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【TED视频】行动中的仿生设计

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Janine Benyus: Biomimicry in action

珍妮娜:行动中的仿生设计

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本视频中文字幕

如果我可以展示任何事物, 任何我们看不到的事物, 至少对于现代文化来说, 那只会展示是我们抛之脑后的事物, 但我们曾经是知道他们的, 就像我们知道自己的名字一样。 而且我们生活在全能的宇宙中, 作为这奇妙行星中的一员, 我们的身边充满了天才。

仿生学是一门新学科, 这门学科尝试向自然界中的天才学习, 听取它们的建议,设计上的建议。 这是我住的地方。 也是我教书的地方。 我被天才包围,不由自主地 一直记着这些生物和生态系统 它们知道如何优雅地生活在这个星球上。 这是我希望你能记住的一点, 并且不要再忘记, 请牢记, 这是每年都会发生的事, 大自然信守承诺的事, 正当我们忙于复苏经济,我们却忽视了这正在进行的…… 春天

设想要设计一个春天 设想一下那和谐的编排 大家觉得TED已经够难组织的了(众笑),是吧? 想象一下,要是你很久没这么做过,现在试一下 试想一下那高超的时机把握,和谐乐章的演奏, 完全不依赖于上下对应的法律法规, 完全不依赖于政策,或拯救气候变暖协议。 春天每年都这样降临 当然少不了争奇斗艳 空气中也充满了爱 少不了富丽堂皇的开场 而这些有机体,我敢保证, 全都井然有序

我曾经有个邻居,他让我常接触这些 因为他的生活,通常是躺着的, 看着那些草儿 一次,他来找我 那时他大概七八岁,他来找我 告诉我,那儿有个蜂巢 就在我的后院里 穿过门就是 多数人趁蜂巢还小的时后,就将其打下 但我却着迷与此 因为蜂巢在我眼里看起来极像精致的意式衬页 他过来找我,敲了敲门 他每天都会带些东西给我看 像只啄木鸟,他当当地敲门,直到我开门为止 然后他问我, 我是怎么为黄蜂做巢的 因为他从来没见过这么大的一个蜂巢 我告诉他“科迪,要知道 其实那是黄蜂自己做的。” 然后我们一起看 我能理解为何他会那样想 要知道,那蜂巢建的真的很美 很有建筑感,很精准

但我禁不住想,为何这么小的孩子, 就已经接受并相信这么个神话, 这么完美的作品 一定是出自人类之手 为何他会不知道 人类只是忘却了 我们并非第一个会建筑的物种 我们并非第一个会处理纤维的物种 我们并非第一个造纸的物种 我们并非第一个优化填充空间的物种 也不是制作防水材料或加热冷却材质的第一物种 也不是为后代建造房屋的第一物种

现在仿生技术领域正使 人们的记忆复苏 提醒人们,生物体,其他生物体 自然界中的其他生物体 正在做的与我们极为相似 但事实上,他们的方法 可以使它们优雅地生活在这个星球上 达数十亿年之久 这些仿生学家们, 是大自然的学徒 他们注重功能 我想向大家展示一下 他们正在学习的东西 他们这样问自己 “要是我发明前 都想想大自然对此的解决方案,会怎样呢?”

这是他们正在学习的 这张令人拍案叫绝的照片是捷克摄影师杰克.海德里的作品 这个故事是关于J.R.West(西日本铁路公司)的工程师, 他是研制子弹列车(bullet train)的一员 之所以叫子弹列车,是因为车头是圆的,但每次驶进山洞时,就会产生一股压力波 驶出山洞时就会发出音爆巨响,于是工程师的头儿说: “找个法子降降音量。”

负责设计的工程师正巧是个鸟类爱好者 他去了奥杜邦学会相关会议研究学习,正巧,一段关于翠鸟的影片 让他灵光一闪,“他们从一种密度的介质,空气 进入另一种密度的介质,水 却溅不起一丝水花。”看看这张照片 因为没有一丝水花,水里的鱼鸟儿看得一清二楚 接着他想到“要不我们也这么办?” 通过这种方法,列车的噪声大大降低 同时,速度提升了10%并且节省了15%的电力

