The emergence of "4D printing" | Skylar Tibbits

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Fordító: Csaba Lóki Lektor: Laszlo Kereszturi

This is me building a prototype

Ez itt én vagyok, amint egy prototípust

for six hours straight.

építek hat órán keresztül.

This is slave labor to my own project.

Rabszolgamunkát végzek a saját projektemen.

This is what the DIY and maker movements really look like.

Valahogy így néznek ki a csináld magad mozgalom tagjai.

And this is an analogy for today's construction and manufacturing world

Ez egy jó példa napjaink építési és gyártási folyamataira,

with brute-force assembly techniques.

melyeket időigényes és fáradtságos összeszerelési technológiák jellemeznek.

And this is exactly why I started studying

Ezek miatt kezdtem el kutatni,

how to program physical materials to build themselves.

hogyan lehet fizikai anyagokat saját maguk felépítésére programozni.

But there is another world.

Ám létezik egy másik világ is.

Today at the micro- and nanoscales,

Napjainkban a mikro- és nanovilágban

there's an unprecedented revolution happening.

megjósolhatatlan kimenetelű forradalom zajlik.

And this is the ability to program physical and biological materials

Ennek alapja, hogy képesek vagyunk fizikai és biológiai anyagokat

to change shape, change properties

alakjuk és tulajdonságaik megváltoztatására programozni,

and even compute outside of silicon-based matter.

vagy akár nem szilícium alapú számítástechnikát alkotni.

There's even a software called cadnano

Már szoftver is van erre a célra, a "cadnano",

that allows us to design three-dimensional shapes

amivel olyan háromdimenziós formák tervezhetők, mint

like nano robots or drug delivery systems

például nanorobotok, vagy gyógyszertovábbító rendszerek,

and use DNA to self-assemble those functional structures.

és amelyek DNS-t használnak a funkcionális struktúrák felépítésére.

But if we look at the human scale,

Ha azonban mindezt emberi léptékben nézzük,

there's massive problems that aren't being addressed

akkor olyan súlyos problémákba ütközünk, melyekkel

by those nanoscale technologies.

a nanotechnológiák nem foglalkoznak.

If we look at construction and manufacturing,

Ha az építőipart és az ipari gyártást nézzük,

there's major inefficiencies, energy consumption

akkor alacsony hatékonyságú, energiaigényes

and excessive labor techniques.

és munkaigényes megoldásokkal találkozunk.

In infrastructure, let's just take one example.

Vegyünk egy példát az infrastruktúra területéről!

Take piping.

Nézzük a csővezetékeket.

In water pipes, we have fixed-capacity water pipes

Állandó kapacitású vízvezetékeket használunk,

that have fixed flow rates, except for expensive pumps and valves.

rögzített áramlási sebességgel, drága szivattyúkkal és szelepekkel.

We bury them in the ground.

Az egészet a földbe temetjük.

If anything changes -- if the environment changes,

Ha bármi változik -- változik a környezet,

the ground moves, or demand changes --

megmozdul a föld, változnak az igények, --

we have to start from scratch and take them out and replace them.

nulláról kezdve, mindent ki kell szednünk, és ki kell cserélnünk.

So I'd like to propose that we can combine those two worlds,

Ezért az a javaslatom, hogy kombináljuk ezt a két világot,

that we can combine the world of the nanoscale programmable adaptive materials

hogy kombináljuk a nanoszinten programozható, adaptív anyagok világát

and the built environment.

az épített környezetünkkel.

And I don't mean automated machines.

És itt nem automata gépekre gondolok.

I don't just mean smart machines that replace humans.

Nem az embereket helyettesítő okos gépekre gondolok,

But I mean programmable materials that build themselves.

hanem önmagukat építő, programozható anyagokra.

And that's called self-assembly,

Nevezzük önépítésnek ezt a technikát,

which is a process by which disordered parts build an ordered structure

ami nem más, mint rendezetlen részek rendezett struktúrává alakításának folyamata,

through only local interaction.

kizárólag helyi kölcsönhatások révén.

