طراحى در تقاطع فناورى و زيست شناسى

دو گنبد دوقلو، دو فرهنگ طراحی از بیخ متضاد. یکی ساخته شده از هزاران قطعه فولادی، دیگری از نخ ابریشمی یکسره. یکی مصنوعی، دیگری اورگانیک. یکی بر محیط زیست تحمیل شده، دیگر خلق کننده آن است. یکی برای طبیعت طراحی شده،دیگری از سوی او طراحی شده.
میکل‌آنژ می‌گفت وقتی بهمرمر نتراشیده نگاه می‌کند، فیگوری را می‌دید کهدر تقلای رها شدن است. اسکنه تنها ابزار میکل‌آنژ بود. اما موجودات زنده را نمی‌توان تراشید. رشد مى‌کنند. و در کوچکترین واحدهای زندگیمان، یعنی سلولها، همه اطلاعات را جابجا می‌کنیم که برای کارکرد و تکرار همسانتک به تک سلولها لازم است.
ابزار هم پیامد دارند. حداقل از زمان انقلاب صنعتی،جهان طراحی تحت سلطه شدت تولید انبوه و کارخانه‎داری بوده است. خطوط مونتاژ جهانی ساخته شده از قطعات را دیکته می‎کند، با در چارچوب قرار دادن تخیلطراحها و معمارها که برای اندیشیدن دربارهاشیاء‎ بعنوان مونتاژهایی از قطعات مجزا با کارکردهای متمایزآموزش دیده‎اند.
اما شما قادر به یافتن مونتاژهای مصالحی همگن در طبیعت نیستید. برای مثال پوست انسان را در نظر بگیرید. پوست صورت ما نازک است و منافذ درشت دارد. پوست پشتمان ضخیم‎تر است ومنافذ ریز دارد. یکی عمدتا بعنوان فیلتر عمل می‎کند، دیگری عمدتا بعنوان مانع، و هر دو آنها یک پوست است:بدون اجزا، بدون مونتاژ. سیستمی است که به تدریجعملکردش را بواسطه کشسانی متنوع تغییر می‎دهد. خب در اینجا صفحه نمایش تفکیک شده‎ای را داریم که نمایانگر دیدگاه جهانی چندپاره‎ام، شخصیت چندپاره هر طراح و معماری است که امروزه بین اسکنه (ابزار کندکاری) و ژن، بین ماشین و موجود زنده،بین مونتاژ و رشد، بین هنری فورد و چارلز داروین فعالیت می‎کند. این دو دیدگاه جهانی،سمت چپ مغزم و سمت راست مغزم، تجزیه و تحلیل و ترکیب پشت سرم بر دو این صفحه نمایش داده خواهد شد. کارم، در ساده‎ترین سطح آن، درباره یکی کردن این دو دیدگاه جهانی، دور شدن از مونتاژ و نزدیک شدن به رشد است.
احتمالا از خودتان بپرسید: چرا حالا؟ چرا ۱۰ یا حتی پنج سال پیشممکن نبود؟ ما در برهه خیلی خاصی ازتاریخ زندگی می‎کنیم، زمانی نادر، زمانی که هم‎آمیزی چهار رشته به طراحان فرصت دستیابی به ابزاری را می‎دهد که تا بحال به آن دستیابی نداشته‎ایم. این رشته‎ها طراحی کامپیوتری، که ما را قادر به طراحیاشکال پیچیده با کدی ساده است؛ چاپگرهای سه بعدی،به ما اجازه تولید قطعات را می‎دهند با افزودن مواد بجایتراشیدنشان؛ مهندسی مواد، ما را قادر به طراحیرفتار مواد در وضوح بالا می‎کند؛ و زیست‌شناسی مصنوعی با ویرایش دی‎ان‎ای ما را قادر به طراحیعملکردهای جدید زیست شناختی می‎کند. و در همبری این چهار رشته، من و گروه‎ام دست به آفرینش می‎زنیم. لطفا بیننده ذهن و دستهای شاگردانم باشید.