大自然是如何抗菌的呢? 我们并非第一个保护自己 免受细菌侵害的物种 原来答案在加拉帕戈斯群岛的鲨鱼(Galapagos Shark)身上 它表面没有细菌、污垢,身上也没有附着甲壳动物 这并不是因为它游得快 事实上它很惬意,一向游得很慢 那它是如何保持身体不滋生细菌的呢? 它不使用化学制剂 原来是他身上的锯齿状物 就是和Speedo泳衣材质一样的锯齿状物 有了它运动员在奥运会上所向披靡

但这齿状物有一种独特的图案 而其结构 富含锯齿状物 让细菌无处无处着生 有家叫Sharklet Technologies的公司 正把这种结构铺设在医院的墙面上 防止细菌附着 此法远优于抗菌或其他任何强劲的洗液 许多生物体都对这些洗液产生抗药性 在美国,每年在医院里感染致死的人数 远高于 艾滋病、癌症及交通事故死亡率的总和 达到10万人左右

这是种住在纳米比亚沙漠的小生物 它们没有新鲜水源可以饮用 但它们从雾气中摄取水分 在覆盖它身体的翅膀后侧有些突起 这些突起像磁铁一样吸水 它们有亲水的前端和蜡质的旁侧 所以雾气回凝结在尖端 然后从旁侧流下直至其口中 有位牛津大学的科学家 安德鲁帕克对此做过研究 现在有些动力和建筑公司,比如Grimshaw 开始着眼于把这项技术应用在 建筑涂料上 这样雾气中的水分就可以被收集起来 效果比现有的捉雾网(fog-catching nets)高10倍

二氧化碳作为建筑材料 生物体可不把二氧化碳当有害气体 对于那些生产贝壳珊瑚的植物及有机体 这可是建筑材料 现在有间水泥制造公司 叫Clara,成立于美国 他们借用了珊瑚的秘方 把二氧化碳当作 水泥、混凝土的成分 通常情况下, 每生产一吨水泥排放一吨的二氧化碳 现在方程式被逆转 并且可以降低半吨二氧化碳 这一切可多亏了珊瑚的秘方

以上这些都没利用生物体 它们其实只用了 生命蓝图或秘方 大自然如何收集太阳能? 这是一种新的太阳能电池 它是基于叶子的运作方式 它可以自我组装 也可以着根于任何生化基质 其价格低廉 而且每五年可再充电 其实是我参与的一间叫OneSun的公司 和保罗.浩肯合作

大自然有好多好多净水 并去除盐分的方法 我们人类却用水去挤压细胞膜 还纳闷为何细胞膜会堵塞 为何这一过程如此费电 大自然的手法则更加优雅 这种方法渗透到每一个细胞 现在你体内的每一个血红细胞 都有沙漏型小孔 叫水孔蛋白(aquaporins) 它们让水分子通过、流出 这过程多少有点像正向渗透 它们输出水分子 把溶解质留在另一边 一间名叫Aquaporin的公司正在开始制造 模仿这项技术的去盐薄膜

树木和骨骼通常 沿着压力线自我重组 这种演算法已被运用在软件上 协助促使桥梁轻量化 使建筑钢梁轻量化 事实上通用汽车的欧宝(Opel)已开始运用这项技术 制造你所见过的那种汽车骨架 在所谓的仿生车当中 轻量化的骨架使用最少的材料 正如一个有机体为生存所必须做到的一样 获取最大限量的支撑力

这只甲虫,和这袋薯片不大一样 这甲虫运用了一种材料,壳质(chitin) 并且找出了好多方法 让壳质发挥多种功能 它防水 坚固有弹性 又透气,并且结构安排产生颜色 再来看看那袋薯片,同样的效果需要7层才能实现 我们的主要发明之一 就是我们必须具备能力 去与这些生物体更加亲近 要实现这一目的,我们要 减少材料用量,减少我们使用材料量 然后加上设计 大自然使用五种聚合物 你亲眼所见的都是其杰作 而我们人类使用350种聚合物 才成就了今天的一切

大自然是纳米专家 关于纳米科技、纳米粒子,各种忧虑屡见不鲜 松散的纳米粒子。而我最感兴趣的是 有多少人问过: “我们应如何借鉴大自然使纳米技术安全化?” 大自然已行之久远 例如,他总是把纳米粒子固定在某种材质中 事实上,除硫细菌(sulfur-reducing bacteria) 在其合成过程中 会释放一种副产品 一种纳米粒子进入水中 在此之后,它会释放一种蛋白质 可以聚集、聚合那些纳米粒子 于是它们得以解决

