, або через дороговизну,
або через завеликий розмір і багатокомпонентність техніки.
Чудовим прикладом є космос.
Ми працюємо над новими моделями для космосу,
які структурно будуть змінювати конфігурацію і самоскладатися
у широкофункціональні і взаємозамінні системи.
Повернемося до інфраструктури.
Ми працюємо разом із бостонською компанією Geosyntec в напрямку оснащення.
Ми розробляємо новий еталон трубопроводів.
Тільки уявіть труби, які можуть розширюватись і звужуватись,
щоб забезпечити іншу пропускну спроможність чи об'єм.
Або, навіть, скорочуватись на кшталт перистальтики,
щоб самостійно проштовхувати воду. І це не дорогі труби і клапани.
Це автономна труба, яку можна запрограмувати на адаптацію.
Тож я привертаю вашу увагу
до жорстких умов конструювання, які ми зараз маємо в світі.
Це складні конструкції, що будуються
зі складних деталей і так само складно поєднуються між собою.
Я запрошую представників різних галузей долучитись
до нас у відтворенні шляхів поєднання
речей з нанорівня на людський рівень.
задля зміни існуючого порядку в світі
на такий.
Дякую.
(Оплески)