ما اشیاء و محصولات و سازه‎ها و ابزار در سراسر مقیاسها طراحی می‎کنیم، از مقیاسهای بزرگ گرفته مثل این بازوی روباتیک با شعاع دسترسی ۲۴ متری همراه یک پایه ترابری به زودی تمام ساختمانها را بصورت گرافیکی در مقیاس نانو چاپ می‎کند که تماما از ریزاندامگان ساختهشده‎اند که مورد مهندسی ژنتیکی قرارگرفته‎اند تا در تاریکی بدرخشند. در اینجا به تجسم دوباره مشربیه( مشبک چوبی) پرداخته‎ایم که نمونه باستانی معماری عربی است، و صفحه‎ای خلق کردیم که همهروزنه‎ها اندازه خاص خودشان را دارند تا شکل نور و گرمایی که از آن می‎گذردرا شکل دهند.
در پروژه بعدی ما، ما به کنکاش احتمال خلقیک شنل و دامن می‎پردازیم-- این برای یک شو مد پاریس همراه ایریس فان هرپن بود-- مثل یک پوست دومکه از یک جز تشکیل شده، کشیده در خطوط خارجی،انعطاف‎پذیر در اطراف کمر. با شرکت Stratasys همکاردراز مدتم در چاپ سه بعدی، ما این شنل و دامن را بدونکوک زدن بین سلولها، چاپ 3 بعدی کردیم، و به شما اشیاء بیشتری مثل اینرا نشان خواهم داد. این کلاه ایمنی ترکیبیاز مواد نرم و سخت با وضوح ۲۰ میکرونی است. این وضوح موی آدمی است. همینطور وضوح یک دستگاه سی‎تی اسکن. آن طراحان دسترسی به چنین ابزار مصنوعی و تحلیلیبا وضوح بالا را دارند تا قادر به طراحی محصولاتی باشند که تنها درخور شکل اندام ما باشد، بلکه مناسب ترکیب تنکرد شناختیبافتهای ما نیز باشد. سپس یک صندلی آکوستیک را طراحی کردیم، صندلی که همزمان سازه راحتی داشته باشد و همینطور صدا را جذب کند. پروفسور کارتر، همکارم و منطبیعت را برای الهامبخشی تغییر دادیم، و با طراحی این الگوی ظاهری سطح غیرعادی، قادر به جذب صدا می‎شود. سطح آن را با داشتن ۴۴ ویژگی مختلف چاپ کردیم، متنوع در محکمی، کدری و سفید، مطابق با نقاط فشار در بدن انسان. ماهیت سطح آن، دارای تنوع در عملکرد است نه با افزودن مواد دیگر یا مونتاژ بلکه به واسطه خاصیت مادی متنوع شکننده و مداوم است.
اما آیا طبیعت ایده‎ال است؟ آیا هیچ قطعه‎ای در طبیعت نیست؟ من در خانواده یهودی متعصب بزرگ نشدم، اما خب بچه که بودم مادر بزرگم برایم قصه‎هاییاز کتاب مقدس عبری می‎گفت، و یکی از آنها که در ذهنم مانده،توصیف کننده دغدغه امروزم است. آنطور که او می‎گفت: « در روز سوم آفرینش،خداوند به زمین فرمان داد یک درخت میوه را پرورش دهد.» برای این اولین درخت میوههیچ تفاوتی بین کنده، شاخه‎ها، برگها و میوه نبود. کل درخت یک میوه بود. در عوض، خشکی درختهایی را پرورش داد که پوست و ساقه و گل داشتند. خشکی جهانی را خلق کردکه متشکل از اجزا است. اغلب از خودم می‎پرسم، « طراحی چطور می‎شد اگر اشیاءقرار بود تماما یک تکه‎ای باشند؟ آیا به وضعیت بهتری از خلق بر‎می‎گشتیم؟»
پس به دنبال آن ماده توراتی گشتم، آن ماده‎ای که مثل درخت میوه استو پیدایش کردیم. دومین بیوپلیمر عظیم در زمین کیتین نام دارد، و بالا ۱۰۰ میلیون تن از آن در سال توسط موجوداتی از قبیل میگوها، خرچنگها، عقربها و پروانه‎ها تولید می‎شود. فکر کردیم آیا قادر به تنظیم ویژگیهای آن هستیم، می‎توانیم سازه‎های یک تکه‎اییرا تولید کنیم که چندین کاربرد داشته باشند. پس این کار را انجام دادیم. که خوراک دریایی قانونی نامیدیم.
