Biomimética — As lições surpreendentes dos engenheiros da Natureza

Nesta inspiradora apresentação acerca dos recentes desenvolvimentos em biomímica, Janine Benyus mostra exemplos animadores nos quais a natureza já está a influenciar os produtos e sistemas que construímos.

É emocionante estar aqui numa conferência

que é dedicada ao "Inspirado pela Natureza" -- vocês podem imaginar.

E estou também emocionada por estar na secção de preliminares.

Repararam que esta secção é de preliminares?

Porque eu posso falar acerca de uma das minhas criaturas favoritas,

que é o Colimbo Ocidental. Vocês não viveram

até terem visto estes indivíduos a fazer a sua dança de acasalamento.

Eu estava no Bowman Lake no Glacier National Park,

que é um lago longo e estreito com uma espécie de montanhas de cabeça para baixo dentro dele,

e o meu companheiro e eu tínhamos um barco a remos.

E então nós estávamos a remar, e um desses Colimbos Ocidentais apareceu.

E o que eles fazem na sua dança de acasalamento é, eles vão juntos,

os dois, o casal, e começam a correr debaixo de água.

Eles patinham rápido, e mais rápido, e mais rápido, até andarem tão rápido

que literalmente se erguem para fora da água,

e ficam de pé, como se patinhassem em cima da água.

E um desses Colimbos veio ter connosco enquanto estávamos a remar.

E nós estávamos num sku (barco a remos), e estávamos a andar muito, mas muito depressa.

E este Colimbo, penso eu, talvez nos tenha confundido com um possível parceiro,

e começou a correr connosco ao longo da água,

numa dança de acasalamento -- durante milhas.

Ele parava, e depois recomeçava, e depois parava, e depois recomeçava.

Isso sim é que são preliminares.

(Gargalhadas)

OK. Eu quase -- eu estava a isto de mudar de espécie naquele momento.

Obviamente, a vida pode ensinar-nos alguma coisa

na área de entretenimento, OK. A vida tem muito para nos ensinar.

Mas o assunto sobre o qual gostaria de falar hoje

é o que a vida nos pode ensinar sobre tecnologia e sobre design.

O que aconteceu desde que o livro saiu --

o livro era maioritariamente acerca da pesquisa em biomímica.

E o que aconteceu desde aí é que arquitectos, designers, engenheiros --

pessoas que constroem o nosso mundo -- começaram a ligar e a dizer,

nós queremos um biólogo que se sente connosco na secretária para discutir sobre design

para nos ajudar, em tempo real, a inspirarmo-nos.

Ou -- e esta é a parte divertida para mim -- nós queremos que nos leve

para o mundo natural. Nós aparecemos com um desafio de design

e descobrimos os campeões em adaptação ao mundo natural, que nos possam inspirar.

Então esta é uma fotografia de uma viagem às Galápagos que nós fizemos

com alguns engenheiros de tratamento de águas residuais; eles purificam as águas residuais.

E, na realidade, alguns estavam muito resistentes a estarem lá.

O que eles nos disseram no início foi, vocês sabem, nós já fazemos biomímica.

Nós usamos bactérias para limpar a nossa água. E nós dissemos,

bem, isso não é exactamente -- isso não é ser exactamente inspirado pela natureza.

Isso é bio-processamento; Isso é tecnologia bio-assistida:

usar um organismo para fazer o tratamento das águas residuais

é uma velha, mas mesmo velha tecnologia chamada "domesticação".

Isto é aprender alguma coisa, pegar numa ideia, de um organismo e depois aplicá-la.

E ainda assim eles não estavam a entender isso.

Então nós fomos caminhar na praia e eu disse,

bem, dêem-me um dos vossos grandes problemas. Dêem-me um desafio de design,

um obstáculo à sustentabilidade, que vos impeça de serem sustentáveis.

E eles disseram a calcificação, que é a acumulação de minerais dentro de tubos.

E eles disseram, sabe o que acontece é que, os minerais --

tal como na sua casa -- os minerais acumulam-se.

E depois a abertura entope, e nós temos de limpar os tubos com toxinas,

ou temos de desenterrá-los.

Então se tivéssemos uma maneira de parar esta calcificação --

e aí eu apanhei algumas conchas na praia. E perguntei-lhes,

O que é a calcificação? O que está nos vossos canos?

E eles disseram, carbonato de cálcio.

E eu disse, é isso que isto é; isto é carbonato de cálcio.

