一种让岛屿和海岸线 “生长” 的新方法

我们能否驾驭海洋的动向，来保护沿海社区免受海平面上升的威胁？设计师、TED 学者斯凯勒 · 提比茨（Skylar Tibbits）展示了他的实验室如何创造出一个由水下结构组成的动态应变系统，它能利用海浪的能量堆积砂砾，修复被侵蚀的海岸线——运用大自然的力量来加以建设，而非破坏。

近十年来，

我和自组装实验室的同事们

一直在研究能够实现自我转换、

自我组装，

并适应环境的材料系统。

其中包括了我们早期的 4D 打印研究，

我们打印出物品，将其浸入水中，

而后，它们便会转变形态；

到后来我们做出会对温度和日光
起反应的活性拉胀材料；

接着是最近研究的活性纺织材料，

它们能根据人体体温改变孔隙率；

我们的快速液体打印技术

能让我们打印出可充气结构，

这些结构会随气压变形，

在不同形态间转换；

还有我们的自组装研究，

把物体浸入水中，

它们就会对波浪能产生反应，

自组装成家具之类的精密物体。

或者是规模更大的，

我们研制出了直径一米
用于探测大气参数的探空气球，

它们可以借助风能

在建筑工地上空进行组装。

在人员与仪器难以抵达的

危险环境或严酷的极端地带，

它们能在空域自行组装，
填充的氦气耗尽之后

就会回到地面，

留下一个巨型球节架结构。

所有这些研究都是利用简单的材料，

用环境中的力将它们激活——

重力、风能、波浪能、温度、阳光——

让它们执行工作、

进行形态转化、自我组装等等。

不借助复杂的电动机械设备，

我们该如何建造智能物体呢？

不过最近，马尔代夫
有个机构联系了我们，

他们有兴趣将这些研究以及思维方式

应用到他们面临的

一些气候变化的挑战中。

当有来自马尔代夫的人

与你联络时，

你要做的第一件事
就是告诉他，你想去实地考察。

（笑声）

简直美妙极了。

于是我们去了马尔代夫，

而其实在离开时，我带走的是一种

对气候变化未来完全不同的看法。

因为你会感觉到马尔代夫正在沉没。

他们要完蛋了。他们该怎么办？

但当我离开时，我想的是，
我们或许可以把马尔代夫

当作未来人造环境的典范，
让他们能够适应气候变化，

而不受固有人造设施的局限。

不过针对海平面上升和气候变化，

一般来说有三种主要的应对方案。

一是无动于衷、逃之夭夭。

这个想法挺糟糕的。

由于世界上有超过 40% 的人口

住在沿海地区，

随着海平面上升、暴雨加剧，

越来越多的地方会没入水中，

因此解决这个苛刻的问题是当务之急。

二是修建屏障。

我们可以建防波堤。

但问题在于试图用静态的解决方法

去解决超不稳定的、高能的问题，

几乎可以肯定大自然会胜出。

所以这个方案也没用。

第三个方案是吹沙填海。

吹沙填海就是
从深海里吸起一堆沙子，

然后用泵倾倒回海滩上。

如果你去美国东北沿岸
或西海岸的任何沙滩，

你都能看到他们
年复一年地吹沙填海，

只为了求生。

这并不是一个很好的解决方案。

在马尔代夫，他们也这么做，
一个月内就能建成一座岛，

一座用吹沙填海修建的崭新岛屿。

但这对海洋生态系统
非常、非常不好。

可他们已经吹沙填海成瘾了。

他们年复一年都要这么做。

但在他们建起那一座岛的时间里，

有三座沙洲已经自然形成了，

沙洲里沙子的量多到

足以让你的船搁浅在上面，

这就是所谓的 “实地考察” 。

工作非常辛苦。

（笑声）

波士顿那时候正好是冬天。

这些巨量的砂砾
仅仅依靠波浪的力量

和海洋的形态

就能自然堆积而成。

于是我们开始对其进行研究。
为什么会形成沙洲？

如果对这个问题进行发掘，

我们就能理解原理并加以应用。

它是基于海洋中的能量，

以及促进砂砾堆积的地形。

所以我们提出的方案是，
运用大自然的力量

来加以建设，而非破坏。

在我在麻省理工大学的实验室里，
我们安置了一个波浪水箱，

也就是一个能泵送波浪的大水箱，

然后我们把几何物体放进水里。

我们试了各种不同的几何形状。

波浪和这些几何形状相互作用，

形成湍流，并开始堆积砂砾，

于是，这些砂砾
就开始自行形成沙洲。

这是一个俯瞰的画面。

在左侧能看到正在向前推进的沙滩。

在中间能看到形成的沙洲。

这些几何形状可以
和波浪的力量合作进行建设。

接着我们开始制造这样的形状。
这时是波士顿的二月。

我们使用了几大卷帆布，

这是一种可生物降解的材料，

非常便宜，很容易加工。

我们用这种帆布
缝制出了巨大的口袋，

然后我们飞去了马尔代夫。

我知道各位在想什么，
这不是骗人的 Fyre 音乐节。

（笑声）

这是现实生活，是真事。

我们行李箱里塞着
这些帆布口袋飞了过去，

因为波士顿是冬天，
所以我们都被晒脱了皮，

然后我们把这些口袋
填满了沙，放进水下。

它们和水箱里的几何物体
形状一模一样，

只不过这些是人类大小的。

我们把这些装满了沙子的巨型物体

放进了水里，它们其实
就是一些简单的几何形状。

在这些物体正面，
可以看到是清澈的水。

海浪翻涌而至，

非常清澈。

而在背面则出现了湍流，

水和沙混合在一起。

它导致了搬运作用，
砂砾于是堆积起来。

你还能看到几条
友好的黄貂鱼前来拜访。

左边是第一天，右边是第三天。

在浅色地方能看到，

仅仅经过两天，砂砾就开始了堆积，

并在沙中形成了涟漪。

这是去年二月底，
这项工作的大部分还是进行时。

这项研究也才刚刚开始。

明年以及更久之后，

我们会通过卫星图像

以及测深学数据，

了解环境中的自然砂砾堆积

会造成哪些短期及长期影响。

而我们更长远的设想

是建造可下潜的几何物体，

就像是能够控制浮潜的潜水艇一样。

比如说可调配的人工礁石，

如果某个方向有风暴来临时，

就可以让这些人工礁石就位；

或者在季节交替时，

你可以使用这些可变的礁石结构，

来利用波浪能堆积砂砾。

我们觉得这项技术能够应用到
全球各地的很多沿海地区

以及全球的岛屿国家。

但当我们想到智能环境，

想到智能建筑、智能汽车
或者智能服装时，

这些通常意味着会消耗更多能源、

更多电池、设备、成本，
且更加复杂，

最终，也更多是失败。

所以我们一直不断努力设想
怎样用更少的资源创造更智能的东西？

怎样建造得更简单？

因此，我们的实验室，
特别是这个项目所提倡的

是利用像沙子这样简单的材料，

借助环境中类似波浪的力量，

来堆积和适应。

我们想与大家一起携手，
共同协作，来发展这个技术，

扩大它的规模，
并运用这种思考方法。

我们认为这是一个
应对气候变化的新模型，

提高我们的适应力与韧性，

而不再抵抗与恐惧。

请帮助我们把大自然的破坏力
转化成自然的建设力。

谢谢。

（掌声）