各位可以想像能在这里参加这个讨论「自然的启发」的研讨会实在非常荣幸。我也很开心被安排在「前戏」这一节。你们有没有注意到这一节演说是前戏？ 因为我可以谈谈我最喜欢的生物之一， 那就是北美鷿鷈。你一辈子一定要看过这些家伙跳求偶舞才算真正活过。我当时在蒙大拿冰河国家公园的波曼湖上， 那是 一个狭长的湖，湖面上有群峰的倒影， 我和我的伴侣有一艘小船。当我们在划船的时候，来了一只北美鷿鷈。他们的求偶舞就是，两只北美鷿鷈， 两只这样并排 在一起，开始在水面下奔跑。它们的双蹼愈划愈快，愈划愈快， 快到最后身体从水中腾起， 身体直立，就像是轻功水上飘一般，在水面上奔跑。我们划船的时 候，来了一只北美鷿鷈。我们划着小船，划得非常非常快。而这只鷿鷈，我猜，大概是把我们误认为可能的对象， 开始在我们旁边的水域跑了起来， 跳着求偶 舞，跑了好几英里。它会停下来，又开始，停下来，又开始。这，才叫前戏吧！（笑声）<

好， 我承认，我当时差一点就要改当鷿鷈了。在娱乐方面，生命显然可以教导我们一些事情生命可以教导我们的其实很多。但是我今天所要谈的， 是在科技与设计领 域，生命可以教我们什么。自从我的书出版以后， 书中主要谈的是仿生学的研究。书出版了以后，建筑师、设计师、工程师那些打造我们这个世界的人，开始打电 话给我说， 我们想要一个生物学家跟我们一起坐在设计桌旁， 即时帮助我们启发灵感。或者，这是我喜欢的部份，我们希望你带我们到自然界中探险。我们会提 出设计上的难题然后在自然界中找到那些可以提供灵感的适存者。

这张照片是我们去加拉巴哥旅行时拍的。同行的是一群废水处理工程师;他们的工作是纯化废水。他们当中有些人其实很不想去。一开始他们跟我们说，「我们已经在应用仿生学了」 「我们用细菌来处理废水」 我们说，嗯这并不算是从 大自然中找灵感。那是生物处理， 是生物辅助技术： 使用生物来处理废水是一种非常、非常古老的技术，叫做「驯养。」 仿生学是从生物上学习，得到灵感并 加以应用。然而他们还是不懂。

所以我们在海滩上走着，我说， 提一个你们最大的困难给我。给我一个设计上的难题， 永续性的绊脚石， 让设计达不到永续标准的问题。他们回答：水垢，也就 是矿物质在水管里沉积。大家知道就跟家里的水垢一样，矿物质会沉积。然后水管会被阻塞，我们就必须用有毒的溶剂去冲洗水管， 或是使用物理方法把它们挖出 来。所以如果能够阻止水垢沉积...听完以后我捡起海滩上的一些贝壳。我问他们， 水垢是什么？水管里的东西是什么？他们说，碳酸钙。然后我就说，这就是了;贝壳也是碳酸钙。

他们本来不知道这件事。他们不知道贝壳其实是先有蛋白质组成的模板，然后海水中的离子照着模板结晶，就这样形成贝壳。所以类似的程序，只是少了蛋白质， 也 在他们的水管中发生，但他们并不晓得。这并不是资讯不足，而是缺乏整合 。是不同领域各自为政，缺乏交流。他们不知道同样的事情也在其他领域发生。他们当 中有个人想了想说，好，如果这只是结晶现象在海水中自然产生，自我组装， 为什么贝壳不会长到无限大？是什么停止了沉积过程？贝壳为什么不会长个不停？我说，就像它们释放蛋白质来启动结晶现象... 这时工程师们都靠了过来， 贝壳也会释放蛋白质来中止结晶现象。蛋白质会吸附在结晶生长的那一面。事实上，有一种叫做TPA的产品模仿了这个终止蛋白。这是一个环保的方法，可以避免水管长水垢。

