Design at the Intersection of Technology and Biology | Neri Oxman | TED Talks

翻訳: Eriko T 校正: Tomoyuki Suzuki

Two twin domes,

この双子のようなドームは

two radically opposed design cultures.

根本的に真逆のデザインから生まれました

One is made of thousands of steel parts,

一方は何千ものスチール部品から

the other of a single silk thread.

もう一方は一本の絹の糸から作られています

One is synthetic, the other organic.

前者は人工的で 後者は有機的です

One is imposed on the environment,

前者は自然に割り込むように存在し

the other creates it.

後者は自然を創り出します

One is designed for nature, the other is designed by her.

前者は自然の為にデザインされ 後者は自然によりデザインされました

Michelangelo said that when he looked at raw marble,

ミケランジェロは 手つかずの大理石を目にして

he saw a figure struggling to be free.

解き放たれようとする 彫像が見えたと言います

The chisel was Michelangelo's only tool.

「のみ」が彼の唯一の道具でした

But living things are not chiseled.

しかし 生物は彫刻により生み出されるのではなく

They grow.

成長していくのです

And in our smallest units of life, our cells, we carry all the information

私たちの生命を作る 一番小さな単位 細胞には

that's required for every other cell to function and to replicate.

機能し自己複製する為に必要な あらゆる情報が詰め込まれています

Tools also have consequences.

道具を使うことの副作用もあります

At least since the Industrial Revolution, the world of design has been dominated

産業革命以降 デザインの世界は

by the rigors of manufacturing and mass production.

製造 そして画一的な大量生産に 支配されて来ました

Assembly lines have dictated a world made of parts,

組み立てラインは 部品で構成された世界観を生み出し

framing the imagination of designers and architects

デザイナーや建築家の想像力を狭め

who have been trained to think about their objects as assemblies

物事をそれぞれが個別の機能を持った 部品で出来上がったものと

of discrete parts with distinct functions.

捉えさせるようになりました

But you don't find homogenous material assemblies in nature.

しかし 自然は均質的な物質で 出来上がっているのではありません

Take human skin, for example.

人間の皮膚を例にとってみましょう

Our facial skins are thin with large pores.

私たちの顔の皮膚は薄く 大きな毛穴があります

Our back skins are thicker, with small pores.

しかし背中の皮膚は より分厚く 小さな毛穴が開いています

One acts mainly as filter,

片方はフィルターとして働き

the other mainly as barrier,

もう片方はバリヤーとして働きます

and yet it's the same skin: no parts, no assemblies.

それでもどちらも同じ皮膚なのです 部品ごとに組み合わされたものではありません

It's a system that gradually varies its functionality

これは弾力性が変化することにより 次第にその機能が変化していく

by varying elasticity.

という仕組みなのです

So here this is a split screen to represent my split world view,

この分割された画面は 私の分断された世界観を表現します

the split personality of every designer and architect operating today

現代のデザイナーや建築家の 分裂したパーソナリティー を表します

between the chisel and the gene,

のみと遺伝子

between machine and organism, between assembly and growth,

機械と生物組織 組み立てと成長

between Henry Ford and Charles Darwin.

ヘンリー・フォードとチャールズ・ダーウィン

These two worldviews, my left brain and right brain,

これらの対立する世界観 私の左脳と右脳

analysis and synthesis, will play out on the two screens behind me.

分割と統合 それらが背後の２つのスクリーンに現れます

My work, at its simplest level,

私の仕事は最も端的には

is about uniting these two worldviews,

これらの２つの世界観を繋ぎ

moving away from assembly

組み立てる世界から次第に離れ

and closer into growth.

成長する世界へと近づくことです

You're probably asking yourselves:

皆さんは多分こう訝しがられているでしょう

Why now?

なぜ今そんなことを？

Why was this not possible 10 or even five years ago?