So what do we need if we want to do this at the human scale?

Nos, mire van hát szükségünk, ha ezt emberi léptékben akarjuk megvalósítani?

We need a few simple ingredients.

Először is kell néhány egyszerű hozzávaló.

The first ingredient is materials and geometry,

Az első ilyen az anyag és a geometria,

and that needs to be tightly coupled with the energy source.

amit szorosan össze kell kapcsolnunk az energiaforrással.

And you can use passive energy --

Használhatunk passzív energiát --

so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.

hő-, rázási, pneumatikus, gravitációs, mágneses energiát.

And then you need smartly designed interactions.

Aztán szükségünk van még ügyesen megtervezett kölcsönhatásokra.

And those interactions allow for error correction,

Ezek a kölcsönhatások teszik majd lehetővé a hibajavítást,

and they allow the shapes to go from one state to another state.

és ezek révén lesznek képesek a formák egyik állapotból a másikba átmenni.

So now I'm going to show you a number of projects that we've built,

Most bemutatom önöknek néhány projektünket, melyekben

from one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional

egy-, két-, háromdimenziós,

and even four-dimensional systems.

sőt négydimenziós rendszereket építettünk.

So in one-dimensional systems --

Az egyik egydimenziós rendszer --

this is a project called the self-folding proteins.

az összecsukódó fehérjék projektje.

And the idea is that you take the three-dimensional structure of a protein --

Az alapötlet az, hogy foghatunk egy háromdimenziós fehérjestruktúrát --

in this case it's the crambin protein --

esetünkben ez a "crambin" nevű fehérje, --

you take the backbone -- so no cross-linking, no environmental interactions --

vegyük a gerincét -- hogy ne legyenek keresztkapcsolatai és környezeti kölcsönhatásai, --

and you break that down into a series of components.

és törjük szét egy sor kisebb komponensre.

And then we embed elastic.

Majd adjunk hozzá rugalmas anyagot.

And when I throw this up into the air and catch it,

Amikor ezt feldobom a levegőbe és elkapom,

it has the full three-dimensional structure of the protein, all of the intricacies.

előáll a fehérje teljes háromdimenziós szerkezete, annak minden bonyolultságával.

And this gives us a tangible model

Ezzel megkaptuk a háromdimenziós fehérje

of the three-dimensional protein and how it folds

egy kézzelfogható modelljét,

and all of the intricacies of the geometry.

és a geometria teljes bonyolultsága láthatóvá válik.

So we can study this as a physical, intuitive model.

Ezt az intuitív fizikai modellt aztán tanulmányozni lehet.

And we're also translating that into two-dimensional systems --

Ezt a technikát kétdimenziós rendszerekben is alkalmazhatjuk --

so flat sheets that can self-fold into three-dimensional structures.

ahol sík lapok önállóan háromdimenziós struktúrákká alakulnak.

In three dimensions, we did a project last year at TEDGlobal

A tavalyi TED Globalon volt egy háromdimenziós projektünk,

with Autodesk and Arthur Olson

melyben az Autodeskkel és Arthur Olsonnal közösen,

where we looked at autonomous parts --

autonóm komponenseket használtunk --

so individual parts not pre-connected that can come together on their own.

ezek a különálló részek képesek voltak önállóan összekapcsolódni másokkal.

And we built 500 of these glass beakers.

500 ilyen lombikot készítettünk elő.

They had different molecular structures inside

A bennük lévő darabok molekulaszerkezete különböző,

and different colors that could be mixed and matched.

más-más színűek, keverhetők és összeilleszthetők voltak.

And we gave them away to all the TEDsters.

Minden TED-résztvevőnek adtunk belőle.

And so these became intuitive models

Így ezek intuitív modellekké válva,

to understand how molecular self-assembly works at the human scale.

segítettek megérteni, hogyan működik a molekuláris önépítés emberi méretekben.

This is the polio virus.

Ez itt a poliovírus modellje.

You shake it hard and it breaks apart.