(خنده)
یک مشت پوسته میگو سفارش دادیم، آسیابشان کردیمو خمیر کیتین تولید کردیم. با غلظتهای شیمیایی متنوع، قادر بودیم به آرایه گسترده‎ایاز ویژگیها دست بیابیم، از تیرگی، سفتی و کدری گرفته تا روشنایی، نرمی و شفافیت. برای چاپ سازه‎ها در مقیاس بزرگ، سیستم بیرون‎اندازی را با چندین ‎ نازلساختیم که با روبات کنترل می‎شد. ربات ویژگیهای مواد را درپنجه دستگاه چاپ نغییر می‎دهد و این سازه‎های ۳/۶۵ متری ساخته شده از یک تک ماده را خلق می‎کند که ۱۰۰ درصد قابل بازیافت است. وقتی اجزا آماده‎اند، منتظر خشک شدنشان میمانیم و این که در اثر تماس با هواشکل طبیعی بگیرند. پس چرا هنوز با پلاستیکها طراحی می‎کنیم؟ حبابهای هوا که محصول فرعی فرایند چاپند قبلا حاوی ریزاندامگان فتوسنتزی بودند که آنطور که دیروز فهمیدیماول بار ۳.۵ میلیارد قبل روی زمین ظاهر شدند. همراه با همکارانماندر هاروارد و ام‎آِی‎تی، با کتریهایی را که مهندسی ژنتیکی شدهبودند را کار چذاشتیم تا کربن را با سرعت از اتمسفر گرفته و به شکر تبدیل کنند. برای اولین بار، قادر بودیم سازه‎هایی را تولید کنیمکه بدون کوک زدن از پرتو به روزنه منتقل می‎شد، و در مقیاس بزرگتر به پنجره‎ها. یک درخت میوه. کار کردن با مواد باستانی، یکی از نخستین اشکال حیات در زمین، با کلی آب و کمی بیولوژی ترکیبی، قادریم بودیم سازه ساخته شده از پوسته میگو را به معماری تبدیل کردیمکه مثل یک درخت رفتار می‎کند. و این بهترین قسمت است: چهار شی را که به منظور زیست‌فروسایی طراحی شده‎اند، را توی دریا می‎گذاریم،و آنها باعث تغذیه حیات آبزیها می‎شوند؛ آنها را توی خاک بگذارید،و آنها به رشد درخت کمک خواهند کرد.
تنظیمات شخصی برای کاوش بعدیمانبا استفاده از همان اصول طراحی نظام خورشیدی بود. به دنبال احتمال خلق پوشاک زندگی‎پرور برای سفرهای فضایی بین سیاه‎ای گشتیم. برای انجام آن، نیاز به وجود باکتریها و توانایی در مهار جریان آنها داشتیم. خب مثل جدول تناوبی،ما با جدول خودمان از عناصر رسیدیم: اشکال جدید حیات که رشد کامپیوتری دارند، چاپ سه بعدی می‌شوند و از لحاظ زیست‌شناختی افزونی‌شوند. مایلم به زیست شناسی ترکیبی بعنوان علم شیمی مایع بنگرم، نه بعنوان صرفا تغییر ماهیت دادن فلزات، شما کارایی زیست‎شناختی جدید درون هر کانال خیلی کوچک را ترکیب می‎کنید. این کار میکروفلوئیدیک نام دارد. ما کانالهای خودمان را چاپ ۳ بعدی می‎کنیمتا جریان این بسترهای باکتریایی مایع را مهار کنیم. در اولین تکه از لباسماندو میکروارگانیسم را ترکیب کردیم. اولی سیانوباکتر است. محل زندگیش در اقیانوسها وبرکه‎های آب شیرین است. و دومی، اشریشیا کُلی است، باکتری کهدر روده انسان زندگی می‎کند. یکی نور را به شکر و دیگری آنشکر را مصرف می‎کند و زیست سوختی را تولید می‎کندکه برای ساخت محیط مفید است. تا کنون، این دو میکرواورگانیسمدر طبیعت با هم