E eles não sabiam isso.

Eles não sabiam o que era uma concha,

é formada por proteínas, e iões da água do mar

que cristalizam no local, OK, para criar uma concha.

Então o mesmo tipo de processo, sem as proteínas,

está a acontecer dentro dos tubos deles. Eles não sabiam.

Isto não é devido a falta de informação; é falta de integração.

Vocês sabem, é um silo, as pessoas vivem em silos. Eles não sabiam

que o mesmo processo estava a acontecer. Então um deles pensou acerca disso

e disse, OK, bem, se isto é só cristalização

que acontece automaticamente fora da água do mar -- auto-montagem --

então porque é que as conchas não têm um tamanho infinito? O que pára a calcificação?

Porque é que que não continuam?

E eu disse, bem, da mesma forma que elas libertam uma proteína --

que elas segregam uma proteína e ela inicia a cristalização --

e eles como que se inclinaram para a frente --

elas libertam proteínas que páram a cristalização.

Literalmente aderem à superfície do cristal que se desenvolve.

E, de facto, há um produto chamado TPA

que imita essa proteína -- essa proteína inibidora --

e é uma maneira amiga do ambiente para parar com a calcificação nos canos.

Isso mudou tudo. A partir daí,

não se conseguia levar esses engenheiros de volta para o barco.

No primeiro dia eles iam fazer uma caminhada,

e era, click, click, click, click. Cinco minutos depois voltavam para o barco.

Já está. Sabem, eu já vi esta ilha.

Depois disto,

eles andavam em todo o lado. Eles não se fartavam --

eles faziam snorkel durante o tempo que eu os deixasse fazer snorkel.

O que aconteceu foi que eles perceberam que há organismos

por aí que já resolveram problemas

que eles investiram as suas carreiras a tentar resolver.

Aprender acerca do mundo natural é uma coisa,

aprender a partir do mundo natural -- essa é a diferença.

É uma diferença profunda.

O que eles perceberam foi que as respostas às suas questões estavam em todo o lado;

que eles só precisavam de mudar as lentes através das quais viam o mundo.

3.8 biliões de anos de testes.

10 a 30 -- Craig Venter provavelmente vai-vos dizer;

Eu acho que há muito mais do que 30 milhões -- de soluções bem adaptadas.

O importante para mim é que estas são soluções criadas num contexto.

E o contexto é a Terra --

o mesmo contexto em que estamos a tentar resolver os nossos problemas.

Então é a consciente emulação dos génios da vida.

Não é mímica cega --

apesar do Al estar a tentar manter o penteado --

não é uma mímica submissa. É tirar os princípios de design,

a genialidade do mundo natural, e aprender alguma coisa com isso.

Agora, num grupo com tantas pessoas de TI, eu tenho de mencionar que --

uma coisa sobre a qual não vou falar, e que é que a vossa área

já aprendeu uma grande quantidade de coisas a partir de seres vivos,

na parte do software. Então há computadores que se protegem a eles próprios,

como um sistema imunitário, e estamos a aprender acerca da regulação de genes

e desenvolvimento biológico. E nós estamos a aprender a partir de redes neuronais,

algoritmos genéticos, computação evolucional.

Isto é do lado do software. Mas o que é interessante para mim

é que nós não olhámos suficientemente para isto. Quero dizer, estas máquinas

não são muito de alta tecnologia, na minha opinião

no sentido em que há dúzias e dúzias de substâncias cancerígenas

na água de Sillicon Valley.

Então o hardware

não é nada em termos do que a vida chamaria de sucesso.

Então o que é que podemos aprender acerca da construção -- não só de computadores, mas de tudo?

O avião em que vieram, carros, as cadeiras onde estão sentados.

Como é que redesenhamos o mundo que construímos, o mundo feito por humanos?

Mais importante, o que é que deveríamos perguntar nos próximos 10 anos?

E há muitas tecnologias fixes que a vida tem.

Qual é o programa curricular?

Há três questões chave, para mim.

Como é que a vida faz as coisas?

Isto é o oposto; isto é como nós fazemos as coisas.

Chama-se aquecer, bater e tratar --

é o que os cientistas de materiais chamam a isso.

E é esculpir as coisas do princípio, com 96 por cento de desperdício

e só 4 por cento de produto. Aquecem, batem a pressões altas,

usam químicos. OK. Aquecer, bater e tratar.

