Janine Benyus berbagi desain-desain dari alam

Dalam ceramah tentang perkembangan biomimikri terbaru yang menginspirasi ini, Janine Benyus memberikan contoh-contoh yang menggembirakan, di mana alam sudah mempengaruhi produk dan sistem yang kita buat.

Senang sekali dapat berada di konferensi

yang khusus bertema "Terinspirasi oleh Alam" -- bayangkan.

Saya juga senang sekali berada di sesi pemanasan ini.

Apa Anda sadar ini sesi pemanasan?

Saya akan menceritakan salah satu makhluk favorit saya,

yaitu Western Grebe. Anda belum hidup

sebelum Anda lihat tarian kasmaran yang mereka lakukan.

Waktu itu saya berada di Danau Bowman di Taman Nasional Glacier,

danau itu sempit dan panjang, dengan banyak gunung-gunung,

saya dan pasangan saya sedang naik perahu dayung.

Ketika kami mendayung salah satu Western Grebe itu mendekat.

Yang dilakukan dalam tarian kasmaran itu adalah mereka pergi berdua,

sepasang burung itu, lalu mereka mulai masuk ke dalam air.

Mereka mengayuh cepat dan makin cepat, mereka bergerak sangat cepat

sehingga mereka terangkat ke permukaan,

mereka berdiri tegak, seperti mengayuh di atas air.

Salah satu Grebe itu datang ketika kami mendayung.

Kami ketakutan dan mulai mendayung dengan sangat cepat.

Mungkin Grebe ini menyangka kami sebagai calon pasangan,

lalu dia mulai berlari di atas air di samping kami,

seperti dalam tarian kasmaran -- bermil-mil jauhnya.

Dia berhenti, lalu berlari lagi, berhenti, lalu berlari lagi.

Nah itulah pemanasan.

(Tawa)

Baik. Saya hampir -- Saya hampir ingin berganti spesies saat itu.

Jelas sekali, kehidupan dapat mengajari kita

dalam hal hiburan. Kehidupan dapat mengajari kita banyak hal.

Tapi yang ingin saya bicarakan hari ini adalah

apa yang dapat diajarkan kehidupan dalam teknologi dan desain.

Yang terjadi sejak buku ini terbit --

buku itu terutama berisi tentang riset dalam biomimikri.

Yang terjadi kemudian adalah arsitek, desainer, insinyur --

orang-orang yang membangun dunia kita -- mulai menelepon dan berkata,

kami ingin ada ahli biologi yang duduk di meja desain

untuk membantu kami, secara langsung, menjadi terinspirasi.

Atau -- ini bagian seru bagi saya -- kami ingin Anda membawa kami keluar,

masuk dalam alam. Kami akan datang dengan permasalahan desain

dan kami akan temukan juara adaptasi di alam, yang mungkin menginspirasi kami.

Ini adalah gambar perjalanan yang kami lakukan ke Galapagos

dengan beberapa insinyur pengolahan air limbah; mereka memurnikan air limbah.

Sebagian dari mereka sebenarnya sangat enggan berada di sana.

Yang mereka katakan pertama kali adalah, kami sudah melakukan biomimikri.

Kami menggunakan bakteri untuk membersihkan air. Dan kami berkata,

hmm, itu kurang tepat -- itu bukan terinspirasi oleh alam.

Itu bioproses; itu teknologi yang dibantu komponen biologis:

menggunakan makhluk hidup untuk mengolah air limbah Anda

adalah sebuah teknologi yang sangat tua yang disebut "domestikasi."

Tapi biomimikri adalah mempelajari ide dari makhluk hidup, lalu menerapkannya.

Mereka masih belum mengerti.

Lalu kami pergi ke pantai dan saya berkata,

baiklah, beri saya masalah besar kalian. Beri saya tantangan desain,

rintangan kelestarian, yang menghalangi Anda mengusahakan kelestarian.

Mereka menjawab pengerakan, yaitu menumpuknya mineral di dalam pipa.

