Hétköznapi találmányok

Saul Griffith feltaláló és MacArthur-ösztöndíjas. Elmondja laborjának néhány újítási ötletét: az okoskötéltől kezdve a nagy csónakok vontatására szolgáló házméretű sárkányig.

Ki vagyok?

Amikor megkérdezik, mivel foglalkozom,
általában azt felelem:

"Hardverekkel",

mert az hűen tartalmazza,
amivel foglalkozom.

Nemrég ezt böktem oda
egy szilícium-völgyi rendezvényen

az egyik kockázatitőke-befektetőnek;
erre így felelt: "Milyen sajátságos!"

(Nevetés)

A lélegzetem is elállt.

Valami okosat kellett volna mondanom.

Most van egy kis időm átgondolni.

Azt kellett volna mondanom:

Tudja, ha 100 évvel előretekintünk,

és látjuk az utóbbi idők
összes problémáját,

a legtöbb nagy ügyet:
tiszta víz, tiszta energia, –

ezek tulajdonképpen összefüggnek –,

és tiszta, funkcionálisabb anyagok,

valamennyi hardverügynek tűnik.

Ettől még nem kell a szoftvert,
az információt vagy a számításokat

figyelmen kívül hagyni.

Ma ezekről fogok beszélni.

Az előadás gyártásról

és jövőbeni új gyártási
módszerekről fog szólni.

A TED egy csomó szemetet
szokott az előadóknak küldeni,

úgymint: "tedd ezt, tedd azt",
az ember kitölti az űrlapokat,

de nem tudja, minek festik le.

Úgy tűnik, hogy jövőkutatónak mutattak be.

Mindig idegesít ez a szó,

mert eleve kudarcra vagyok kárhoztatva,
hisz nem jelezhetek semmit előre.

Nevettünk ezen az okos kollégáimmal,

és megjegyeztem: "Ha a jövőről
kell előadnom, milyen az?"

A kiváló George Homsey azt mondta:
"Ó, a jövő csodálatos!

Sokkal érdekesebb, mint gondolnánk.

Átprogramozhatjuk a bélbaktériumainkat,

és attól mentaillatú lesz a kakink."

(Nevetés)

Azt hihetnék, hogy ez valami őrültség,

de van pár bámulatos dolog,

amelyek ezt lehetővé teszik.

Ez nem az én munkám,
hanem MIT-es jó barátomé.

Ezt a "sztenderd biológiai
részek regisztrációja".

A munkát Drew Endy, Tom Knight

és még néhány nagyon eszes kutató vezeti.

A lényeg, hogy a biológiát
programozható rendszernek tekintik.

Gondoljunk a fehérjékre
mint szubrutinokra,

amelyek összefűzve
programot hajtanak végre.

Érdekes elgondolás.

Ez itt egy teljesen egyszerű
számítógép állapotdiagramja.

Kétbites számláló.

A kettős lámpakapcsoló
numerikus megfelelője.

Zürichi diákok építették

biológiai tervezőverseny keretében.

A tavalyi verseny eredményeként

texasi egyetemisták baktériumokat
olyanná programoztak,

hogy felismerjék a fényt,
és ki-be kapcsoljanak.

Ez abban az értelemben érdekes,

hogy most anyagokban, szerkezetekben
a "ha–akkor" utasítás már végrehajtható.

Nagyon érdekes irányzat,

mivel korábban olyan világban éltünk,
amelyben mindenki csak rávágta:

"a forma illeszkedik a funkcióhoz", –

hallották tegnap Neil Gershenfeldet,
közös volt a laborunk –,

de én inkább olyan világban éltem,

amelyben az információ határozza meg
a formát és a funkciót.

Hat évig töprengtem ezen,

de hogy megmutassam
a művészet hatalmát a tudomány fölött,

megírtam a "HowToons" c. képregényt.

Nick Dragotta rajzolóval dolgozom, mesés!

Nekem hat évembe telt a MIT-en

és ennyi oldalba, hogy megadjam,
mivel foglalkozom; neki egy oldalba.