تراکنش نداشته‎اند. درواقع، هرگز یکدیگر راملاقات نکرده‎اند. آنها را به اینجا آوردیم و براینخستین بار مهندسی کردیم، برای داشتن رابطه‎ با هم درون یک تکه لباس. به آن بعنوان تکامل نگاه کنیدنه بواسطه انتخاب طبیعی، بلکه تکامل بواسطه طراحی. برای داشتن چنین روابطی، تنها یک کانال را ایجاد کردیمکه با دستگاه گوارشی مشابهت دارد، که به جریان این باکتریها و تغییرکارایی‎شان در امتداد مسیر کمک خواهد کرد. ما شروع به رشد این کانالها در بدن انسان کردیم، با ویژگیهای ماده‎ای گوناگونطبق کارایی مطلوب. جایی که مایل به داشتن فتوسنتز بیشتر بودیم،کانالهای شفاف بیشتری را طراحی کردیم. این سیستم گوارشی پوشیدنی،از آغاز تا پایین وقتی پهن می‎شود، ۶۰ متر بزرگی آن است. این نصف طول زمین فوتبال است، و ۱۰ برابر درازای روده‎های کوچک ما است. و در اینجا برای نخستین بار در TEDنشان داده می‎شود-- نخستین کانالهای مایع پوشیدنی با قابلیت فتوسنتز سرشار اززندگی که توی یک لباس پوشیدنی می‎درخشند.
(تشویق)
متشکرم.
مری شلی گفت:« ما مخلوقات بی‌‎ریختی هستیم،نصف و نیمه ساخته شدیم.» چطور می‎شود اگر طراحی بتواندآن نیمه دیگر را فراهم کند؟ چطور می‎شود اگر بتوانیم سازه‎هایی را خلق کنیم که ماده زنده را افزایش می‎دهد؟ چطور می‎شود اگر می‎توانستیمخالق ریزاندامگان همزیستی شخصی باشیم، که پوستهای ما را اسکن می‎کند،بافت آسیب دیده را تعمیر و بدنهای ما را به آن بعنوان شکلی از زیست شناسی ویرایش شده فکر کنید. کل این مجموعه، یعنی خانه به‎دوشها که اسمش را از سیاره‎ها گرفته، برای من حتی لحظه‎ای همواقعا درباره مد نبوده، اما فرصتی را فراهم کردتا درباره آینده نژاد ما روی زمین و فراتر از آن بیاندیشم، با ترکیب کردن بینش علمی با کلی رمز و راز و حرکت از عصر ماشینی به به عصر جدیدی از هم‎زیستی بین بدنهای ما، ریزاندامگانی که در ما سکونت دارند، تولیداتمان و حتی ساختمانهای ما. این را بومشناسی مواد می‎نامم.
برای انجام این کار همیشه لازم بود به طبیعت بازگردیم. اما الان، شما می‎دانید که یک چاپگرسه بعدی ماده را در قالب لایه‎ها چاپ می‎کند. می‎دانید که طبیعت این کار را نمی‎کند. رشد می‎کند. با پیچیدگی افزون می‎شود. این پیله کرم ابریشم، برای مثال، معماری شدیدا پیچیده‎ای را میافریند، منزلی در درون آن برای دگریسی. هیچ چاپ سه بعدی امروزه از لحاظ سطح پیچیدگی به ان نزدیک نیست. این را نه با ترکیب دو ماده که با ترکیب دو پروتئین در غلظتهای مختلف انجام می‎دهد. یکی به عنوان سازه عمل می کند،دیگری بعنوان چسب یا ماتریکس، که این تاروپودها را نگه می‎دارد. و اینها در سراسر مقیاسها اتفاق میافتند. کرم ابریشم نخست خودش را بهمحیط وصل می‎کند-- یک سازه تنیدنی را خلق می‎کند-- و بعد شروع به تیندن یک پیله متراکم می‎کند. فشار و تراکم دو نیروی حیات هستند، که در یک تک ماده نمایان می‎شود.
