一种让岛屿和海岸线 “生长” 的新方法
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0:01 - 0:03近十年来,
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0:03 - 0:05我和自组装实验室的同事们
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0:05 - 0:09一直在研究能够实现自我转换、
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0:09 - 0:10自我组装,
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0:10 - 0:12并适应环境的材料系统。
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0:12 - 0:15其中包括了我们早期的 4D 打印研究,
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0:15 - 0:17我们打印出物品,将其浸入水中,
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0:17 - 0:19而后,它们便会转变形态;
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0:19 - 0:23到后来我们做出会对温度和日光
起反应的活性拉胀材料; -
0:23 - 0:26接着是最近研究的活性纺织材料,
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0:26 - 0:29它们能根据人体体温改变孔隙率;
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0:29 - 0:31我们的快速液体打印技术
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0:31 - 0:33能让我们打印出可充气结构,
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0:33 - 0:35这些结构会随气压变形,
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0:35 - 0:37在不同形态间转换;
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0:37 - 0:39还有我们的自组装研究,
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0:39 - 0:41把物体浸入水中,
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0:41 - 0:43它们就会对波浪能产生反应,
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0:43 - 0:46自组装成家具之类的精密物体。
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0:47 - 0:48或者是规模更大的,
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0:48 - 0:50我们研制出了直径一米
用于探测大气参数的探空气球, -
0:50 - 0:52它们可以借助风能
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0:52 - 0:55在建筑工地上空进行组装。
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0:55 - 0:57在人员与仪器难以抵达的
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0:57 - 1:00危险环境或严酷的极端地带,
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1:00 - 1:02它们能在空域自行组装,
填充的氦气耗尽之后 -
1:02 - 1:04就会回到地面,
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1:04 - 1:07留下一个巨型球节架结构。
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1:07 - 1:11所有这些研究都是利用简单的材料,
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1:11 - 1:13用环境中的力将它们激活——
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1:13 - 1:16重力、风能、波浪能、温度、阳光——
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1:16 - 1:18让它们执行工作、
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1:18 - 1:21进行形态转化、自我组装等等。
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1:21 - 1:23不借助复杂的电动机械设备,
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1:23 - 1:26我们该如何建造智能物体呢?
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1:26 - 1:29不过最近,马尔代夫
有个机构联系了我们, -
1:29 - 1:32他们有兴趣将这些研究以及思维方式
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1:32 - 1:34应用到他们面临的
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1:34 - 1:37一些气候变化的挑战中。
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1:37 - 1:38当有来自马尔代夫的人
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1:38 - 1:40与你联络时,
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1:40 - 1:42你要做的第一件事
就是告诉他,你想去实地考察。 -
1:42 - 1:43(笑声)
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1:43 - 1:44简直美妙极了。
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1:44 - 1:46于是我们去了马尔代夫,
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1:46 - 1:48而其实在离开时,我带走的是一种
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1:48 - 1:51对气候变化未来完全不同的看法。
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1:51 - 1:53因为你会感觉到马尔代夫正在沉没。
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1:53 - 1:55他们要完蛋了。他们该怎么办?
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1:55 - 1:58但当我离开时,我想的是,
我们或许可以把马尔代夫 -
1:58 - 2:02当作未来人造环境的典范,
让他们能够适应气候变化, -
2:02 - 2:04而不受固有人造设施的局限。
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2:04 - 2:06不过针对海平面上升和气候变化,
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2:06 - 2:08一般来说有三种主要的应对方案。
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2:08 - 2:11一是无动于衷、逃之夭夭。
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2:11 - 2:13这个想法挺糟糕的。
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2:13 - 2:15由于世界上有超过 40% 的人口
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2:15 - 2:17住在沿海地区,
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2:17 - 2:20随着海平面上升、暴雨加剧,
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2:20 - 2:22越来越多的地方会没入水中,
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2:22 - 2:26因此解决这个苛刻的问题是当务之急。
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2:26 - 2:29二是修建屏障。
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2:29 - 2:30我们可以建防波堤。
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2:30 - 2:33但问题在于试图用静态的解决方法
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2:33 - 2:38去解决超不稳定的、高能的问题,
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2:38 - 2:41几乎可以肯定大自然会胜出。
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2:41 - 2:43所以这个方案也没用。
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2:43 - 2:45第三个方案是吹沙填海。
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2:45 - 2:48吹沙填海就是
从深海里吸起一堆沙子, -
2:48 - 2:50然后用泵倾倒回海滩上。
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2:50 - 2:53如果你去美国东北沿岸
或西海岸的任何沙滩, -
2:53 - 2:56你都能看到他们
年复一年地吹沙填海, -
2:56 - 2:57只为了求生。
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2:57 - 2:59这并不是一个很好的解决方案。
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2:59 - 3:03在马尔代夫,他们也这么做,
一个月内就能建成一座岛, -
3:03 - 3:05一座用吹沙填海修建的崭新岛屿。
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3:05 - 3:08但这对海洋生态系统
非常、非常不好。 -
3:08 - 3:10可他们已经吹沙填海成瘾了。
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3:10 - 3:12他们年复一年都要这么做。
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3:12 - 3:15但在他们建起那一座岛的时间里,
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3:15 - 3:17有三座沙洲已经自然形成了,
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3:17 - 3:20沙洲里沙子的量多到
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3:20 - 3:22足以让你的船搁浅在上面,
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3:22 - 3:24这就是所谓的 “实地考察” 。