Ha erősen megrázzuk, darabokra törik.

And then you shake it randomly

Ha pedig véletlenszerűen rázogatjuk,

and it starts to error correct and built the structure on its own.

elkezdi önmaga kijavítani a hibákat és újraépíteni a struktúráját.

And this is demonstrating that through random energy,

Itt azt láthatjuk, hogy a véletlen energia

we can build non-random shapes.

képes nem véletlen alakzatokat létrehozni.

We even demonstrated that we can do this at a much larger scale.

Azt is bemutattuk, hogy mindezt képesek vagyunk nagyobb méretekben is megcsinálni.

Last year at TED Long Beach,

Múlt évben a Long Beach-i TED-en

we built an installation that builds installations.

megépítettünk egy installációt, ami installációkat épít.

The idea was, could we self-assemble furniture-scale objects?

Az alapötlet az volt, hogy vajon tudunk-e önépítő, bútor méretű objektumokat készíteni.

So we built a large rotating chamber,

Ezért építettünk egy nagy, forgó kamrát,

and people would come up and spin the chamber faster or slower,

amit az emberek gyorsabban vagy lassabban forgathattak,

adding energy to the system

energiát adva ezáltal a rendszernek,

and getting an intuitive understanding of how self-assembly works

és így intuitív módon érthették meg az önépítés működését,

and how we could use this

és hogy hogyan tudjuk mindezt

as a macroscale construction or manufacturing technique for products.

makroméretű építésre vagy termékek gyártására használni.

So remember, I said 4D.

Ne felejtsék, négy dimenziót mondtam!

So today for the first time, we're unveiling a new project,

Ma először hozunk nyilvánosságra egy új projektet,

which is a collaboration with Stratasys,

amelyen a Stratasys-szel közösen dolgozunk,

and it's called 4D printing.

és amit négydimenziós nyomtatásnak nevezünk.

The idea behind 4D printing

A 4D nyomtatás alapötlete,

is that you take multi-material 3D printing --

a 3D nyomtatásból kiindulva --

so you can deposit multiple materials --

többféle anyagot használva --,

and you add a new capability,

felruházzuk a terméket egy új képességgel,

which is transformation,

a transzformációval,

that right off the bed,

melynek révén a termék születése pillanatától,

the parts can transform from one shape to another shape directly on their own.

önállóan képes egyik formából a másikba átalakulni.

And this is like robotics without wires or motors.

Ez olyasmi, mint a vezetékek vagy motorok nélküli robottechnika.

So you completely print this part,

Tehát amint ezt a darabot kinyomtatjuk,

and it can transform into something else.

utána máris képes valami mássá átalakulni.

We also worked with Autodesk on a software they're developing called Project Cyborg.

Az Autodesk-kel is dolgoztunk együtt, a Cyborg Project nevű szoftverük kifejlesztésén.

And this allows us to simulate this self-assembly behavior

Ennek segítségével szimulálni tudjuk az önépítő viselkedést,

and try to optimize which parts are folding when.

és optimalizálhatjuk, hogy mely részek csukódjanak össze és mikor.

But most importantly, we can use this same software

De a legfontosabb, hogy ugyanezt a szoftvert egyaránt használhatjuk

for the design of nanoscale self-assembly systems

nanoméretű, vagy emberi léptékű

and human scale self-assembly systems.

önépítő rendszerek tervezésére.

These are parts being printed with multi-material properties.

Ezek itt többanyagos technikával nyomtatott darabok.

Here's the first demonstration.

Íme, az első bemutató.

A single strand dipped in water

Egy egyszerű szál, ami vízbe merítve

that completely self-folds on its own

teljesen önállóan összetekeredik,

into the letters M I T.

és az MIT betűket alakítja ki magából.

I'm biased.

Igen, egy kicsit elfogult vagyok…

This is another part, single strand, dipped in a bigger tank

Ez egy másik darab, egy másik szál, ezt egy nagyobb tartályba helyezzük,

that self-folds into a cube, a three-dimensional structure, on its own.

mire kockává, egy háromdimenziós struktúrává alakul át, önállóan.