برای درک بهتر از پیچیدگیکارکرد این فرایند، یک مغناطیس زمینی کوچک، به سر اندام تارساز یک کرم ابریشم چسباندیم. آن را توی جعبه‎ای با حسگرهای مغناطیسی گذاشتیم، و آن به ما اجازه خلقسه بعدی ابر نقاط و بصرسازی معماری پیچیدها پیله کرم ابریشم را می‎دهد. با این حال، وقتی کرم ابریشم را روی پینه صافی جای دادیم، نه توی جعبه، تشخیص دادیم که یک پیله مسطح را می‎ریسد و همچنان صحیح و سالم دگردیسی می‎کند. پس شروع کردیم به خلق محیطهای مختلف،داربستهای مختلف، و پی بردیم که شکل و ترکیب‎بندی و ساختار پیله، مستقیما از سوی طبیعتدر جریان قرار می‌گیرد.
کرمهای ابریشم اغلب درون پیله‎هایشان تا حد مرگ آبپز می‎شوند، ابریشم‎شان ریش ریش می‎شودو در صنعت نساجی استفاده می‎شد. تشخیص دادیم که طراحی این تمپلت‎هاما را قادر می‎سازد این ابریشم خام را بدون جوشاندن حتی یک پیله شکل دهیم.
(تشویق)
آنها دگردیسی سالمی خواهند داشت، و ما قادر به خلق این چیزها خواهیم بود.
بنابراین به این فرایند مقیاس معماری دادیم. ما یک ربات برای تنیدن تمپلت از ابریشم داشتیم، و آن را در سایتمان قرار دادیم. می‎دانستیم که کرمهای ابریشم به سمتمحدوده‎های سردتر و تاریکتر کوچ می‎کنند، پس از یک نمودار مسیر خورشیدی برای آشکار کردن توزیع نورو گرما در سازه‎مان استفاده کردیم. بعد حفره‎ها یا روزنه‎ها را خلق کردیم که اشعه‎های نور و گرما را سد می‎کرد، تا کرمهای ابریشم روی سازه توزیع شوند.
ما آماده دریافت کرمهای ابریشم بودیم. ۶/۵۰۰ کرم ابریشم را از مزرعه ابریشم آنلاین سفارش دادیم. و بعد از چهار هفته تغذیه، آماده تنیدن با ما بودند. آنها را با دقت در لبه زیرین داربستقرار می‎دهیم و آنها همانطور که می‎تنند شفیره می‎شوند،جفتگیری می‎کنند و تخم می‎گذارند، و زندگی دوباره از سر گرفته می‎شود--درست مثل ما، اما خیلی خیلی کوتاه‎تر.
باکی فولر گفت که کشش یکتمامیت فوق‎العاده است، و حق با او بود. همانطور که ابریشم بیولوژیکی رابر ابریشم تابیده شده توسط ربات می‎تنند، به کل این پاویون تمامیت می‎بخشند. و بیش از دو تا سه هفته، ۶/۵۰۰ کرم ابریشم ۶/۵۰۰ کیلومتر را می‎تنند. در یک تقارن جالب، درازای جاده ابریشم هم اینقدر هست. پروانه‎ها بعد از سر از تخم درآوردن،۱/۵ میلیون تخم تولید می‎کنند. که از آن می‎توان در آینده برای ۲۵۰ پاویون اضافی استفاده کرد.
پس در اینجا دو دیدگاه جهانی داریم. یکی که ابریشم را بابازوی روباتیک تولید می‎کند، دیگری جاهای خالی را پر می‎کند.
اگر جبهه نهایی طراحی قرار است حیاتبخش تولیدات و ساختمانهای اطراف ما باشد، تا زیستگاهی متشکل از دو جنس را بسازد که بعدا طراحان این دو دیدگاه را باهم یکی کنند. که البته باز ما را به عقب و به نقطه آغازین بر می‎گرداند. در اینجا دوره جدیدی از طراحی را داریم،دروره جدیدی از خلاقیت، که ما را از یک طراحی الهام‎ گرفته از طبیعت به طبیعت الهام‎گرفته از طراحی می‎برد و از ما برای بار نخست می‎خواهد که برای طبیعت مادری کنیم.
متشکرم.
(تشویق)
از شما خیلی متشکرم. ممنونم.
(تشویق)