Dan mereka berkata, Anda tahu yang terjadi adalah mineral --

seperti di rumah Anda -- mineral menumpuk.

Lalu lubangnya tersumbat dan kita harus menyentor pipanya dengan racun,

atau kita harus menggalinya keluar.

Jadi bagaimana kita menghentikan pengerakan itu --

lalu saya mengambil beberapa kulit kerang di pantai. Dan saya bertanya,

Apa sebenarnya pengerakan itu? Apa yang ada dalam pipa Anda?

Mereka berkata, kalsium karbonat.

Saya bilang, itu bahan yang sama dengan ini; kalsium karbonat.

Mereka tidak tahu hal itu.

Mereka tidak tahu apa sebenarnya kulit kerang itu,

terbentuk dari cetakan protein, dan ion dari air laut

mengkristal di sana, membentuk kulit kerang.

Proses yang sama, tanpa protein,

terjadi di dalam pipa mereka. Mereka tidak tahu itu.

Ini bukan kurangnya informasi; namun kurangnya integrasi.

Anda tahu, orang terkurung dalam dunianya sendiri. Mereka tidak tahu

bahwa hal yang sama sedang terjadi. Lalu salah satu berpikir

dan berkata, baiklah, bila ini hanya kristalisasi

yang terjadi secara otomatis dari air laut -- perakitan mandiri --

lalu mengapa ukuran kulit kerang tidak sangat besar? Apa yang menghentikannya?

Mengapa mereka tidak terus tumbuh?

Lalu saya berkata, dengan cara yang sama mereka melepas --

mereka mengeluarkan protein yang memulai kristalisasi --

lalu semua mineral menempel di situ --

mereka juga mengeluarkan protein yang menghentikan kristalisasi.

Protein itu menempel di permukaan kristal yang sedang tumbuh.

Faktanya, sekarang ada produk bernama TPA

yang meniru protein itu -- protein penghenti itu --

cara ramah lingkungan menghentikan pengerakan dalam pipa.

Itu mengubah segalanya. Sejak saat itu,

Anda tidak bisa lagi menyuruh mereka kembali ke dalam perahu.

Hari pertama mereka mendaki bukit,

dan klik, klik, klik, klik. Lima menit kemudian mereka kembali ke perahu.

Kami sudah selesai. Kami sudah melihat pulaunya.

Setelah ini,

mereka menjelajahi semua tempat. Mereka tidak akan --

mereka akan menyelam selama Anda memperbolehkannnya.

Yang terjadi adalah mereka menyadari bahwa ada makhluk hidup

di luar sana yang sudah menyelesaikan masalah-masalah

yang berusaha diselesaikan sepanjang karir mereka.

Belajar tentang alam adalah satu hal,

belajar dari alam -- itulah pengubahnya.

Itulah pengubah yang mendasar.

Mereka menyadari bahwa jawaban pertanyaan mereka ada di mana-mana;

mereka hanya perlu mengganti lensa yang mereka pakai untuk melihat dunia.

3,8 milyar tahun percobaan lapangan.

10 sampai 30 -- Craig Venter mungkin akan memberi tahu Anda;

menurut saya ada lebih dari 30 juta -- solusi yang sudah teruji.

Hal yang penting bagi saya adalah solusi itu diselesaikan dalam konteks.

Konteks itu adalah Bumi --

konteks masalah yang sama dengan yang kita coba selesaikan.

Jadi ini adalah usaha meniru jenius di alam dengan sadar.

Bukan meniru dengan serta-merta --

meskipun Albert Einstein mencoba meniru gaya rambutnya --

ini bukan peniruan yang serta merta, tapi mengamati prinsip desain dari

jenius di alam, dan belajar sesuatu dari hal itu.

Saya ada di antara orang dari Teknologi Informasi, saya harus berkata --

saya tidak akan berbicara tentang itu, bahwa bidang Anda

adalah bidang yang sudah belajar sangat banyak dari kehidupan,

di bidang perangkat lunak. Ada komputer yang melindungi diri sendiri,

seperti sistem kekebalan tubuh, dan kita belajar dari regulasi gen

dan perkembangan biologis. Kita belajar dari jaringan syaraf,

algoritma genetik, perhitungan evolusioner.

