ジニーン・べニュウス：自然界のデザインの話

バイオミミクリー(生物模倣技術)分野での最近の動向に関する感動的な話です。　ジニーン・べニュウスは我々の作る製品やシステムに、自然界が既に及ぼしている影響について、心温まる実例を挙げながら説明します。

「自然界から受けるインスピレーション」
がテーマの会合に参加できて光栄です

「自然界から受けるインスピレーション」
がテーマの会合に参加できて光栄です

しかも前戯の部に参加できて なおさら光栄です

これが前戯の部と気付きましたか？

なぜなら 大好きな生物の話をするからです

それはクビナガカイツブリという鳥です

その求愛ダンスは一生に一度は見る価値があります

グレーシャー国立公園のボーマン湖に行って－

山を逆さまに反射させる細長い湖です

私とパートナーが競漕艇を漕いでいたら

一羽のクビナガカイツブリがやって来ました

普段 この鳥が求愛ダンスをする際は

つがいが一緒に水の中で走り始め

水掻きをドンドン速くするとスピードが上がり

やがて体が湖面から浮上して

背中をピンと伸ばしたまま 足が水面を漕ぎだします

競漕艇を漕いでいたところ
一羽のクビナガカイツブリがやって来て

競漕艇だから かなりの速度で進んでいるわけで

このクビナガカイツブリは私達を
恋の相手と勘違いしたらしく

競漕艇のそばの水上を走り始めて

求愛ダンスを行ったのです
それも何マイルも

止めては 始まり
また 止めては 始まり

まさに前戯ですね

（笑）

その時 自分の種を変えたいと思いました

娯楽については他の生物から学ぶ事があります

生物から学ぶ事は他にも沢山あります

今日 お話したいのは

技術とデザインについて生物から学ぶ事です

私の本が出版されてから－

バイオミミクリー（生物模倣技術）に関する本で

出版されてから建築家 デザイナー エンジニア

つまり社会を作り上げている人達が電話をしてきて

“インスピレーションを得るために生物学者が
デザイン会議に参加して欲しい” と言ったり

“インスピレーションを得るために生物学者が
デザイン会議に参加して欲しい” と言ったり

また もっとうれしいのは

“自然界に案内して欲しい デザインの難題があるので
適応性の優秀な生物を観察して ヒントを得たい”

“自然界に案内して欲しい デザインの難題があるので
適応性の優秀な生物を観察して ヒントを得たい”

ガラパゴス視察旅行の写真です

廃水を浄化する水処理技術者に同伴しました

実は数人の技術者は視察の趣旨に乗り気でなく

初めは “我々はもう既にバイオミミクリーを駆使して
細菌を使った水の浄化をしています” と言いました

初めは “我々はもう既にバイオミミクリーを駆使して
細菌を使った水の浄化をしています” と言いました

私達が答えたのは
“それは必ずしも自然からヒントを得るとは言わず

バイオ処理やバイオ支援技術の事ですね

廃水処理に微生物を利用するのは
「順応」 という非常に古い技術です

廃水処理に微生物を利用するのは
「順応」 という非常に古い技術です

バイオミミクリーは生物を見て着想して応用することです”

でも彼らは まだ理解できずにいました

そこで砂浜の散歩に出かけた時に私から尋ねました

“直面している大問題を一つ挙げてください
つまり 持続を妨たげるような難題を”

“直面している大問題を一つ挙げてください
つまり 持続を妨たげるような難題を”

“スケーリング ― 水道管内に
無機物が堆積すること” が返事でした

家の中で塵が積もるみたいに
管の中で無機物が堆積するのです

家の中で塵が積もるみたいに
管の中で無機物が堆積するのです

管が塞がるので毒素で流すか
掘り起こす必要があります

管が塞がるので毒素で流すか
掘り起こす必要があります

だからスケーリング防止方法があったら...”