A vida não tem recursos para fazer isso. Como é que a vida faz as coisas?

Como é que a vida faz a maior parte das coisas?

Isto é pólen de gerânio.

E a sua forma é o que lhe dá a funcionalidade

de flutuar pelo ar tão facilmente, OK. Olhem para esta forma.

A vida acrescenta informação à matéria.

Em outras palavras: estrutura.

Dá-lhes informação. Ao adicionar informação à matéria,

dá-lhes uma função que seria diferente se não tivesse aquela estrutura.

E, terceiro, como é que a vida faz as coisas desaparecerem nos sistemas?

Porque a vida não lida realmente com coisas;

não há coisas no mundo natural que estejam separadas

dos seus sistemas.

Um programa curricular mesmo rápido.

À medida que leio cada vez mais agora, e seguindo a história,

há algumas coisas maravilhosas que aparecem nas ciências biológicas.

E ao mesmo tempo, estou a ouvir muitas empresas

e a descobrir quais são os tipos de grandes desafios que elas têm.

Os dois grupos não estão a falar entre si.

Mesmo nada.

O que poderia no mundo da biologia, ser útil nesta conjuntura

para nos tirar deste nó de evolução em que estamos?

Eu vou tentar apresentar 12, muito rapidamente.

OK, uma que é excitante para mim é a auto-montagem.

Actualmente, vocês já ouviram isto em termos de nanotecnologia.

Voltando àquela concha: a concha é um material de auto-montagem.

Do lado esquerdo em baixo há uma foto de uma madrepérola

a formar-se a partir da água do mar. É uma estrutura em camadas que é mineral

e depois polímero, e isso fá-la muito, muito resistente.

É duas vezes mais resistente do que as nossas cerâmicas de alta tecnologia.

Mas o que é realmente interessante: ao contrário das nossas cerâmicas que vão ao forno,

isto acontece na água do mar. Isto acontece perto, dentro e perto do corpo do organismo.

OK, as pessoas estão a começar --

esse é o Sandia National Labs; um indivíduo chamado Jeff Brinker

descobriu uma maneira de obter um código de processo de auto-montagem.

Imaginem que são capazes de fazer cerâmica à temperatura ambiente

simplesmente mergulhando uma coisa num líquido,

tirá-la do líquido, e deixar que a evaporação

force as moléculas do líquido a estarem juntas,

de forma a que elas se mantivessem unidas

da mesma forma que a cristalização funciona.

Imaginem fazer todos os materiais duros desta maneira.

Imaginem pulverizar os precursores de uma célula fotovoltaica, para uma célula solar,

num telhado, e deixar que ela se auto-montasse numa estrutura em camadas que aproveitasse a luz solar.

Aqui está uma interessante para o mundo das TI:

bio-silício. Isto é uma diatomácea, que é feita de silicatos.

E o silício, que produzimos neste momento --

é parte do problema carcinogénico na produção dos nossos chips --

isto é um processo de biomineralização que está agora a ser imitado.

Isto é na UC de Santa Barbara. Olhem para estas diatomáceas;

isto é do trabalho de Ernst Haeckel.

Imaginem serem capazes de -- e, outra vez, isto é um processo inspirado num modelo,

que solidifica a partir de um processo líquido -- imaginem serem capazes de ter essa

espécie de estrutura a sair a uma temperatura ambiente.

Imaginem serem capazes de fazer lentes perfeitas.

À esquerda, temos um ofiuro, está coberto por lentes

que as pessoas da Lucent Technologies descobriram

que não têm nenhuma distorção.

É uma das lentes sem distorção que nós conhecemos.

E há muitas delas, pelo seu corpo.

O que é interessante, mais uma vez, é que se auto-montam.

Uma mulher chamada Joanna Aizenberg, na Lucent,

está agora a aprender a fazer isto para um processo a baixas temperaturas para criar

este tipo de lentes. Ela está também a procurar fibras ópticas.

Esta é uma esponja do mar que tem fibra óptica.

Na base da sua estrutura, está a fibra óptica

que, na verdade, funciona melhor que a nossa, a mover a luz.

mas podem fazer um nó com elas; são incrivelmente flexíveis.

Aqui está oura grande ideia: CO2 como alimento para animais.

Um indivíduo chamado Geoff Coates, na Cornell, disse para si próprio,

sabem, as plantas não olham para o CO2 como o maior veneno do nosso tempo.