Itu di sisi perangkat lunak. Apa yang menarik bagi saya adalah

kita belum banyak melihat ini. Maksud saya, mesin-mesin ini

menurut perkiraan saya tidak terlalu canggih

dalam pengertian ada banyak senyawa pemicu kanker

di air yang ada di Silicon Valley.

Jadi perangkat keras

masih jauh dari pengertian sukses menurut kehidupan.

Apa yang bisa dipelajari dalam pembuatan -- tidak hanya komputer, tapi semuanya?

Pesawat yang membawa Anda, mobil, kursi yang Anda duduki.

Bagaimana kita mendesain ulang dunia ini, dunia buatan manusia?

Lebih penting lagi, apa yang harus kita tanyakan 10 tahun mendatang?

Ada banyak teknologi keren yang dimiliki kehidupan di luar sana.

Apa silabusnya?

Bagi saya, kuncinya adalah tiga pertanyaan.

Bagaimana hidup membuat benda-benda?

Ini kebalikannya; inilah cara kita membuat benda-benda.

Namanya panaskan, pukul, dan olah --

begitulah para ilmuwan material menyebutnya.

Proses itu mengecil di ujung bawahnya, menghasilkan 96 persen limbah

dan hanya 4 persen produk. Anda panaskan, pukul dengan tekanan tinggi,

Anda olah dengan bahan kimia. Panaskan, pukul, dan olah.

Kehidupan tidak sanggup melakukannya. Bagaimana kehidupan membuat benda?

Bagaimana kehidupan membuat sebagian besar benda?

Ini adalah serbuk sari geranium.

Bentuknya memberikan fungsi untuk mampu

bergerak bebas di udara dengan mudah. Lihat bentuknya.

Kehidupan menambahkan informasi ke dalam benda.

Dalam kata lain: struktur.

Itu memberi informasi. Menambahkan informasi ke benda

berarti memberi fungsi yang berbeda dibandingkan tanpa struktur itu.

Ketiga, bagaimana kehidupan membuat benda bergabung dalam sistem?

Sebab kehidupan tidak menghasilkan benda secara terpisah;

di alam tidak ada benda yang terpisah

dari sistemnya.

Silabus yang sangat singkat.

Sekarang saya banyak membaca dan mengikuti berita,

ada beberapa hal mengagumkan dari ilmu biologi.

Di saat yang sama saya mendengarkan banyak hal dari dunia bisnis

dan menemukan apa tantangan besar yang mereka hadapi.

Dua kelompok itu tidak saling berbicara satu sama lain.

Sama sekali.

Pelajaran dunia biologi apa yang mungkin berguna dalam persimpangan ini,

untuk membawa kita melalui simpul evolusi yang sedang kita hadapi?

Saya akan menjelaskan 12 hal dengan cepat.

Baiklah, hal yang menarik bagi saya adalah perakitan mandiri.

Anda sudah mendengar istilah ini dalam bidang teknologi nano.

Kembali ke kulit kerang itu: kulit kerang adalah bahan yang dirakit secara mandiri.

Di kiri bawah ada gambar kerang mutiara

membentuk mutiara dari air laut. Struktur berlapis antara mineral

lalu polimer, dan itu membuatnya sangat, sangat, keras.

Dua kali lebih keras dari keramik teknologi tinggi kita.

Tapi apa yang sangat menarik: tidak seperti keramik yang dibakar di tungku,

mutiara dibentuk di laut. Dibentuk di dekat, di dalam badan makhluk itu.

Baik, orang-orang mulai --

ini Lab. Nasional Sandia; seorang pria bernama Jeff Brinker

telah menemukan proses untuk pengaturan perakitan mandiri.