そこで私は砂浜の貝殻を拾って聞きました

“管の中に何が入っていますか？”

“炭酸カルシウム” と彼らが言いました

“これも炭酸カルシウムですよ” と答えました

彼らは知りませんでした
貝殻が何でできているか知りませんでした

彼らは知りませんでした
貝殻が何でできているか知りませんでした

貝殻は蛋白質によって成形され
海水のイオンが結晶を作ってできます

貝殻は蛋白質によって成形され
海水のイオンが結晶を作ってできます

管の中では蛋白質はありませんが
同様な現象が起きることを

廃水処理技術者は知りませんでした

情報不足ではなくて 情報が結びつかないのです

我々は分野別に孤立していて
相互の情報交換ができていません

技術者の一人が考えながら言いました

“貝殻が海水から自動的に起こる結晶
つまり自己組織化式にできるのであれば

“貝殻が海水から自動的に起こる結晶
つまり自己組織化式にできるのであれば

なぜ貝殻は無限に大きくならないのだろう？
何がスケーリングを止めるのだろう？”

なぜ貝殻は無限に大きくならないのだろう？
何がスケーリングを止めるのだろう？”

答えは貝が ある蛋白質を分泌して
結晶化を引き起こすのと同じように ―

答えは貝が ある蛋白質を分泌して
結晶化を引き起こすのと同じように ―

彼らは聞き漏らさないように身を乗り出しました ―

貝殻の結晶進行を止める蛋白質を分泌します
蛋白質が文字通り結晶の表面に付着します

貝殻の結晶進行を止める蛋白質を分泌します
蛋白質が文字通り結晶の表面に付着します

実際　TPA という商品が

結晶を止める蛋白質を真似して作られました

管のスケーリングを止める環境に優しい方法です

その時から技術者の姿勢が変わりました

黙ってると船へ戻らなくなりました

一日目に出かけた時は

カシャカシャと写真を撮って5分で船へ戻ってきました

“終りました その島もう見ました” と

でも貝の話を聞いてから

あちこち這いずり回ったり

時間が許す限り スノーケルしたりしていました

何が起きたかというと 彼らは気付いたのです―

一生かけて解決しようと取組んでいた課題は
あの辺にいる生物が既に解決済だったことを

一生かけて解決しようと取組んでいた課題は
あの辺にいる生物が既に解決済だったことを

自然界について学ぶ姿勢から

自然界から学ぶ姿勢へ転換したのです
それは重大な方向転換です

自然界から学ぶ姿勢へ転換したのです
それは重大な方向転換です

彼らが気付いたのは 課題の答えが至る所に存在し

見方を変えるだけで答えが見えてくる
ということです

38億年の実地試験を経て
1千万～3千万 またはそれ以上の種が

38億年の実地試験を経て
1千万～3千万 またはそれ以上の種が

うまく適応した解決策を持っていると思うのです

特定の状況に対応した解決策というのは重要です
その状況とは地球環境なのです

特定の状況に対応した解決策というのは重要です
その状況とは地球環境なのです

我々が取り組んでいる課題と同じ状況です

型どおりの真似ではなくて

意識的に生物の才能を模範とします

アインシュタインは髪型を真似していますが

独創性のない模倣ではありません

デザイン原理と自然界の才能から何かを学び取るのです

ここにはIT分野の方々が大勢いますが

ＩＴについて詳しいお話しはしません
ただ触れておきたいことは

ソフトウエアでは既に生物から多くを学んでいます

免疫システムのようにウイルスの感染を予防したり
遺伝子制御や生物の発育を参考にしたり

免疫システムのようにウイルスの感染を予防したり
遺伝子制御や生物の発育を参考にしたり

神経回路のようなネットワーク
遺伝的アルゴリズムや 進化的コンピューティング等

神経回路のようなネットワーク
遺伝的アルゴリズムや 進化的コンピューティング等

ソフトウエアは 多くを学んでいます

不思議なのはハードウエアは立ち遅れていることです

シリコンバレーの水脈から何十種類もの発癌物質が

発見された一因がコンピューターにあるとすれば

これらの機械はハイテクとは呼べないでしょう

したがってハードウエアは

生物が達成しているレベルには程遠いです

コンピューターに限らず
物作りについて何を学べるでしょう？

ここに来るときに乗った飛行機や車 座っている椅子

人間が造る世界をどうやって再設計しましょう？

さらに重要なのは今後10年間
生物から何を学ぶべきかです

生物には数々の優れた技術があります

時間割はどう組みましょう

学習のカギとなる三つの課題があります

一つ目は生物はどうやって物作りするか？

これが生物とは対照的な私達の方法です

熱して叩いて処理するという方法です

それは材料学者の言い方です

上から削る方法だから96％が無駄になって

たったの4％しか製品になりません

熱して叩いて処理して 化学薬品を使います

生物にはそんな余裕がありません
どうやって物作りするのでしょう？

二つ目は生物はどうやって物を最大限に活用するか？

ゼラニウムの花粉です

この形状のおかげで楽に浮遊できます

この形を見てください

生物は物質に情報を足します

つまり 構造

情報を加えます　情報を足すことによって

構造がない場合に得られない機能が生まれます

３つ目は生物はどうやってシステムに物を織り込むか？

自然界は個別に物を扱う訳ではありません

自然界のシステムから遊離している物はないのです

自然界のシステムから遊離している物はないのです

以上が講義概要です

注目してニュースを読んでいると分かるように

生物学では様々な驚くべき発見があります

同時に様々なビジネス界にも注目し

最重要な事業課題は何か探っています

生物学とビジネス界の交流は 全くありません

生物学とビジネス界の交流は 全くありません

今 我々が陥った進化の節穴から抜け出すために

生物学は何を提供できるでしょうか?