なぜ10年 いや５年前に それができなかったのだろう？

We live in a very special time in history,

私たちは史上とても稀有な時代に生きています

a rare time,

a time when the confluence of four fields is giving designers access to tools

４つの領域が合わさり デザイナー達に 今まで手に入らなかったようなツールを

we've never had access to before.

提供しているのですから

These fields are computational design,

それらは 単純なコードで複雑な形をデザインする

allowing us to design complex forms with simple code;

コンピュテーショナル・デザイン

additive manufacturing, letting us produce parts

彫ることによって造り出すのではなく

by adding material rather than carving it out;

既にあるものに加えることで作る 付加製造技術

materials engineering, which lets us design the behavior of materials

非常に微細なレベルまで 素材の性質をデザインする

in high resolution;

材料工学

and synthetic biology,

そしてDNAを編集することで

enabling us to design new biological functionality by editing DNA.

新たな機能性をデザインする 合成生物学です

And at the intersection of these four fields,

私のチームは これらの４領域が交差する場所で

my team and I create.

創造しています

Please meet the minds and hands

私の生徒たちの思想と技術を

of my students.

ご紹介しましょう

We design objects and products and structures and tools across scales,

私たちはあらゆる大きさの物体や製品 そして構造を作り出しています

from the large-scale,

可動式で直径24メートルの ロボット・アームによって

like this robotic arm with an 80-foot diameter reach

with a vehicular base that will one day soon print entire buildings,

いつかは建物自体までもを 印刷出来るようになる一方

to nanoscale graphics made entirely of genetically engineered microorganisms

遺伝子工学により改変された 暗闇で光る微生物による

that glow in the dark.

ナノスケールのグラフィックスまであります

Here we've reimagined the mashrabiya,

私たちはアラブの古い建築様式の原型である

an archetype of ancient Arabic architecture,

マシュラビーヤをデザインのベースとし

and created a screen where every aperture is uniquely sized

そこを通る光や熱を操れるように

to shape the form of light and heat moving through it.

窓の大きさがそれぞれに異なる スクリーンを生み出しました

In our next project,

次のプロジェクトでは

we explore the possibility of creating a cape and skirt --

イリス・ヴァン・ヘルペンの パリ・ファッションショーの為に

this was for a Paris fashion show with Iris van Herpen --

ただ一つのパーツから成る第二の皮膚のような

like a second skin that are made of a single part,

ケープとスカートを実験的に作ってみました

stiff at the contours, flexible around the waist.

輪郭は硬く ウエストは柔軟なのです

Together with my long-term 3D printing collaborator Stratasys,

昔から3D印刷技術で 協力しているストラタシス社と共に

we 3D-printed this cape and skirt with no seams between the cells,

この細胞間に縫い目の無い ケープとスカートをつくりました

and I'll show more objects like it.

このような作品をもっとご覧にいれましょう

This helmet combines stiff and soft materials

このヘルメットは硬い素材と柔らかい素材を

in 20-micron resolution.

20ミクロンのスケールで 組み合わせています

This is the resolution of a human hair.

これは人の髪の太さや

It's also the resolution of a CT scanner.

CTスキャナーの解像度と同じ程度です

That designers have access

デザイナー達は

to such high-resolution analytic and synthetic tools,

高分解能の解析・統合設計ツールを利用して

enables to design products that fit not only the shape of our bodies,

身体にフィットするだけでなく 身体組織の特性に合わせて

but also the physiological makeup of our tissues.

デザインすることができます

Next, we designed an acoustic chair,

次に私たちは 防音効果のある椅子を作りました

a chair that would be at once structural, comfortable

構造的で 快適な椅子で

and would also absorb sound.

音をも吸収します

Professor Carter, my collaborator, and I turned to nature for inspiration,

私の共同研究者 カーター教授と共に 私たちは自然を着想の源に

and by designing this irregular surface pattern,

非均一的な表面パターンをデザインしました

it becomes sound-absorbent.

