Skajlar Tibits (Skylar Tibbits): Nastanak "4D štampanja"

Od kasnih sedamdesetih godina do danas finoća 3D štampanja je porasla; TED Fellow Skajlar Tibits uobličava sledeći razvojni korak, koji on naziva 4D štampanje, u kome je četvrta dimenzija vreme. Ova tehnologija u nastajanju će nam omogućiti da štampamo predmete koji se posle samostalno preoblikuju i sklapaju tokom vremena. Pomislite samo: odštampana kocka koja se sklapa pred vašim očima ili odštampana cev sposobna da oseti potrebu da se širi ili skuplja.

Ovde možete videti mene
kako pravim jedan prototip

čitavih šest sati.

Ovo je robovski rad za moj projekat.

Ovako u stvari izgledaju
"uradi sam" pokreti.

A ovo je i analogija današnjem svetu
građevinarstva i proizvodnje

i njihovim tehnikama sklapanja zasnovanim
na sirovoj snazi.

I ovo je upravo i razlog što sam
počeo da izučavam

kako programirati fizičke materijale
da sami sebe grade.

Ali postoji i drugi svet.

Danas se na mikro i nano razmerama

dešava neviđena revolucija.

Radi se o mogućnosti programiranja
fizičkih i biloških materijala

da menjaju oblik, menjaju svojstva

i čak da proračunavaju izvan materije
na bazi silicijuma.

Postoji čak i softver po imenu "cadnano"

uz pomoć kojeg možemo da dizajniramo
trodimenzionalne oblike

poput nanorobota ili sistema za
dostavljanje lekova

i da koristimo DNK koji omogućava ovim
funkcionalnim strukturama da se same sastave.

Ali ukoliko obratimo pažnju na nivo čoveka,

postoje ogromni problemi koji
ostaju zanemareni

od strane tih nanotehnologija.

Ako pogledamo na građevinarstvo
i proizvodnju,

naići ćemo na veliku neefikasnost,
potrošnju energije

i opsežne tehnike rada.

U infrastrukturi, hajde da uzmemo
samo jedan primer.

Recimo vodovodni sistem.

U vodovodnim cevima imamo cevi
fiksnog kapaciteta

sa fiksnim protokom, ako izuzmemo
skupe pumpe i ventile.

Zakopavamo ih u zemlju.

Ako se bilo šta promeni -
ako se životna sredina promeni,

ako dođe do pomeranja tla,
ili promene potrošnje -

moramo da počnemo od nule,
da ih izvadimo i zamenimo

Zato bih želeo da predložim da
iskombinujemo ta dva sveta,

možemo da iskombinujemo svet prilagodljivih nanomaterijala
sa mogućnošću programiranja

i izgrađeni deo okruženja.

Pod tim ne mislim na automatizovane mašine.

Ne mislim samo na inteligentne mašine
koje mogu da zamene ljude.

Mislim na materijale koji se mogu programirati
i koji izgrađuju sami sebe.

A to se zove samosklapanje,

što je proces pri kome neuređeni delovi
grade uređenu strukturu

kroz isključivo lokalnu interakciju.

Šta nam je potrebno ukoliko želimo
ovo da izvedemo na nivou čoveka?

Potrebno nam je nekoliko
jednostavnih sastojaka.

Prvi sastojak su materijali i geometrija,

a oni moraju biti tesno povezani
sa izvorom energije.

Možete koristiti pasivnu energiju -

toplotu, potrese, pneumatiku,
gravitaciju, magnetizam.

Sledeće što trebate su
pametno osmišljene interakcije.

Te interakcije omogućavaju
ispravljanje grešaka,

i dozvoljavaju oblicima da prelaze
iz jednog stanja u drugo.

Sada ću da vam pokažem nekoliko
projekata koje smo izgradili,

od jednodimenzionalnih, dvodimenzionalnih,
trodimenzionalnih,

pa čak i četvorodimenzionalnih sistema.

U jednodimenzionalnim sistemima -

ovo je projekat pod nazivom
samosavijajući proteini.

Ideja je da uzmete trodimenzionalnu
strukturu proteina -

u ovom slučaju to je protein
po imenu krambin -

uzmete mu kičmu - znači nema međusobnog vezivanja,
nema sredinskih uticaja -

i razbijete ga na seriju komponenti.

I tada umećemo lastiš.

Kada ga bacim u vazduh i uhvatim,

on ima punu trodimenzionalnu strukturu
tog proteina, sve do najmanje pojedinosti.

Ovo nam pruža opipljiv model

trodimenzionalnog proteina i načina
na koji se savija

i svih pojedinosti njegove geometrije.

Dakle ovo možemo da proučavamo
kao fizički, intuitivni model.

Ovo takođe prenosimo i
u dvodimenzionalne sisteme -

dakle ravni listovi koji mogu sami da se saviju u trodimenzionalne strukture.

U tri dimenzije, prošle godine
smo radili projekat na TEDGlobal-u

sa Autodeskom i Arturom Olsonom

gde smo posmatrali nezavisne delove -

znači individualne delove koji nisu bili prethodno
povezani i koji mogu sami da se sastave.

Napravili smo 500 ovakvih staklenih pehara.