生物学から12の提言があります　ざっと概説します

一つ目は私自身ワクワクする自己組織化です

ナノテク分野では皆様が聞いていると思います

貝の話に戻ります 貝は自己組織化する物質です

左下には真珠母の写真があります

海水から形成された無機質と

高分子化合物の層構造で非常に硬いです

人工のハイテク・セラミックスよりも二倍硬いです

実に面白いのは窯で作られる陶磁と違って

真珠は海水生物の体の中と近くで作られます

サンディア国立研究所のジェフ・ブリンカー博士が

サンディア国立研究所のジェフ・ブリンカー博士が

自己組織化製造過程を開発しています

室温での陶磁の製造を想像してください

つまり結晶化と同じ原理を使って

物体を液体に浸して

液体から出すと蒸発によって

ジグソーパズルのように

液体中の分子がギッシリ固まります

すべての硬質材料をこんな風に作れたらどうでしょうか？

太陽電池の構成要素を液状のまま屋根に吹きかけて

光を取り入れる層構造が
自己組織化することを想像してください

IT界にとって面白いのがバイオシリコンです

これがケイ酸塩で できている珪藻です

半導体製造に欠かせないシリコンは

製造工程で発癌物質を発生します

これは現在模倣している生物無機物の生成過程です

カリフォルニア大学サンタバーバラ校の珪藻を見てください

アーンスト・ハンケル氏の研究成果です

鋳型化プロセスで液体プロセスによって凝固して

室温でこのような構造ができることを

想像してください

完全なレンズの製造を想像してください

左側はクモヒトデです　レンズが体一面を覆っています

ルーセント・テクノロジー社の研究では

レンズの歪みが全くありませんでした

今や最も歪みのないレンズの一つとして知られています

体じゅうに沢山付いています

興味深いのは これもまた自己組織化です

ルーセント社のジョアナ・アイゼンバーグ博士は

低温でこのようなレンズ作りを開発中です

彼女は光ファイバーも研究しています

これは光ファイバーを持つ海綿動物です

海綿動物の基部に見えます

我々の光ファイバーより多く光を透過できます

しかも 結び目を作れるほど柔軟です

次の壮大な構想は　「二酸化炭素の素材利用」です

コーネル大学のジェフ・コーツ博士の考えでは

植物にとって二酸化炭素は
最大の有害物質ではありません

我々がそう思っているだけで
植物はひたすら 二酸化炭素から

でんぶんとブドウ糖を作り続けるのです

彼が触媒を発見して二酸化炭素からポリカーボネートを

作る方法を開発しました 如何にも植物らしい
生分解性プラスチックができるのです

作る方法を開発しました 如何にも植物らしい
生分解性プラスチックができるのです

太陽エネルギー変換は 最も魅力的な構想です

アリゾナ州立大学では紅色細菌を模倣して
エネルギー収集装置を研究しています

アリゾナ州立大学では紅色細菌を模倣して
エネルギー収集装置を研究しています

興味深いのは ヒドロゲナーゼという酵素が

陽子と電子から水素を作り 水素に触媒作用を
引き起こすことが最近分かりました

陽子と電子から水素を作り 水素に触媒作用を
引き起こすことが最近分かりました

燃料電池と可逆性燃料電池の正極に
起きているのと基本的に同じです

燃料電池と可逆性燃料電池の正極に
起きているのと基本的に同じです

人造の燃料電池はプラチナを使います

生物はごく普通にある鉄を使います

水素に触媒作用を起こすヒドロゲナーゼを
最近模倣できるようになりました

水素に触媒作用を起こすヒドロゲナーゼを
最近模倣できるようになりました

プラチナなしでできるというのは
燃料電池にとって大変朗報です

プラチナなしでできるというのは
燃料電池にとって大変朗報です

「形の力」 これは鯨です 鯨のひれには