能量使用。生物体慎用能量 因为它们不得不为此运转或易物来获得每一分 如今最主要的领域之一 世界能源网中 你一定听说过智能电网(smart grid) 其最重要的顾问之一就是群居昆虫 峰群技术。有一家名为Regen的公司 他们通过观察蚂蚁和蜜蜂 觅食集采花粉 用对整个蜂巢 的最有效方式 它们有种家用设备 通过哪种演算法互相沟通 然后决定如何把尖峰用电量降到最低

有一群康奈尔大学的科学家 正在制造他们所谓的人造树 因为他们说“树底部没有水泵。” 是毛细作用和蒸散作用产生的拉力 一滴一滴把水吸上去 拉上去,从叶面释放然后从根部拉取 然后它们可以创造--想象它们是一种壁纸 这些科学家正想把它运用在建筑内部 把水抽高而不需水泵

亚马逊电鳗(Amazon Electric Eel),濒临绝种 这些物种当中的一些 能使用身体中的一些化学物质 产生600伏的电力 更让我感兴趣的是 600伏的高压却没把自己煎熟 要知道我们用聚氯乙烯(PVC)包住电线 利用聚氯乙烯作为绝缘体 这些生物,它们如何让自己 跟自己产生的电力绝缘呢? 有些问题我们尚无解答

有一家涡轮制造商取法于鲸鱼 驼背鲸(Humpback whale)有扇形边的鳍 那些扇形边 用某种方式与水流相互作用 减少了32%的阻力 于是极低的风速即可转动风扇

麻省理工大学刚制造出一种新的无线电晶片 其用电量远小于目前晶片 而且它取法与你耳中的耳蜗 可以接收网络、无线电、电视信号 电台信号,这些功能都集于一身 最后,建立在生态系统规模上

在Biomimicry Guild,也就是我的顾问的公司 我们与HOK建筑公司合作 我们真在考虑建造整座城市 我们在他们的筹划部门工作 我们诉求的是 从生态系统服务的角度来看 我们的城市至少不应该是 干他们取代的原始系统一样好吗? 于是我们正在设立生态性能标准 能让城市维持在这个标准

问题是,仿生科技是创新 一条极其有力的途径 我想问的是:“哪些问题值得去解决?” 要你之前没看过,这个会挺令人吃惊的 亚当.尼曼博士 这张图像描绘的是 地球上所有的水 相对于地球体积 所有的冰、淡水、咸水 和我们呼吸的大气,相对于地球的体积 而在那些球里头的是 生命,超过3.8亿年之久 帮我们创造了苍翠、适宜居住的环境

在所有的生物当中 我们排在长长的队伍后面 来到地球上面并问我们自己 “我们如何优雅的、长久的生存?” 我们如何才能做到其他生物早已学会的事情? 也就是创造有利于生存的环境 现在为了实现这个目的 我们这一世纪设计的挑战,我想 我们需要时时提醒自己想想那些天才 并且再以某种方式与它们会面

其中一个庞大的计划 是我有幸参与的 是关于一个新网站,我希望大家去浏览它 它叫AskNature.org 我们尝试沿用TED的风格 依照设计上和工程上的功能 组织所有生物资讯

我与生物百科合作 达成爱德.威尔逊的TED愿望 他正在收集各种生物资讯 于一个网站 而为生物百科做贡献的科学家都在问一个问题: “我们从这种生物身上可以学到什么?” 然后那些资讯会放在上面提过的网站上 但愿,所有发明家,甚至世上的所有人 可以在他们灵光一之际,可以输入: 大自然如何去除水中盐分 然后结果就会显示红树林和海龟 还有你的肾脏

然后我们会开始 有能力做到 做到我的邻居科迪做到的 去接触这些 邻人赞叹不已的模型 这些自然界中的长者 在地球上的日子远远多于我们 但愿,在它们的帮助下 我们能学会如何在地球上生存 地球是我们的家园,但不是我们人类单独拥有的 谢谢 (鼓掌)

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