Bayangkan bila kita bisa membuat keramik pada suhu ruang

hanya dengan mencelupkan sesuatu ke dalam cairan,

mengentasnya, dan lalu terjadi penguapan

yang memaksa molekul dalam cairan bergabung,

sehingga mereka menyusun diri sendiri

sama seperti cara kerja kristalisasi.

Bayangkan Anda membuat semua material keras kita dengan cara itu.

Bayangkan Anda menyemprotkan prekursor ke sel PV, ke sel surya, ke atap,

dan membiarkannya merakit sendiri menjadi struktur berlapis yang memanen cahaya.

Ini hal yang menarik bagi dunia TI:

bio-silikon. Ini adalah diatom, yang terbuat dari silikat.

Silikon, yang kita buat sekarang --

adalah bagian dari masalah karsinogenik dalam pembuatan chip-chip kita --

ini adalah proses bio-mineralisasi yang sedang ditiru.

Ini di UC Santa Barbara. Lihat diatom-diatom ini;

gambar ini karya Ernst Haeckel.

Bayangkan kita bisa -- sekali lagi, ini proses menggunakan cetakan,

lalu cairan itu memadat -- bayangkan kita bisa membuat

struktur semacam itu pada suhu ruang.

Bayangkan kita bisa membuat lensa yang sempurna.

Gambar kiri adalah bintang laut yang rapuh; tubuhnya dipenuhi lensa

dan orang di Lucent Technologies telah menemukan

lensa itu tidak punya distorsi sama sekali.

Salah satu lensa paling bebas distorsi yang kita kenal.

Ada banyak lensa di situ, menutupi seluruh tubuhnya.

Lebih menarik lagi karena proses itu merakit sendiri.

Seorang perempuan bernama Joanna Aizenberg, di Lucent,

berusaha mempelajari proses itu di suhu rendah untuk membuat

lensa semacam ini. Dia juga meneliti serat optik.

Itu adalah spons laut yang mempunyai serat optik.

Sampai ke ujung tubuhnya ada serat optik,

bekerja lebih baik dari serat optik kita dalam memindahkan cahaya,

tapi Anda dapat menyimpul serat itu, mereka sangat lentur.

Ini ide besar lainnya: CO2 sebagai bahan mentah.

Pria bernama Geoff Coates, di Cornell, berkata pada dirinya,

tumbuhan tidak melihat CO2 sebagai racun paling berbahaya saat ini.

Kita yang melihatnya demikian. Tumbuhan sibuk membuat rantai panjang

pati dan glukosa, benar, dari CO2. Dia telah menemukan cara --

dia telah menemukan katalis, dan dia telah menemukan cara menggunakan CO2

dan membuatnya jadi polikarbonat. Plastik biodegradabel

dari CO2 -- betapa itu mirip tumbuhan.

Transformasi surya: hal paling menarik.

Orang-orang ini meniru perangkat pemanen energi

di dalam bakteri ungu, orang-orang di ASU. Lebih menarik lagi,

baru-baru ini, beberapa minggu terakhir, orang-orang telah mengetahui

ada enzim bernama hidrogenase yang dapat menghasilkan

hidrogen dari proton dan elektron. Enzim itu dapat menggunakan hidrogen --

pada dasarnya itu yang terjadi di sel bahan bakar, di anoda sel bahan bakar

dan di sel bahan bakar reversibel.

Di sel bahan bakar kita, kita menggunakan platinum.

Kehidupan melakukannya dengan besi, yang sangat mudah ditemukan.

Sebuah tim baru saja dapat meniru

hidrogenase yang dapat memainkan hidrogen itu.

Hal yang sangat menarik dalam sel bahan bakar --

untuk bisa melakukannya tanpa platinum.

Kekuatan bentuk: ini adalah seekor paus. Kita telah melihat sirip dari paus ini

memiliki tonjolan-tonjolan. Tonjolan kecil itu

sebenarnya meningkatkan efisiensi, contohnya,

di sayap pesawat -- meningkatkan efisiensi sampai 32%.