円形小突起があり その小さいなこぶは

抵抗削減の効率を高めます 例えば飛行機の翼では

効率が 32%向上します

飛行機の翼の縁につけるだけで

かなりの化石燃料の節減になります

「色素なしの色」　孔雀は形で色を作り出します

光を通す層に跳ね返されて色がつくことを
薄膜干渉と言います

光を通す層に跳ね返されて色がつくことを
薄膜干渉と言います

表面層が色を作り出す自己組織化製品
を想像してください

表面層が色を作り出す自己組織化製品
を想像してください

水だけで自浄するような表面を作ることを
想像してください 葉がお手本です

水だけで自浄するような表面を作ることを
想像してください 葉がお手本です

拡大画像に注目してください

塵埃が付着している水のしずくです

これは蓮の葉の拡大写真です

ロータサンという商品を作っている会社があります

ビルの外壁のペンキが乾くと自浄能力がある
葉のこぶを模倣して 雨水がビルをきれいにします

ビルの外壁のペンキが乾くと自浄能力がある
葉のこぶを模倣して 雨水がビルをきれいにします

水が我々にとり大きな問題になります

のどの乾きをいかに癒すか

水を引き込む二つの生物がいます

左側は霧から水を引き込むサカダチゴミムシダマシで

右側は空気から水を引き込むダンゴ虫です

真水は飲みません

モントレーの霧やアトランタの蒸し暑い空気から
ビルに入る前に水を吸い取る技術は大変重要です

モントレーの霧やアトランタの蒸し暑い空気から
ビルに入る前に水を吸い取る技術は大変重要です

分離技術がこれから脚光を浴びます

鉱石の採掘が不要になると言ったらどうでしょう？

廃棄物の流れから金属を採取できたらいかがでしょう？

微生物は水の中から微量の金属を選り分けて
採取することができます

微生物は水の中から微量の金属を選り分けて
採取することができます

サンフランシスコにあるMR3という会社は

微生物の分子を模倣した濾過器を使い

廃水から金属採取を実現しています

グリーン・ケミストリー は水の中の化学です

我々の化学は有機溶剤の中の化学です

これは蜘蛛の糸いぼから糸が出る瞬間の写真です

美しいでしょう

グリーン・ケミストリー は産業化学の代わりに
自然界のレシピを採用しています

生物は周期表にある元素の一部しか
使わないので簡単ではありません

生物は周期表にある元素の一部しか
使わないので簡単ではありません

我々は毒性の元素でも使ってしまいます

グリーン・ケミストリーの目的は
周期表のほんの一部を利用して

簡潔なレシピで蜘蛛の糸のように
奇跡的な物質を創造することです

簡潔なレシピで蜘蛛の糸のように
奇跡的な物質を創造することです

「時限つき分解」 包装用資材が役割を果たして

もはや必要でなくなった時に分解し始めます

これは近海にいるムール貝です

糸で石に張り付いています 丁度２年経つと

糸の分解が始まります

「医療」 とても良い話です

向こうにいるのはクマムシです

世界中で ワクチンを患者まで
届けられないことが問題になっています

世界中で ワクチンを患者まで
届けられないことが問題になっています

理由は 冷却をずっと維持できないからです

いわゆるコールド・チェーンが壊れます

ブルス・ロスナー氏が調査した結果

クマムシは完全に乾いても何ヶ月間も生き続けられて

再生できることが分かりました

氏はワクチンを乾燥する方法を発見しました

クマムシの細胞にあると同じような

糖カプセルにワクチンを包みます

それでワクチンを冷却保存する必要がなくなります

グローブ・ボックスに入れても大丈夫です

生物から学習するのです
これは水についてのセッションですが

水がなくても生きられる生物から学べば
常温で保存可能なワクチンを製造できます

水がなくても生きられる生物から学べば