So no human interaction.

Emberi beavatkozás nélkül.

And we think this is the first time

Azt gondoljuk, ez az első alkalom,

that a program and transformation

hogy valaki egy programot és egy transzformációt

has been embedded directly into the materials themselves.

épít bele magába az anyagba.

And it also might just be the manufacturing technique

És ez egyúttal egy olyan gyártási technológia alapja lehet,

that allows us to produce more adaptive infrastructure in the future.

ami lehetővé teszi, hogy adaptív infrastruktúrát építsünk a jövőben.

So I know you're probably thinking,

Önök most valószínűleg azt gondolják:

okay, that's cool, but how do we use any of this stuff for the built environment?

"Hát ez remek, de hogyan fogjuk ezeket a dolgokat az épített környezetünkben használni?"

So I've started a lab at MIT,

Nos, létrehoztam a MIT-en egy laboratóriumot,

and it's called the Self-Assembly Lab.

Önépítő Labor néven.

And we're dedicated to trying to develop programmable materials

A célunk, hogy megpróbáljunk programozható anyagokat kifejleszteni

for the built environment.

az épített környezet számára.

And we think there's a few key sectors

Véleményünk szerint van néhány kulcságazat,

that have fairly near-term applications.

ahol alkalmazásuk már a közeljövőben megkezdődhet.

One of those is in extreme environments.

Az egyik ilyen terület az extrém környezetek.

These are scenarios where it's difficult to build,

Ezekben a forgatókönyvekben az építés nehézségekbe ütközik,

our current construction techniques don't work,

a meglévő építési technológiák nem működnek,

it's too large, it's too dangerous, it's expensive, too many parts.

túl nagy, túl veszélyes, drága, túl sok az alkatrész stb.

And space is a great example of that.

Az egyik legjobb példa a világűr.

We're trying to design new scenarios for space

Olyan új forgatókönyveket alakítunk ki a világűr számára,

that have fully reconfigurable and self-assembly structures

amelyek teljesen átkonfigurálhatók, és önépítő szerkezetekre épülnek,

that can go from highly functional systems from one to another.

és amelyek egy funkcionális rendszerből egy másikba képesek átalakulni.

Let's go back to infrastructure.

Térjünk most vissza az infrastruktúrához!

In infrastructure, we're working with a company out of Boston called Geosyntec.

Ezen a területen egy bostoni céggel, a Geosyntec-kel dolgozunk együtt.

And we're developing a new paradigm for piping.

Dolgozunk egy gyökeresen új csővezeték-megoldáson is.

Imagine if water pipes could expand or contract

Képzeljenek el egy vízvezetéket, ami képes összehúzódni és kitágulni,

to change capacity or change flow rate,

és így kapacitását vagy az áramlási sebességet változtatni,

or maybe even undulate like peristaltics to move the water themselves.

vagy akár perisztaltikus módon hullámozni, és így a vizet önállóan továbbítani.

So this isn't expensive pumps or valves.

Drága szivattyúk és szelepek nélkül.

This is a completely programmable and adaptive pipe on its own.

Ez egy tökéletesen programozható és adaptálódó csővezeték.

So I want to remind you today

Végül szeretném felhívni a figyelmüket

of the harsh realities of assembly in our world.

a világ építési technológiáinak nyers valóságára.

These are complex things built with complex parts

Bonyolult dolgokat építünk, bonyolult alkatrészekből,

that come together in complex ways.

bonyolult módon.

So I would like to invite you from whatever industry you're from

Szeretném hát meginvitálni önöket -- bármely iparágból is jöjjenek --,

to join us in reinventing and reimagining the world,

hogy csatlakozzanak hozzánk, és gondoljuk újra a világot,

how things come together from the nanoscale to the human scale,

hogy a nanovilág dolgai és az emberi világ dolgai találkozzanak,

so that we can go from a world like this

és hogy átléphessünk egy ilyen világból

to a world that's more like this.

egy ilyen világba.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)