それが防音効果を持つというわけです

We printed its surface out of 44 different properties,

44種の異なる特性を元に この椅子の表面は

varying in rigidity, opacity and color,

堅さ、透明度、色などを変化させ

corresponding to pressure points on the human body.

体の力が掛かる場所に応じて 選んで印刷しました

Its surface, as in nature, varies its functionality

この椅子の表面は 我々の体と同様に 場所に応じて変化しています

not by adding another material or another assembly,

素材を新たに加えたり 組み立てたりせず

but by continuously and delicately varying material property.

それ自体は途切れること無く次第に 繊細にその材質の特性を変化させているのです

But is nature ideal?

でも 自然は理想的なのでしょうか？

Are there no parts in nature?

自然には部品は存在し無いのでしょうか？

I wasn't raised in a religious Jewish home,

私は信仰深いユダヤ教の家庭に 育ったわけではありませんが

but when I was young,

若い頃

my grandmother used to tell me stories from the Hebrew Bible,

私の祖母がユダヤ教の聖書から 物語を引用し語ってくれました

and one of them stuck with me and came to define much of what I care about.

その中の一つがとても強く心に残り 多分に 私の価値観に影響を及ぼしました

As she recounts:

祖母が語ったのは：

"On the third day of Creation, God commands the Earth

「創造の第３日目 神は地上に

to grow a fruit-bearing fruit tree."

果実の実る木を生やすよう命ぜられた」

For this first fruit tree, there was to be no differentiation

この最初の木には 幹や枝 葉と果実 という

between trunk, branches, leaves and fruit.

違いがある必要は 無かったはずだと思うのです

The whole tree was a fruit.

木全体が果実だったことでしょう

Instead, the land grew trees that have bark and stems and flowers.

代わりに 大地は幹や枝や花々をつけた 木々を生やしました

The land created a world made of parts.

大地はパーツで構成された世界を創りだしたのです

I often ask myself,

よく自分にこう問いかけます

"What would design be like if objects were made of a single part?

「もし物体がたった一つのパーツで 構成されていたら どんなデザインになるだろう？

Would we return to a better state of creation?"

創造のより良い原点に立ち戻れるだろうか？」

So we looked for that biblical material,

それで私たちは あの聖書に描かれる

that fruit-bearing fruit tree kind of material, and we found it.

果実の実る木のような物体を探し出しました

The second-most abundant biopolymer on the planet is called chitin,

バイオポリマー（生体高分子）の中でも ２番目に豊富なものは キチン質と呼ばれ

and some 100 million tons of it are produced every year

毎年数億トン程のキチン質が

by organisms such as shrimps, crabs, scorpions and butterflies.

エビやカニ、サソリや蝶により生成されています

We thought if we could tune its properties,

もしこの物質の性質を調整すれば

we could generate structures that are multifunctional

１つのパーツでありながら 複数の機能を持つ構造を

out of a single part.

生み出せるのではないかと思いました

So that's what we did.

それで やってみたのです

We called Legal Seafood --

まずリーガル・シーフード（レストラン）に電話しー

(Laughter)

（笑）

we ordered a bunch of shrimp shells,

たくさんのエビの殻を注文しました

we grinded them and we produced chitosan paste.

それを磨り潰し キトサンのペーストを作り出しました

By varying chemical concentrations,

化学的濃度を変化させることで

we were able to achieve a wide array of properties --

多様な範囲の特性を作り出すことができました

from dark, stiff and opaque,

濃い色で固く不透明な素材から

to light, soft and transparent.

軽く柔らかで透明なものまで

In order to print the structures in large scale,

この構造を大規模に3D印刷するために

we built a robotically controlled extrusion system with multiple nozzles.

機械的にコントロールされた 複数のノズルで射出するシステムをつくりました

The robot would vary material properties on the fly

このロボットは素材の特性を瞬時に変化させ

and create these 12-foot-long structures made of a single material,

一つの素材から４メートル程の長さの構造を作り出します

100 percent recyclable.

