Thiết kế ở giao điểm Công nghệ và Sinh học | Neri Oxman | TED Talks
Mục lục:
- Giới thiệu
- Công nghệ thiết kế tính toán
- In 3D
- 3.1 In 3D truyền thống
- 3.2 In 3D bổ sung
- 3.3 In 3D trong môi trường tự nhiên
- Kỹ thuật vật liệu
- 4.1 Đơn vị nhỏ nhất của kỹ thuật vật liệu
- 4.2 Ảo hóa và tổ chức chức năng vật liệu
- Tổ hợp hợp chất tự nhiên và tổ chức gen
- Ứng dụng của tổ hợp hợp chất tự nhiên và tổ chức gen
- 6.1 Kiến trúc xanh
- 6.2 Thời trang bền vững
- 6.3 Đồ vật và công cụ đa chức năng
- Tương lai của việc kết hợp hợp chất tự nhiên và tổ chức gen trong thiết kế
- Kết luận
Giới thiệu
Trong thế giới thiết kế hiện đại, có Hai văn hóa suy nghĩ đối lập: suy nghĩ về sự lắp ráp và suy nghĩ về sự phát triển. Một dân sinh chế là nhà thiết kế Michelangelo đã nói rằng khi ông nhìn vào đá thô, ông thấy một hình dạng đấu tranh để được tự do. Ông chỉ cần cắt bằng dụng cụ điêu khắc. Tuy nhiên, một sự sống không được cắt xén, nó phát triển. Với các đơn vị sống nhỏ nhất của chúng ta, các tế bào, chúng ta mang tất cả thông tin cần thiết cho mỗi tế bào khác để hoạt động và sao chép. Thiết bị cũng có hậu quả. Ít nhất từ cuộc Cách mạng Công nghiệp trở đi, thế giới thiết kế đã bị kiểm soát bởi sự khắc khổ của sản xuất và hậu quả của dây chuyền lắp ráp.
Công nghệ thiết kế tính toán
Trong thời đại đặc biệt trong lịch sử, hàng loạt các lĩnh vực như thiết kế tính toán, sản xuất bổ sung, kỹ thuật vật liệu và sinh học tổ hợp đã cho phép các nhà thiết kế tiếp cận các công cụ chưa từng được tiếp cận trước đây. Thiết kế tính toán cho phép chúng ta thiết kế những hình thức phức tạp bằng mã đơn giản, sản xuất bổ sung cho phép chúng ta sản xuất các bộ phận bằng cách thêm vào vật liệu thay vì khắc xén chúng ra. Kỹ thuật vật liệu cho phép chúng ta thiết kế hành vi của vật liệu với độ phân giải cao và sinh học tổ hợp cho phép chúng ta thiết kế chức năng sinh học mới thông qua việc chỉnh sửa DNA.
In 3D
Sử dụng các công nghệ in 3D, chúng tôi đã thiết kế các đối tượng, sản phẩm, cấu trúc và công cụ ở các tỉ lệ khác nhau, từ quy mô lớn như cánh tay robot với bán kính 80 foot, có khả năng in các toàn bộ tòa nhà vào một ngày không xa, đến các đồ họa nano hoàn toàn từ vi sinh vật kỹ thuật gen trong bóng tối. Chúng tôi đã tái tạo diện mạo kiến trúc cổ truyền Ả Rập thông qua thiết kế màn hình có mọi cửa xảy ra duy nhất có kích thước khác nhau để tạo hình hình dạng ánh sáng và nhiệt di chuyển qua đó. Trong dự án tiếp theo của chúng tôi, chúng tôi khám phá khả năng tạo ra một áo choàng và váy có khả năng sống như một lớp da thứ hai, được tạo từ một phần duy nhất, cứng ở các đường cong và dẻo xung quanh eo.
Kỹ thuật vật liệu
Một hỗn hợp chất sinh học được gọi là kitin, đạt đến số lượng ấn tượng hàng trăm triệu tấn mỗi năm từ các sinh vật như tôm, cua, bọ cạp và bướm. Chúng tôi đã nghiên cứu cách điều chỉnh các tính chất của nó để tạo ra các cấu trúc có nhiều chức năng từ một phần duy nhất. Chúng tôi đã grinded vỏ tôm và sản xuất keo chi-tô-san, được tiếp tục thay đổi nồng độ hóa chất để đạt được loạt các tính chất rộng - từ đen, cứng và không trong suốt đến nhẹ, mềm và trong suốt. Để in kết cấu trên quy mô lớn, chúng tôi xây dựng một hệ thống phun chất liệu điều khiển bằng robot với nhiều ống phun. Robot sẽ biến đổi các tính chất vật liệu ngay lập tức và tạo ra các cấu trúc dài 12 feet được làm từ một chất liệu duy nhất, có thể tái chế 100%.