Penghematan bahan bakar fosil yang luar biasa,

bila kita menggunakan bentuk itu di ujung sayap pesawat.

Warna tanpa pigmen: merak ini membuat warna dengan bentuk.

Cahaya melewatinya, memantul ke lapisan-lapisannya;

ini disebut interferensi lapis-tipis. Bayangkan kita dapat

membuat produk merakit-mandiri dengan beberapa lapis terakhirnya

bermain dengan cahaya untuk menghasilkan warna.

Bayangkan kita dapat membuat bentuk di bagian luar permukaan,

sehingga dapat membersihkan diri sendiri dengan air. Itu yang dilakukan daun.

Lihat gambar jarak dekat itu?

Itu butiran air, dan di situ ada partikel kotoran.

Ada juga gambar jarak dekat daun teratai.

Ada perusahaan membuat produk bernama Lotusan, yang meniru --

ketika cat bagian depan bangunan itu kering, hasilnya meniru tonjolan

di daun yang membersihkan-diri-sendiri itu, dan air hujan membersihkan bangunan itu.

Air akan jadi tantangan yang benar-benar besar bagi kita:

memuaskan dahaga.

Ini adalah dua makhluk penarik air.

Di kiri adalah kumbang Namibia mengambil air dari kabut.

Di kanan adalah serangga pill - mengambil air dari udara.

Mereka tidak langsung minum air.

Mengambil air dari kabut di Monterey dan dari udara lembab di Atlanta,

sebelum mengenai bangunan, adalah teknologi penting.

Teknologi pemisahan akan jadi sangat penting.

Bagaimana bila kita berkata, tidak ada lagi penambangan batu keras?

Bagaimana bila kita memisahkan logam dari aliran limbah --

logam dalam jumlah kecil di air? Itulah yang dilakukan mikrobia,

mereka mengikat logam dari air.

Ada perusahaan di sini di San Fransisco bernama MR3

yang memasang tiruan molekul mikrobia di filter

untuk menambang aliran air limbah.

Kimia hijau adalah kimia dalam air.

Sekarang kita melakukan proses kimia dalam pelarut organik.

Ini gambar spineret keluar dari perut laba-laba,

dan laba-laba itu menghasilkan sutra. Indah kan?

Kimia hijau adalah mengganti kimia industri kita dengan resep alam.

Tidak mudah, sebab kehidupan menggunakan

hanya bagian kecil dari elemen di tabel periodik.

Kita menggunakan semuanya, bahkan yang beracun.

Untuk menemukan resep-resep anggun yang menggunakan bagian kecil

tabel periodik, dan membuat material ajaib seperti sel itu,

adalah tugas kimia hijau.

Degradasi berjangka: kemasan yang berfungsi baik

sampai Anda tidak menginginkannya lagi, dan terurai pada waktunya.

Ini remis yang dapat Anda temukan di perairan sekitar sini.

Benang pengikatnya ke batu punya umur terbatas -- tepat dua tahun,

lalu mulai terurai.

Penyembuhan: ini berita baik.

Makhluk kecil di situ adalah seekor tardigrade.

Ada masalah dengan vaksin di seluruh dunia

tidak sampai ke pasien. Alasannya adalah

karena alat pendinginnya rusak;

yang disebut "rantai dingin" telah putus.

Pria bernama Bruce Rosner melihat tardigrade --

yang kering sempurna, tapi bertahan hidup berbulan-bulan,

dan dapat memperbarui dirinya sendiri.

Lalu dia menemukan cara mengeringkan vaksin --

membungkusnya dalam sejenis kapsul gula

seperti yang dimiliki tardigrade dalam sel-selnya --

artinya vaksin tidak harus didinginkan lagi.

Vaksin bisa ditaruh di kotak penyimpanan sarung tangan.

Belajar dari makhluk hidup. Ini adalah bagian tentang air --

belajar dari makhluk yang dapat hidup tanpa air,

untuk membuat vaksin yang dapat bertahan lama tanpa pendinginan.