Ez a múzsánk, Tucker.

Érdekes kölyök, és a nővére, Celine is.

Azzal foglalkozik,

hogy figyeli a gabonapehely
müzlitálban való önszerveződését.

Tényleg programozható az önszerveződés,

és a szélét kezdi csokiba mártogatni,

közben változtatja
a hidrofóbiát és a hidrofiliát.

Elvileg, ha jól programozzuk,

valami igen érdekeset tehetünk vele,

s nagyon összetett szerkezetet
hozhatunk létre.

Tucker önmagát másoló 3D-s
összetett szerkezetet csinált.

Erről sokat gondolkodtam,

mert pont így hozunk létre egyes dolgokat.

Ez itt szilícium szelet,

és egy csomó kétdimenziós réteg,
egymásra rakva.

Vastagsága – már tudják, beszélik –,

[érthetetlen]
kb. 65 nanométeresre csökkent.

Jobbra sugárállatkák láthatók.

Ezek óceánban mindenütt
jelen levő egysejtű szervezetek.

Vastagsága kb. 20 nanométer,

és az állatka komplex 3D szerkezetű.

Sokkal több mindent
kezdhetünk a számítógépekkel,

ha tudnánk, hogy építhetünk így valamit.

A biológia titka, hogy már a létrehozás
folyamán beépíti a számításokat.

Ez a kis dolog itt, a polimeráz,

valójában DNS-másolatok létrehozására
szolgáló szuperszámítógép.

Itt a riboszóma is kis számítógép,

amely elősegíti a fehérjeszintézist.

Azért gondoltam erre,

mert pompás lenne biológiai
anyagokba beépíteni,

de meg tudjuk-e csinálni?

Megoldható-e az önmagát másoló viselkedés?

Kaphatunk-e komplex 3D-s szerkezetet,

amely szervetlen rendszerekben
automatikusan összeszereli magát?

Mert a szervetlen rendszereknek
vannak előnyei,

mint pl. a félvezetők nagyobb sebessége.

Részben ez a munkám:

hogyan lehet automatikusan
önmagát másoló rendszert készíteni.

Ez Babbage bosszúja.

Ezek kis mechanikus számológépek.

Ötállapotú gépek.

Ez három, sorba kötött villanykapcsoló.

Semleges állapotban nem kapcsolnak.

Ha karakterláncba, bitláncba kötjük őket,

akkor másolni tudják magukat.

Kezdjük: fehér, kék, kék, fehér.

Kódolja; most másolni fog.

Egyből kettő lesz, kettőből három.

Megkaptuk a másolórendszert.

Ez Lionel Penrose munkája,

a "csempés" Roger Penrose apja.

A 60-as években sok ilyen munkát végzett,

de sok logikai elmélet parlagon maradt

a digitális számítógép forradalma során,
de most ismét előkerülnek.

Bemutatom az automatikus önmásolót,
amelyhez hozzá sem kell nyúlni.

Videón végigkövettük a bemenő láncot:

zöld, zöld, sárga, sárga, zöld.

Szétraktuk őket a léghoki asztalon.

Tudják, a minőségi tudomány
léghoki asztalt használ...

(Nevetés)

és ha elég soká nézzük, elszédülünk.

De most csak az eredeti
karakterlánc másolatai láthatók,

amelyek az itt található
alkatrésztárolóból származnak.

Így jutunk karakterláncok
automatikus önmásolóihoz.

Miért szeretnénk karakterláncokat másolni?

Mert a biológiában érdekes mém létezik:

a lineáris láncot könnyű másolni,

és tetszőlegesen komplex
3D-s szerkezetbe hajlítható.

Kipróbáltam a mérnöki változatot is:

létrehozhatunk-e szervetlen anyagokban

ugyanazt megvalósító
mechanikai rendszereket?

Megmutatom, hogy 2D-s
alakzatot is készíthetünk,

a B-t, elemeiből összeilleszkedik

igen egyszerű szabályok alapján.