Unutra su bile različite molekularne strukture

i različite boje koje su mogle
da se mešaju i uparuju.

I podelili smo ih svim TEDsterima.

Tako su oni postali intuitivni modeli

za razumevanje kako molekularno samosklapanje
funkcioniše na ljudskom nivou.

Ovo je poliovirus.

Snažno ga protresete i on se raspadne.

Zatim ga tresete nasumično

i on počinje da ispravlja greške
i samostalno gradi svoju strukturu.

Ovo pokazuje da pomoću varirajuće energije,

možemo kreirati pravilne oblike.

Čak smo pokazali i da je ovo moguće izvesti
i u mnogo većoj razmeri.

Prošle godine na TED-u u Long Biču,

napravili smo instalaciju koja pravi instalacije.

Pitali smo se da li se predmeti u razmerima
nameštaja mogu sami sastaviti.

Pa smo napravili veliku rotirajuću komoru,

a ljudi su mogli da se popnu
i da je zavrte brže ili sporije,

i da tako dodaju energiju sistemu

i da steknu intuitivno razumevanje
kako samosklapanje funkcioniše

i kako bismo ovo mogli da iskoristimo

kao tehniku za izgradnju na makro nivou
ili u proizvodnji.

Da vas podsetim, rekao sam 4D.

Danas po prvi put,
predstavljamo jedan nov projekat,

koji je nastao u saradnji sa Stratasys,

i zove se 4D štampanje.

Princip na kome se zasniva 4D štampanje

je da uzmete 3D štampanje različitih materijala -

da biste deponovali raznovrsne materijale -

i pridodate novu sposobnost,

što je transformacija,

tako da pravo sa štamparske ploče

ti delovi mogu sami da se transformišu
direktno iz jednog oblika u drugi.

Ovo je kao robotika ali bez
kablova i motora.

Tako da potpuno odštampate taj deo,

a on može da se pretvori u nešto drugo.

Sa Autodeskom smo radili i na softveru koji
oni trenutno razvijaju pod nazivom Project Cyborg.

Ovo nam dozvoljava da
simuliramo samosklapanje

i da pokušamo da podesimo
kada će se koji delovi savijati.

Ali najznačajnije je što možemo
koristiti ovaj isti softver

za kreiranje samosklapajućih
sistema na nano nivou

kao i onih na nivou čoveka.

Ovo je štampanje delova
sa multimaterijalnim svojstvima.

Ovo je prva demonstracija.

Jedna nit potopljena u vodu

koja se savija u potpunosti sama od sebe

u slova M I T.

Pristrasan sam.

Ovo je drugi deo, jedna nit,
potopljena u veći sud

koja se samosavija u kocku, trodimenzionalnu strukturu,
sama od sebe.

Dakle bez ljudske interakcije.

Smatramo da je ovo prvi put

da su jedan program i transformacija

umetnuti direktno u same materijale.

A ovo može biti i samo jedna
tehnika proizvodnje

koja nam omogućava da u budućnosti proizvedemo prilagodljiviju infrastrukturu.

Znam da sad verovatno mislite

okej, to je kul, ali kako da bilo šta od ovoga
iskoristimo u izgradnji?

Otvorio sam laboratoriju na MIT-ju

koja se zove Laboratorija za samosklapanje.

Posvetili smo se razvijanju materijala
sa mogućnošću programiranja

za izgradnju okruženja.

Smatramo da postoji nekoliko
ključnih sektora

u kojima postoji mogućnost prilično
skore primene.

Jedan od njih su ekstremna okruženja.

Ovo su scenarija kada je gradnja otežana,

naše trenutne građevinske tehnike
ne funkcionišu,

kada je nešto preveliko, preopasno, preskupo
ili se sastoji iz previše delova.

Prostor je odličan primer za to.

Pokušavamo da dizajniramo nove
scenarije za prostor

čije strukture bi imale mogućnost potpune
rekonfiguracije i samosklapanja

koje bi mogle da prelaze iz visoko funkcionalnih
sistema iz jednog u drugi.

Hajde da se vratimo na infrastrukturu.

U oblasti infrastrukture, sarađujemo sa kompanijom
iz Bostona po imenu "Geosyntec".

Razvijamo novu paradigmu za cevi.

Zamislite kad bi vodovodne cevi mogle
da se šire ili skupljaju

i tako menjaju svoj kapacitet ili protok,

ili čak da se kreću u talasastim pokretma
poput peristaltike da bi same pokretale vodu.

Dakle ovde se ne radi o skupim
cevima i ventilima.

Ovo je cev koja se samostalno i u potpunosti
može programirati i adaptirati.

Zato danas želim da vas podsetim

na okrutnu stvarnost sklapanja
u našem svetu.

Postoje složene stvari sastavljene
od složenih delova

koji se uklapaju na složene načine.

Pozivam vas, bez obzira iz koje ste industrije

da nam se pridružite u reinvenciji
i reimaginaciji sveta,

kako se stvari sastavljaju od nanosrazmera
do nivoa čoveka,

da bismo mogli da pređemo iz ovakvog sveta

u svet koji je više poput ovoga.

Hvala vam.

(Aplauz)