Nós vemo-lo dessa forma. As plantas estão ocupadas em fazer grandes cadeias

de amido e glicose, certo, a partir de CO2. Ele descobriu uma forma --

ele encontrou um catalizador, ele descobriu uma maneira de tirar o CO2

e fazer policarbonatos. Plásticos bidegradáveis

a partir de CO2 -- como as plantas gostam.

Transformações solares: a mais excitante.

Há pessoas que estão a imitar o dispositivo de colheita de energia

dentro de bactérias roxas, as pessoas da ASU. Ainda mais interessante,

ultimamente, nas duas últimas semanas, as pessoas têm visto

que há uma enzima chamada hidrogenase que é capaz de reduzir

moléculas de hidrogénio com protões e electrões. E consegue oxidar o hidrogénio --

basicamente o que acontece numa célula de combustível, no ânodo de uma célula de combustível

e numa célula de combustível invertida.

Nas nossas células de combustível, nós fazemos isso com platina.

A vida faz isso com o comum ferro.

E uma equipa acabou de conseguir imitar

essa hidrogenase que faz malabarismo com hidrogénio.

Isto é muito excitante para as células de combustível --

ser capaz de o fazer sem platina.

O poder da forma: aqui está uma baleia. Nós vimos que as barbatanas desta baleia

têm tubérculos nelas. E essas pequenas protuberâncias

na verdade aumentam a eficiência, por exemplo,

nas arestas de um avião -- aumentam a eficiência em cerca de 32 por cento.

Que é uma poupança incrível de combustível fóssil,

se fôssemos colocá-las numa aresta de uma asa.

Pintar sem pigmentos: este pavão cria cor com forma.

A luz passa, bate nas camadas;

chama-se interferência em películas finas. Imaginem serem capazes

de auto-montar produtos em que as últimas camadas

brincam com a luz para criar cor.

Imaginem serem capazes de criar uma forma na parte exterior de uma superfície,

de forma a que esta fosse auto-lavável com água. É isso que uma folha faz.

Vêem esta imagem ampliada?

É uma bolha de água, e aquelas são partículas de sujidade.

E esta é uma imagem ampliada de uma folha de lótus.

Há uma empresa que está a fazer um produto chamado Lotusan, que imita --

quando a tinta da fachada do edifício seca, imita os altos

de uma folha que se limpa a ela própria, e a chuva limpa o edifício.

A água vai ser nosso grande, enorme desafio:

acabar com a sede.

Aqui estão dois organismos que recolhem água.

Aquele à esquerda é o escaravelho do Deserto da Namíbia que tira água do nevoeiro.

Aquele à direita é o bicho de conta -- tira a água do ar.

Não bebe água fresca.

Recolher água do nevoeiro de Monterey e do ar húmido de Atlanta,

antes que chegue a um edifício, são tecnologias chave.

As tecnologias de separação vão ser extremamente importantes.

E se disséssemos, não às explorações mineiras?

E se separássemos os metais dos riachos de resíduos --

pequenas quantidades de metais na água? É o que os micróbios fazem,

eles fazem a quelação de metais da água.

Há uma empresa aqui em S. Francisco chamada MR3

que está a incorporar a imitação das moléculas de micróbios em filtros

para extrair minérios de riachos de resíduos.

A química verde é química com água.

Nós fazemos química em solventes orgânicos.

Esta é uma fotografia de glândulas fiandeiras de uma aranha, OK,

e a teia a ser formada a partir de uma aranha. Não é bonito?

A química verde está a substituir a indústria química com o livro de receitas da natureza.

Não é fácil, porque a vida usa

só um subgrupo dos elementos da tabela periódica.

E nós usamos todos eles, mesmo os tóxicos.

Descobrir as receitas elegantes que pegariam no pequeno subgrupo

da tabela periódica, e criar materiais miraculosos como aquela célula,

é a tarefa da química verde.

Degradação com o tempo: a embalagem é boa

até não a quererem mais, e dissolve-se quando quisermos.

Aqui está um mexilhão que podem encontrar nas águas por aqui.

E os fios que os seguram às rochas têm uma validade -- aos dois anos de idade,

eles começam a dissolver-se.

Curar: esta é boa.

Aquele pequeno indivíduo ali é um tardígrado.

Há um problema com as vacinas por todo o mundo

não chegam aos pacientes. E a razão é que

a refrigeração não se sabe como, é interrompida;

a chamada "cadeia fria" é interrompida.