这 改变了一切。在那之后， 这些工程师都舍不得回到船上。行程第一天他们会走一小段路， 喀嚓、喀嚓、喀嚓，拍个五分钟后就回到船上。 「好了，这个岛看过 了。」 但在这之后， 他们到处爬来爬去。他们一直浮潜，潜到最后一刻非走不可才起来。因为他们体会到自然界中已经有生物体解决了他们一辈子努力想解决的 难题。

认识自然界是一回事， 向自然界学习，这才是转变的开始。这是一个深负意涵的转变。他们了解到，问题的答案俯仰皆是； 只需要改变观察这个世界的观点。38亿年的实地测验。克莱格•凡特可能会跟你说有1-3亿， 我则认为自然界里有远远超过三亿种适应良好的解决方案。对我来说重点在于，这些解决方案考虑了整体环境这个整体环境就是地球。我们要解决的问题，也存在同样的整体环境里。我们要有意识地向自然界的天才学习， 而不是全盘照抄。虽然说爱因斯坦的发型是想要模仿...不是全盘照抄，而是找出设计原则， 找出自然界的天才，从中学习。

在场有许多资讯界的人士，我必须提一下演讲正文不会提到的，也就是资讯界向生物界借镜，在软体方面已经学到很多。所以有能自我保护的电脑，就像免疫系统一 样。其他效法的对象还有基因调控、 生物发展、神经网路、 基因演算法、演化计算。这是软体层面。但我觉得有趣的是我们还没有开始考虑这个（硬体部份）， 这些机器在我看来不算高科技因为矽谷的水里有好几十种致癌物。因此硬体部份以生命的观点来看根本称不上成功的设计。在制造方面，我们可以学到什么？不只针 对电脑，我指所有东西的制造。大家搭的飞机、汽车、坐的椅子。我们如何重新设计我们所制造的世界，这个人造世界？更重要的是，未来十年，我们的目标应该是 什么？自然界的生命有数不清的有趣科技。

我们的课程大纲该是什么？对我来说，有三个问题是关键。生命如何制造东西？我们制造东西的方法与自然恰是两个极端。我们的方法是加热、加压、化学处理， 这是材料科学家的说法。这个方法从开始到结束，产生了96%的废物只有4%是成品。加热，施加高压， 再用化学药物处理。加热、加压、化学处理。

生命没办法这么浪费。那生命如何制造东西？生命制造东西都是怎么做的？这是天竺葵花粉。它的形状让它能轻易地在空中漂浮。看看它的形状。生命在物质上加入资 讯。换言之就是结构。结构包含资讯。物质加上资讯， 就有了功能，如果没有结构就会有不同的功能。第三，生命如何让东西消失到系统里？因为生命处理的并不 是东西自然界中没有什么东西是与系统脱节的。一个很简短的课程大纲。当我顺着这个题材，阅读愈来愈多相关资料的同时， 生物科学界有了一些惊奇的发现。在此同时，我倾听许多企业的声音了解他们面临什么样的大挑战。这两个团体缺乏对话。完全没有。

此时此刻，生物学的世界也许能帮上忙帮助我们在这演化的节骨眼渡过难关。下面我会很快地带过 12个重点。

好，我很有兴趣的是自我组装。大家在纳米科技的领域里面听过这个名词。回到贝壳：贝壳本身就是一个自我组装的材料。左下方是珠母贝的照片。它在海水中成形，是 一个矿物质和聚合物相间的层状结构，所以非常非常坚硬。硬度是高科技陶瓷的两倍。但是有趣的是：我们的陶瓷要在高温窑炉中烧制， 贝壳却是在海水中产生， 在非常靠近生物体的地方产生。现在大家开始尝试... Sandia国家实验室中有一位Jeff Brinker，他找到一个方法，做出自我组装的编码程序。想像一下，在室温下就能制造陶瓷， 只要把某个东西浸入一种液体中， 再从液体中移出，晾干，强迫液体中的分子紧 密排列， 像拼图一样结合在一起， 就跟结晶生成的方式一样。想像有一天，所有坚硬材质都能这样制造或是喷洒前驱物到太阳能板上， 放到屋顶上面，让它自 我组装成可以转换光能的层状结构。