Saya tidak akan mencapai 12.

Tapi yang akan saya katakan adalah hal terpenting,

selain semua adaptasi ini, adalah fakta bahwa semua makhluk itu

telah menemukan cara melakukan hal mengagumkan tersebut

sambil menjaga kelestarian tempat

yang akan memelihara keturunannya.

Ketika mereka terlibat dalam pemanasan,

mereka berpikir tentang sesuatu yang sangat, sangat penting,

yaitu memastikan material genetis mereka

bertahan, 10.000 generasi dari saat ini.

Artinya adalah menemukan cara hidup

tanpa merusak tempat yang akan memelihara keturunannya.

Itulah tantangan desain yang terbesar.

Untungnya, ada berjuta-juta jenius

yang bersedia memberi kita ide terbaik mereka.

Selamat bercakap-cakap dengan mereka.

Terima kasih.

(Tepuk tangan)

Chris Anderson: Bicara tentang pemanasan -- kita perlu sampai ke 12, dengan cepat.

Janine Benyus: Oh sungguh?

CA: Ya, seperti versi 10 detik

dari nomor 10, 11 dan 12. Karena kami -- presentasi Anda sangat bagus,

dan idenya begitu besar, saya tidak bisa membiarkan Anda turun

sebelum melihat 10, 11 dan 12.

JB: Baik, saya akan memegangnya saja.

Baiklah, itu tentang penyembuhan.

Penginderaan dan penanggapan: umpan balik adalah hal penting.

Ini adalah belalang. Jumlahnya bisa 80 juta belalang dalam satu kilometer persegi,

dan mereka tidak saling bertabrakan.

Tapi ada 3,6 juta mobil bertabrakan dalam setahun.

(Tawa)

Benar. Ada seseorang di Newcastle

yang telah menemukannya. Ada neuron yang sangat besar.

Dia menemukan bagaimana cara membuat

sirkuit pencegah tabrakan

berdasarkan neuron belalang yang sangat besar ini.

Nomor 11 ini hal besar dan penting.

Menumbuhkan kesuburan.

Arti hal ini adalah pertanian yang menghasilkan kesuburan.

Kita harus menumbuhkan kesuburan. Oh iya, kita juga mendapat makanan.

Sebab kita harus meningkatkan kapasitas planet ini

untuk membuat lebih banyak peluang kehidupan.

Sungguh, itu juga dilakukan makhluk hidup lain.

Dalam sebuah kesatuan, itu yang dilakukan ekosistem:

membuat lebih banyak peluang kehidupan.

Pertanian kita melakukan hal sebaliknya.

Jadi, pertanian berdasarkan cara padang rumput menghasilkan tanah,

peternakan berdasarkan kawanan ungulata (mamalia berkuku lebar) asli

sebenarnya meningkatkan kesuburan padang.

Bahkan pengolahan air limbah berdasarkan bagaimana rawa

tidak hanya membersihkan air,

tapi menciptakan produktivitas yang luar biasa.

Ini adalah bagian desain sederhana. Maksud saya, terlihat sederhana

sebab sistem telah mengusahakannya selama lebih dari 3,8 milyar tahun.

Makhluk hidup yang tidak dapat beradaptasi

bagaimana meningkatkan atau mempermanis tempat mereka,

tidak berada di sini untuk bercerita pada kita.

Itu yang kedua belas.

Kehidupan -- dan ini trik rahasianya; trik ajaibnya --

kehidupan menciptakan keadaan yang kondusif untuk kehidupan.

menghasilkan tanah, membersihkan udara, membersihkan air,

mencampur komposisi gas yang kita butuhkan untuk hidup.

Kehidupan melakukannya di tengah pemanasan mereka

dan pemenuhan kebutuhan mereka. Prosesnya tidak eksklusif.

Kita harus menemukan cara memenuhi kebutuhan kita,

sambil membuat tempat ini seperti Eden.

CA: Janine, terima kasih banyak.

(Tepuk tangan)