Az egyszerű szabályok és az utóbb látott
elképesztően egyszerű állapotautomaták

alkalmazásának értelme,

hogy a számításokhoz nem kell
digitális logika.

Így a mikrocsipeknél sokkal kisebb
tárgyakkal is dolgozhatunk.

A szerelési folyamatban ezek
az apró alkatrészek használhatók.

Úgy tudom, Neil Gershenfeld
már mutatta önöknek ezt a videót,

de én újra bemutatom.

Ez csempék színes sorozata.

a különböző színű csempéknek
más-más a mágneses polaritásuk,

és a sorozat egyedileg
határozza meg a végső szerkezetet.

Akik kissé értenek a gráfelmélethez,

azoknak ezt látva világos,

hogy ebből tetszőleges
térbeli szerkezet alakítható ki,

és földarabolhatok egy kutyát,

és újra összeállíthatom lineáris láncba,

amelyet sorozatba hajtogathatok.

A 3-D-s tárgy karakterláncként
határozható meg.

Eléggé érdekes világ tárul elénk,

mikor kissé más szemmel nézünk rá.

Az univerzum fordítóprogrammá válik.

Azon gondolkodom,

milyenek a fizikai világmindenséget
programozó programok?

Mit tartsunk az anyagokról
és szerkezetekről

információs és számítási szempontból?

Nemcsak ott, ahol a végponthoz
mikroszabályozót csatlakoztatunk,

hanem ott is, ahol a szerkezet
és a mechanizmusok a logika, a számítógép.

Miután teljesen magamévá
tettem ezt a filozófiát,

kezdtem kissé másként látni a kérdéseket.

Ha az univerzum számítógép,

e vízcseppet úgy tekinthetjük,

mint amely elvégezte a számításokat.

Megadunk pár határfeltétel,
pl. a gravitációt,

felületi feszültséget, sűrűséget stb.,
majd megnyomjuk a "Végrehajtás" gombot.

Csodák csodája, az univerzum
megadja a tökéletes gömblencsét.

Ez fölhasználható a megoldáshoz.

Fél-egymilliárd ember nem jut hozzá

olcsó szemüveghez.

Gyárthatunk-e gépet,

amely bármely lencsét
el tudna a helyszínen készíteni?

A gépnek csak megadjuk a peremfeltételt.

Ha kör, akkor gömblencsét készít.

Ha ellipszis, akkor asztigmatikus lencsét.

Aztán membránt helyezünk rá,
és nyomást alkalmazunk...

ez már másik program része.

Csak ezzel a két bemenettel:

a peremfeltétellel és a nyomással

végtelen számú lencsét határozhatunk meg,

amely az emberi fénytörési
hibatartományt teljesen lefedi

– 12-től + 8 dioptriáig,
4 cilinder-dioptriáig.

Aztán kiöntjük a monomert.

Most úgy teszek, mint Julia Childs
a főzőiskolájában.

Három perc ibolyántúli fény.

Mikor kész, levesszük
a nyomást a membránról.

Kivehetjük.

Láttam ezt a videót, de még
mindig nem tudom, jól végződik-e.

(Nevetés)

Megfordítjuk.

A videó régi, de az új változatnál
mindkét felület rugalmas,

de a lényeg így is látszik.

Elkészültek a lencsék, kivesszük.

Ez az Yves Klein jövő évi szemüvegformája.

Ez elég gyenge lencse, – 2 dioptriás.

Forgatva látszik, hogy cilinderes,

és ez bele van programozva

a rendszer fizikájába.

Az effajta gondolkodás
a szerkezetről mint számításról

és a szerkezetről mint információról,
más dolgokhoz vezet el, pl. ehhez.

Embereim a SQUID laborban
most ezen dolgoznak,

az ún. elektronikus kötélen.

Gondoljunk a kötélre: nagyon
bonyolult fonási szerkezete van.

Ez a terhelés nélküli szerkezete.

Más-más terhelésnél eltérő a szerkezete.

Ezt kihasználhatjuk, ha egy kevés
vezető szálat teszünk bele,

amely érzékelőként működik.