下面这个是资讯界会有兴趣的： 生物硅。这是硅藻，它是由硅酸盐所组成的。我们现在制造硅元素...也就是制造晶片时，会产生致癌物的问题。现在有人开始尝试模仿这个生物矿化的过程。这是加州大学圣塔芭芭拉分校。看看这些矽藻。这是Ernst Haeckel的研究。想像我们能够...同样的，这个过程也需要一块模板起头， 再从液体中固化产生。想像有一天我们能在常温下制造出这种结构。想像有一天我们能制造完美的镜片。左边是一只阳燧足，它全身都是镜片。朗讯科技的研究人员发现， 这些镜片完全没有成像变形的问题。这是据我们所知最没有成像变形的一种镜片。阳隧足全身布满了这些镜片。 有趣的是，这也是自我组装的产物。朗讯科技有一位叫做Joanna Aizenberg的女研究员， 她正在学习如何以低温制程做出这种镜片。她同样也研究光纤。这是一种海绵， 它身体最底部有光纤，这些就是光纤。这种光纤传播光线的效果比人造光纤还要好。而且还可以打结；这种光纤弹性好得不得了。

这是另外一个重要的概念：拿二氧化碳当原料。康乃尔大学有一位Geoff Coates他心想， 你知道吗，植物不像我们，把二氧化碳当成这世代最严重的毒害。那是我们的看法，植物则忙着用二氧化碳合成出长链的淀粉和葡萄糖。他发现了一种催化剂，也找到方法能将二氧化碳变成聚碳酸酯。用二氧化碳做出生物分解性塑胶—多像植物呀。

太阳能转换：这是最令人期待的一个。现在有些人在模仿紫细菌体内的能源采集装置，这些人来自亚力桑那州立大学。更有趣的是， 不久以前，有人发现一种叫做氢 化酵素的东西，它能够利用质子跟电子来产生氢气，也能够分解氢气。基本上这就是燃料电池内部的反应：在燃料电池的阳极以及在可逆式（再生型）燃料电池的反 应。人造燃料电池用的是白金。但是生物用的是非常常见的铁。有个团队最近才刚模拟出这种能操弄氢气的氢化酵素。这是非常令人振奋的， 可以做出不需要白金 的燃料电池。

形状的威力：这是一只鲸鱼。我们看到这只鲸鱼的鳍上有许多圆形瘤状突起。这些小突起其实能提高效率，例如说，设置在机翼的边缘，效率能提高32%。 只要在机翼上加上这种突起就能节省大量的石化燃料。不用颜料就能呈现颜色：这只孔雀羽毛的颜色来自形状。光线透进来，被好几层反弹回去。这叫做薄膜干涉。 想像有一天可以做出自我组装的产品，产品最外面的几层操作光线来产生颜色。想像能够在物体表面上加上结构， 让它只要有水就能自我清洁，跟叶子一样。看到 这张特写照片了吗？这是一个水滴，这些是灰尘颗粒。这是一张莲叶的特写照片。有一家公司生产一种叫做Lotusan的产品，它模仿了... 当建筑物外墙的粉刷干了以后，会有像叶子上能够自我清洁的突起，然后雨水就能够将建筑物洗净。

水将会是我们最重大，严峻的挑战： 如何解（全球的）渴。这里有两种生物能够搜集水。左边是那米比亚金龟，它能从雾中搜集水分。右边的是球潮虫，能从空气中 搜集水， 不用喝淡水。在水气进入建筑物之前，从蒙特瑞的雾中， 和亚特兰大的潮湿空气中把水份分离出来，是很重要的科技。