常温で保存可能なワクチンを製造できます

12まで話す時間はありませんが

お伝えしたい もっとも大事なことは

生物は環境に適合したことに加え
凄いことを成し遂げる技を習得し

生物は環境に適合したことに加え
凄いことを成し遂げる技を習得し

それにより自分自身と子孫を支えてくれる
この地球環境を保全していることです

それにより自分自身と子孫を支えてくれる
この地球環境を保全していることです

生物は前戯を行っている間に
非常に大切なことを考えています

生物は前戯を行っている間に
非常に大切なことを考えています

今から１万世代先の子孫に
遺伝子を残そうとしています

今から１万世代先の子孫に
遺伝子を残そうとしています

そのためにも子孫を支える地球環境を
破壊しない生き方を探っているのです

そのためにも子孫を支える地球環境を
破壊しない生き方を探っているのです

デザインでは それが一番大きな挑戦です

幸い 名案を提供してくれる
天才生物が何百万もいます

幸い 名案を提供してくれる
天才生物が何百万もいます

生物との対話を頑張りましょう

ありがとうございます

（拍手）

前戯と言えば 折角ですから
12番目までざっと聞きましょう

本当ですか？

はい 超短縮版でお願いします

スライドは美しくて アイディアは壮大ですから

残りを聞かない訳にはいきません

残りを聞かない訳にはいきません

わかりました マイク持ったまま続けます

今 医療について話しました

「検出と反応」　フィードバックは大きな課題です

バッタです 1平方キロに8千万匹が
密集しても バッタは衝突しませんが

バッタです 1平方キロに8千万匹が
密集しても バッタは衝突しませんが

私達は毎年360万件の交通事故を起こしています

（笑）

バッタにはとても大きな神経細胞があると
ニューカスル大学の研究者が発見しました

バッタにはとても大きな神経細胞があると
ニューカスル大学の研究者が発見しました

彼女はバッタの大きな神経細胞に基づいて

衝突回避回路を作っている最中です

衝突回避回路を作っている最中です

11番目は 大変大きな意義があります

それは肥沃度を増すことです

収穫するたびに土地がより豊沃になる農業です

肥沃度が増せば より多くの作物が取れます

地球の収容能力をもっと増して

より多くの命が繁茂する機会を作る必要があります

他の生物は実行しているのです

生態系全体がしているのです

命が繁茂する機会を増しています

農業は正反対のことをしてきました

草原が土壌を作る仕組に基づいた農業

土着の有蹄動物が放牧地の健全性を
増加させる仕組に基づいた牧畜

土着の有蹄動物が放牧地の健全性を
増加させる仕組に基づいた牧畜

水を浄化するだけではなく

すばらしい生産性を生み出す
沼地の仕組に基づいた廃水処理

すばらしい生産性を生み出す
沼地の仕組に基づいた廃水処理

これらが簡単なデザインの概要です　
簡単そうに見えますが

自然界が38億年を掛けて作り上げたものです

つまり 取り巻く環境を改良する
仕組を見出せなかった生物は

つまり 取り巻く環境を改良する
仕組を見出せなかった生物は

もう存在していないのです

これが12番目の構想です

生物の秘密の裏技 いわばマジック・トリックは

生物が生物の利益となる状況を
自ら創出するということです

土壌を作り 空気をきれいにし 水を浄化し

私達が生きるために必要な大気を作り出します

しかも素敵な前戯を行いながら
そして他の様々なニーズを満たしながら

ですから これらは相互排他的ではありません

私達には義務があります
自らのニーズを満たしつつ 地球をエデンの園にするのです

私達には義務があります
自らのニーズを満たしつつ 地球をエデンの園にするのです

ジニーン ありがとうございました

（拍手）