Ez most olyan kötél,

amely fölismeri a terhelést
a kötél bármely pontján.

Egyszerűen a világ fizikai
valóságára gondolva,

mikor az anyag maga a számítógép,

elkezdhetjük e dolgokat készíteni.

Most egy kis kitérőt teszek.

Felsorolom pár ötletemet

ezekkel kapcsolatban.

Ma igazán egyetlen dolog érdekel,

ha a világmindenséget tényleg
számítógépnek tekintjük:

általánosságban hogyan gyártsunk valamit,

és hogyan tudnánk a gyártási
módszert megosztani,

ahogyan a nyílt forráskódú
hardvereket szoktuk?

Sok előadó tartja előnyösnek,

ha többen vizsgálnak egy-egy kérdést,

közreadják ismereteiket,
és együtt dolgoznak.

Emberi mivoltunk előnye,
hogy lineáris időben mozgunk,

s hacsak Lisa Randall nem változtat rajta,

ez a jövőben is így lesz.

Ez azt jelenti, hogy bármit gyártunk,

lépésenként végezzük.

A Lego a 70-es években erre ráérzett,

és igen elegánsan alkalmazták.

De megmutatják, hogyan lehet
elemenként építkezni.

Azon töprengek,

hogyan általánosíthatjuk
bármiféle dolog gyártását,

hogy ez legyen az eredmény.

Azt hiszem, hogy ez rengeteg
koncepcióra alkalmazható.

Cameron Sinclair föltette a kérdést:

"Hogyan késztessünk mindenkit
tervezési és építési együttműködésre,

hogy az emberiségnek
meglegyen a lakhatása?"

Amy Smith arról beszél,

hogyan vonhatók be az MIT hallgatói

a haiti közösségek tevékenységébe.

Át kell gondolnunk, hogyan határozzuk meg

a szerkezeteket, anyagokat és a szerelést,

hogyan terjesszük a tudást

a minél szélesebb körű gyártásról,

és hogy a szerkezetet illetően
támaszkodhassunk egymás forráskódjára.

Még nem tudom ennek a módját,

de sokan törik rajta a fejüket.

Adódik a kérdés: ez fordítóprogram?

Ez szubrutin?

Érdekes kérdés.

Talán kissé elvont vagyok,

de visszatérve a rajzfigurákhoz,

ez a világmindenség,
vagy a világmindenség más látványa,

ami gyakori lesz a jövőben
az anyagoktól a biotechnológiáig.

Jó volt Bill Joyt hallgatni.

Kezdenek beruházni az anyagtudományba,

de ezek újdonságok az anyagtudományban.

Hogy kerüljön új elvekbe igazi szerkezet
s tudás, hogy a világot másként lássuk?

Nem a bináris kód határozza majd meg

a világmindenséget,

ez az analóg számítógép világa.

De ez bizonyosan új világkép.

Túl messzire mentem,
úgy hangzik, mintha ma lenne.

Talán van pár percem kérdésekre,
vagy inkább mutatok valamit.

Bemutatásomkor elmondták,
hogy extrém dolgokkal is foglalkozom.

Úgyhogy elmondom, miről van szó.

Legjobb lesz egy rövid videó segítségével.

Ez 300 m²-es sárkány,

amelynek felülete minimális
energiát igényel.

Visszatérve a cseppecskére,

a világmindenségre újszerűen gondolunk.

A sárkány Dave Kulp alkotása.

Mire jó ekkora sárkány?

Mert a felülete ház nagyságrendű.

Igen gyorsan lehet vele csónakot vontatni.

Ezen is dolgozom

pár társammal együtt.

Ez másik látásmód.

Ha ismét elvonatkoztatunk,

ezt a szerkezetet is a világegyetem
fizikája határozza meg.

Felfüggeszthetjük, mint a lepedőt,

de a fizikai számításokból megint

az aerodinamikai alakhoz jutunk.

Majdnem megkettőzhetjük csónakunk
sebességét ilyen rendszerekkel.

Ez a jövő további érdekes területe.

(Taps)