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3:24 - 3:25工作非常辛苦。
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3:25 - 3:27(笑声)
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3:27 - 3:29波士顿那时候正好是冬天。
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3:30 - 3:33这些巨量的砂砾
仅仅依靠波浪的力量 -
3:33 - 3:36和海洋的形态
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3:36 - 3:38就能自然堆积而成。
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3:38 - 3:40于是我们开始对其进行研究。
为什么会形成沙洲? -
3:40 - 3:41如果对这个问题进行发掘,
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3:41 - 3:44我们就能理解原理并加以应用。
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3:44 - 3:46它是基于海洋中的能量,
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3:46 - 3:50以及促进砂砾堆积的地形。
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3:50 - 3:53所以我们提出的方案是,
运用大自然的力量 -
3:53 - 3:55来加以建设,而非破坏。
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3:55 - 3:58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, -
3:58 - 4:00也就是一个能泵送波浪的大水箱,
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4:00 - 4:02然后我们把几何物体放进水里。
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4:02 - 4:05我们试了各种不同的几何形状。
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4:05 - 4:07波浪和这些几何形状相互作用,
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4:07 - 4:11形成湍流,并开始堆积砂砾,
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4:11 - 4:14于是,这些砂砾
就开始自行形成沙洲。 -
4:14 - 4:15这是一个俯瞰的画面。
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4:15 - 4:18在左侧能看到正在向前推进的沙滩。
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4:18 - 4:21在中间能看到形成的沙洲。
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4:21 - 4:24这些几何形状可以
和波浪的力量合作进行建设。 -
4:24 - 4:27接着我们开始制造这样的形状。
这时是波士顿的二月。 -
4:27 - 4:30我们使用了几大卷帆布,
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4:30 - 4:31这是一种可生物降解的材料,
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4:31 - 4:34非常便宜,很容易加工。
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4:34 - 4:37我们用这种帆布
缝制出了巨大的口袋, -
4:37 - 4:38然后我们飞去了马尔代夫。
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4:38 - 4:42我知道各位在想什么,
这不是骗人的 Fyre 音乐节。 -
4:42 - 4:43(笑声)
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4:43 - 4:45这是现实生活,是真事。
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4:45 - 4:49我们行李箱里塞着
这些帆布口袋飞了过去, -
4:49 - 4:52因为波士顿是冬天,
所以我们都被晒脱了皮, -
4:52 - 4:55然后我们把这些口袋
填满了沙,放进水下。 -
4:55 - 4:58它们和水箱里的几何物体
形状一模一样, -
4:58 - 5:00只不过这些是人类大小的。
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5:00 - 5:02我们把这些装满了沙子的巨型物体
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5:02 - 5:05放进了水里,它们其实
就是一些简单的几何形状。 -
5:05 - 5:08在这些物体正面,
可以看到是清澈的水。 -
5:08 - 5:11海浪翻涌而至,
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5:11 - 5:12非常清澈。
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5:12 - 5:14而在背面则出现了湍流,
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5:14 - 5:16水和沙混合在一起。
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5:16 - 5:20它导致了搬运作用,
砂砾于是堆积起来。 -
5:20 - 5:23你还能看到几条
友好的黄貂鱼前来拜访。 -
5:23 - 5:26左边是第一天,右边是第三天。
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5:26 - 5:28在浅色地方能看到,
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5:28 - 5:30仅仅经过两天,砂砾就开始了堆积,
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5:30 - 5:31并在沙中形成了涟漪。
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5:31 - 5:34这是去年二月底,
这项工作的大部分还是进行时。 -
5:34 - 5:37这项研究也才刚刚开始。
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5:37 - 5:39明年以及更久之后,
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5:39 - 5:42我们会通过卫星图像
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5:42 - 5:43以及测深学数据,
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5:43 - 5:46了解环境中的自然砂砾堆积
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5:46 - 5:49会造成哪些短期及长期影响。
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5:50 - 5:51而我们更长远的设想
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5:51 - 5:53是建造可下潜的几何物体,
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5:53 - 5:56就像是能够控制浮潜的潜水艇一样。
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5:56 - 5:59比如说可调配的人工礁石,
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5:59 - 6:01如果某个方向有风暴来临时,
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6:01 - 6:03就可以让这些人工礁石就位;
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6:03 - 6:05或者在季节交替时,
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6:05 - 6:07你可以使用这些可变的礁石结构,
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6:07 - 6:11来利用波浪能堆积砂砾。
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6:11 - 6:14我们觉得这项技术能够应用到
全球各地的很多沿海地区 -
6:14 - 6:16以及全球的岛屿国家。
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6:16 - 6:19但当我们想到智能环境,
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6:19 - 6:22想到智能建筑、智能汽车
或者智能服装时, -
6:22 - 6:25这些通常意味着会消耗更多能源、
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6:25 - 6:29更多电池、设备、成本,
且更加复杂, -
6:29 - 6:31最终,也更多是失败。
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6:31 - 6:35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? -
6:35 - 6:38怎样建造得更简单?
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6:38 - 6:41因此,我们的实验室,
特别是这个项目所提倡的 -
6:41 - 6:44是利用像沙子这样简单的材料,
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6:44 - 6:48借助环境中类似波浪的力量,
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6:48 - 6:50来堆积和适应。
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6:50 - 6:53我们想与大家一起携手,
共同协作,来发展这个技术, -
6:53 - 6:56扩大它的规模,
并运用这种思考方法。 -
6:56 - 6:59我们认为这是一个
应对气候变化的新模型, -
6:59 - 7:01提高我们的适应力与韧性,
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7:01 - 7:04而不再抵抗与恐惧。
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7:04 - 7:09请帮助我们把大自然的破坏力
转化成自然的建设力。 -
7:09 - 7:10谢谢。
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7:10 - 7:13(掌声)
- Title:
- 一种让岛屿和海岸线 “生长” 的新方法
- Speaker:
- 斯凯勒 · 提比茨
- Description:
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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。
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 07:27
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