Tổ hợp hợp chất tự nhiên và tổ chức gen
Việc kết hợp các hợp chất tự nhiên và tổ chức gen đã mang lại những khả năng ứng dụng tuyệt vời trong lĩnh vực kiến trúc xanh, thời trang bền vững và đồ vật - công cụ đa chức năng. Chúng tôi đã tạo ra một chiếc ghế âm thanh, ghế có tính chất cấu trúc, thoải mái và hấp thụ âm thanh. Chúng tôi đã in bề mặt của nó từ 44 tính chất khác nhau, thay đổi độ đàn hồi, độ mờ và màu sắc tương ứng với các điểm áp lực trên cơ thể con người. Bề mặt của nó, tương tự như trong tự nhiên, biến đổi chức năng của nó không bằng cách thêm vật liệu khác hoặc hợp chất khác, mà bằng cách liên tục và tinh tế biến đổi thuộc tính vật liệu.
Ứng dụng của tổ hợp hợp chất tự nhiên và tổ chức gen
6.1 Kiến trúc xanh
Chúng tôi đã sử dụng kỹ thuật vật liệu gia truyền cổ để tạo ra một khung có khả năng sinh trưởng giống như một cây. Với một vỏ tôm cùn và một chút sinh học tổ hợp, chúng tôi đã biến cấu trúc chất liệu từ vỏ tôm thành kiến trúc có hành vi giống như cây. Điều tuyệt vời nhất là các sản phẩm này có thể phân hủy sinh học, chúng được đặt trong biển và cung cấp dinh dưỡng cho đời sống biển, đặt trong đất và giúp cây trưởng thành.
6.2 Thời trang bền vững
Chúng tôi đã thử nghiệm khả năng tạo ra trang phục có thể sinh tồn trên hành trình liên hành tinh. Bằng cách chứa vi khuẩn và kiểm soát luồng chúng, chúng tôi đã tạo ra một hệ sinh học mới bên trong trang phục. Được thiết kế như là một hệ thống tiêu hóa có thể mặc được, trang phục này có thể trải dài trên cơ thể con người và đều chỉnh tính chất vật liệu theo chức năng mong muốn.
6.3 Đồ vật và công cụ đa chức năng
Chúng tôi đã tập trung vào việc tạo ra các đối tượng, công cụ và cấu trúc có nhiều chức năng thông qua cách kết hợp chất tự nhiên và tổ chức gen. Với sự kết hợp của kỹ thuật in 3D và kỹ thuật vật liệu, chúng tôi đã tạo ra các sản phẩm phù hợp với hình dạng cơ thể và cấu trúc sinh lý của các mô của chúng ta.
Tương lai của việc kết hợp hợp chất tự nhiên và tổ chức gen trong thiết kế
Việc kết hợp các hợp chất tự nhiên và tổ chức gen trong thiết kế mang lại tiềm năng không giới hạn. Chúng tôi có thể tạo ra những cấu trúc thúc đẩy việc sống của các hệ thống sống trong cơ thể con người, từ vi khuẩn hữu ích đến tế bào mô. Chúng tôi có thể tạo ra các sản phẩm có khả năng tương tác với cơ thể con người, khắc phục các tổn thương và duy trì sự sống của chúng ta. Chúng tôi chứng tỏ rằng thông qua việc tổ chức lại thiên nhiên và kết hợp hợp chất tự nhiên và tổ chức gen trong thiết kế, chúng ta có thể tìm hiểu về sự phát triển và tạo ra những cấu trúc mới chưa từng có trước đây.
Kết luận
Thiết kế hiện đại không chỉ xoay quanh việc chế tạo các sản phẩm và công trình, mà còn xoay quanh việc tìm hiểu và tương tác với thế giới tự nhiên. Kết hợp các hợp chất tự nhiên và tổ chức gen trong thiết kế đã mở ra những cánh cửa mới cho sự sáng tạo và ứng dụng tiềm năng vô hạn. Chúng ta cần đồng hành cùng thiên nhiên và giữ gìn và phát triển một môi trường sống khỏe mạnh cho chính chúng ta và hành tinh của chúng ta.
Pros:
- Triển khai công nghệ tiên tiến và tối ưu hóa quá trình sản xuất
- Tạo ra các sản phẩm có tính năng đặc biệt và đa chức năng
- Góp phần vào bảo vệ môi trường và phát triển bền vững
Cons:
- Đòi hỏi sự đầu tư về công nghệ và hiểu biết sâu về kỹ thuật vật liệu và sinh học tổ hợp
- Có thể gây tranh cãi về đạo đức và khía cạnh etic
FAQ
Q: Kỹ thuật in 3D có ưu điểm gì so với các phương pháp truyền thống?\
A: Kỹ thuật in 3D cho phép chúng ta sản xuất các bộ phận bằng cách thêm vào vật liệu thay vì khắc xén chúng ra, điều này tạo ra tính linh hoạt và khả năng thiết kế phức tạp hơn.
Q: Có những ứng dụng cụ thể nào của kỹ thuật vật liệu và tổ chức gen?\
A: Có nhiều ứng dụng tiềm năng của kỹ thuật vật liệu và tổ hợp gen, bao gồm kiến trúc xanh, thời trang bền vững và đồ vật - công cụ đa chức năng.
Q: Có những thách thức nào khi kết hợp hợp chất tự nhiên và tổ chức gen trong thiết kế?\
A: Kết hợp hợp chất tự nhiên và tổ chức gen trong thiết kế đòi hỏi kiến thức sâu về kỹ thuật vật liệu và sinh học tổ hợp, và có thể gây tranh cãi về đạo đức và etic.