分离科技将会变得非常重要。如果有一天，我们不必再挖掘采矿？如果我们可以从废水分离出微量金属？微生物已经能做到了。它们将金属从水中螯合出来。旧金山有一家公司叫做MR3，他们在过滤器上嵌入模仿自微生物的分子去采集废水中的矿物。绿色化学是在水中进行的。而我们的化学反应却是在有机溶剂中进行的。这张照片是蜘蛛的纺丝器。丝 从蜘蛛体内产生。很漂亮吧？环保化学是用自然的处方来取代我们的工业化学这不容易，因为生命只使用元素周期表上一小部份的元素。而我们则是全部都用，有毒 的也用。这些高级配方只需用到周期表的一小部份， 就能制造出像那个细胞一样神奇的材料。搞懂这些配方，就是环保化学的任务。

定时分解：一种包装材料，在你需要时很好用，不需要了，时候到了，又能马上分解。这是你在这一带水域里会看到的淡菜。这些将它们固定在石头上的足丝线是有时效的，不多不少正好两年， 时间到了就开始分解。

治疗：这个很有趣。那边那个小家伙属于缓步动物门（水熊虫） 有一个问题让世界上的疫苗无法送到病人手中。原因是没办法保持持续冷藏的状态， 所谓「低温链」中断。一个叫做Bruce Rosner的人研究了水熊虫。水熊虫能够在完全脱水的状态下，存活好几个月， 之后又能够重新复苏。因此他发现了干燥疫苗的方法： 将疫苗包在一种糖制胶囊里， 就像 水熊虫细胞内的胶囊构造。也就是说，疫苗不再需要冷藏， 放在汽车前座的置物箱也没问题。向生物学习。这一小节跟水有关， 向没有水也能生存的生物学 习， 好创造出不需冷藏，可以长时间储存的疫苗。

我没办法讲完12点， 但是我要告诉大家，除了这些演化适应， 最重要的是，这些生物都想出了办法，一方面做到这些神奇的事情， 同时又能善待环境，让环境能善待它们的子孙。当 它们进行前戏的时候， 心里想的是非常重要的事情， 也就是把它们的遗传物质万世流传下去。这也就意味着，找到一种做事的方法， 不会破坏它们下一代赖以为生的环境。这才是最大的设计难题。幸运的是，有上百万的天才愿意提供它们伟大的想法。祝各位跟它们聊得愉快。

谢谢大家。

（掌声）

讲到前戏，我们得讲完12点，但是请尽快。

真的吗？对，像是10, 11, 12点的十秒钟精简版。因为我们实在...你的投影片实在是太精彩了， 这些想法是这么的雄大，没看到10, 11, 12点我不能让你下台。

好，戴上 — 好， 我拿着就好。好，太棒了。好，刚刚讲到医疗。感知与反应：回馈是很重要的。这是蝗虫。一平方公里内可以有八千万只蝗虫， 但是它们不会撞到彼此。反观我们 一年有三百六十万起车祸。 （笑声） 新堡有个人她发现这跟一个巨大的神经元有关。她正在研究如何做出一种防撞电路设计原理就是根据蝗虫体内的巨大神经 元。第11点影响深远，非常重要。也就是让环境更加丰饶。这意味着，能增加土地富饶的农业。我们应该增加土地的富饶，当然我们同时也会得到食物。因为我们必须增加这个 星球的负载能力， 才能为生命制造愈来愈多的机会。这其实也是其他生物在做的事。整体而言，这也是整个生态系在做的事： 为生命制造愈来愈多的机会。但是 我们的农业却是逆道而行。因此，农业要仿效大草原如何滋养土壤畜牧业要仿效原生有蹄类动物如何促进栖地的健康。甚至废水处理也可以仿效沼泽不只能净水同时 也创造数不清令人目眩的生命力。

这是一个简单的设计简报。我是说，它看起来简单因为整个生态系，过去38亿年来，已经找出答案。那些没找出方法， 无法改善环境、优化环境的生物都活不到今天来讲故事。这就是第12点。生命…这是一种神秘又神奇的把戏： 生命创造对生命有益的环境。生命产生土壤，清新空气，纯净水源； 生命混合出你我赖以为生的空气组成。在此同时，生命也一边享 受美好前戏， 满足了自己的需求。两者不是互斥的。我们必须找到方法，既能够满足我们的需求， 又能把我们的环境打造成伊甸园。非常谢谢你。

（掌声）