Um homem chamado Bruce Rosner olhou para o tardígrado --

que seca completamente, e ainda assim permanece vivo durante meses

e meses e meses, e é capaz de se regenerar.

E ele foi capaz de secar vacinas --

embalá-las no mesmo tipo de cápsulas de açúcar

como o tardígrado faz com as suas células --

o que significa que as vacinas não precisam de ser refrigeradas.

Elas podem ser colocadas no porta-luvas, OK.

Aprender a partir dos organismos. Esta é uma sessão acerca da água --

aprender acerca de organismos que sobrevivem sem água,

para criar uma vacina que dura e dura e dura sem refrigeração.

Eu não vou chegar à ideia número 12.

Mas o que eu vou fazer é dizer-vos que a coisa mais importante,

para além de todas estas adaptações, é o facto de que estes organismos

descobriram uma forma de fazerem as coisas maravilhosas que fazem

enquanto tomam conta do sítio

que vai tomar conta dos seus descendentes.

Quando eles estão envolvidos em preliminares,

eles estão a pensar em algo muito, mas muito importante,

e que é que o seu material genético

se mantenha, 10000 gerações a partir de agora.

E isso significa encontrar uma maneira de fazer o que eles fazem

sem destruir o lugar que vai tomar conta dos seus descendentes.

Este é o maior desafio de design.

Felizmente, há milhões e milhões de génios

dispostos a presentear-nos com as suas melhores ideias.

Boa sorte a conversarem com eles.

Obrigada.

(Aplausos)

Chris Anderson: Falando de preliminares, eu -- nós precisamos que apresente as 12, mas mesmo rápido.

Janine Benyus: A sério?

CA: Sim. Só que, sabe, a versão de 10 segundos

da 10, 11 e 12. Porque nós -- os seus slides são tão lindos,

e as ideias são tão grandes, que eu não suporto deixá-la ir embora

sem ver a 10, 11 e 12.

JB: OK, sendo assim -- OK, eu vou só segurar nisto. Ok, óptimo.

OK, então esta foi sobre a cura.

Sentir e responder: o feedback é muito importante.

Este é um gafanhoto. Podem haver 80 milhões deles por quilómetro quadrado,

e mesmo assim eles não colidem uns com os outros.

E ainda assim nós temos 3.6 milhões de colisões entre carros por ano.

(Gargalhadas)

Certo. Há uma pessoa em Newcastle

que descobriu que é devido a um neurónio muito grande.

E ela está, de facto, a perceber como fazer

um circuito que evite colisões

baseado neste grande neurónio do gafanhoto.

Esta é grande e importante, número 11.

E é cultivar a fertilidade.

Isso significa, vocês sabem, aumento da fertilidade agrícola.

Nós deveríamos estar a aumentar a fertilidade. E, oh sim -- teríamos comida, também.

Porque nós temos de aumentar a capacidade deste planeta

de criar mais e mais oportunidades para a vida.

E realmente, é o que os outros organismos fazem também.

No conjunto, é o que todos os ecossistemas fazem:

eles criam mais e mais oportunidades para a vida.

A nossa agricultura tem feito o contrário.

Então, uma agricultura baseada na forma como um prado gere o solo,

uma pecuária baseada na maneira como uma manada nativa não-regulada

efectivamente melhora a saúde do pasto.

Até o tratamento das águas residuais baseadas em como um pântano

não só purifica a água

mas também cria uma produtividade borbulhante e incrível.

Este é apenas o resumo de design. Quero dizer, parece simples

porque o sistema, ao longo de 3.8 mil milhões de anos, resolveu isto.

E isso quer dizer, aqueles organismos que não foram capazes de descobrir

como melhorar ou tornar os seus lugares mais agradáveis,

não estão aí para nos falarem disso.

Essa é a décima segunda.

A vida -- e este é o truque secreto; este é o truque mágico --

a vida cria condições que conduzem à vida.

Gere o solo, limpa o ar, limpa a água,

mistura o cocktail de gases que vocês e eu precisamos para viver.

E faz isso ao mesmo tempo que vai tendo óptimos preliminares

e vai de encontro às suas necessidades. Então não é mutuamente exclusiva.

Nós temos de encontrar uma maneira de ir ao encontro das nossas necessidades,

enquanto fazemos deste lugar um Éden.

CA: Janine, muito obrigada.

(Aplausos)