完全にリサイクル可能です

When the parts are ready, they're left to dry

パーツが完成すると 乾燥させられ

and find a form naturally upon contact with air.

空気との接触により自然に形づくられてきます

So why are we still designing with plastics?

もうプラスチックは必要無くなるでしょう

The air bubbles that were a byproduct of the printing process

印刷過程で生まれる気泡は

were used to contain photosynthetic microorganisms

35億年前に地上に初めて登場した 光合成を行う微生物を包み込んでいたものです

that first appeared on our planet 3.5 billion year ago,

as we learned yesterday.

これは最近になって分かったことです

Together with our collaborators at Harvard and MIT,

ハーバードとMITの共同研究者たちと共に

we embedded bacteria that were genetically engineered

大気中の炭素を素早く取り込み糖分に変換するように

to rapidly capture carbon from the atmosphere

遺伝子操作を加えたバクテリアを

and convert it into sugar.

これに埋め込みました

For the first time,

私たちは初めて

we were able to generate structures that would seamlessly transition

梁から網目状の部分まで継ぎ目無く

from beam to mesh,

変化し つながる構造を作ることができました

and if scaled even larger, to windows.

窓のように大きく作ることだってできます

A fruit-bearing fruit tree.

「果実である樹」です

Working with an ancient material,

地球に最初に現れたような

one of the first lifeforms on the planet,

古来からある材料を用いて

plenty of water and a little bit of synthetic biology,

たくさんの水と 合成生物学の手法で少し手を加えることにより

we were able to transform a structure made of shrimp shells

エビの殻で出来た構造を

into an architecture that behaves like a tree.

木のような構造に変えることができたのです

And here's the best part:

そして最も素晴らしいことは

for objects designed to biodegrade,

生物分解する物質を デザインできたことです

put them in the sea, and they will nourish marine life;

海に入れると海洋生物の栄養になり

place them in soil, and they will help grow a tree.

土に戻すと木の栄養となるのです

The setting for our next exploration using the same design principles

このデザイン原理を用いた次の冒険の舞台は

was the solar system.

太陽系でした

We looked for the possibility of creating life-sustaining clothing

惑星間航海の為の生命維持装置となる 服の開発も考えてみました

for interplanetary voyages.

To do that, we needed to contain bacteria and be able to control their flow.

そのためには微生物を蓄え その動きを管理する必要があります

So like the periodic table, we came up with our own table of the elements:

私たちは 元素記号表のような 独自の要素記号表を作りました

new lifeforms that were computationally grown,

新たな生命体が 計算通りに成長し

additively manufactured

付加的に造られ

and biologically augmented.

生物的に成長していきました

I like to think of synthetic biology as liquid alchemy,

合成生物学は液体の錬金術のようなものだと考えています

only instead of transmuting precious metals,

そして貴金属を作り出す代わりに

you're synthesizing new biological functionality inside very small channels.

新たな生物学的機能性を非常に微小な チャネルの中に合成しているのです

It's called microfluidics.

これはマイクロ流体技術と呼ばれています

We 3D-printed our own channels in order to control the flow

私たちはこの流体状の微生物群の流れを コントロールするための

of these liquid bacterial cultures.

チャネルを3D印刷しました

In our first piece of clothing, we combined two microorganisms.

最初に作った服では ２つの微生物を組み合わせました

The first is cyanobacteria.

まずは海や淡水湖に住む藍藻類でした

It lives in our oceans and in freshwater ponds.

And the second, E. coli, the bacterium that inhabits the human gut.

次に人の腸に住む大腸菌です

One converts light into sugar, the other consumes that sugar

前者は光を糖分に変え 後者は糖分を消費し

and produces biofuels useful for the built environment.

そして環境に優しい生物燃料を生成します

Now, these two microorganisms never interact in nature.

これら２つの微生物は自然では 決して交わることはありません

In fact, they never met each other.

実際 決して出会うことがなかったのです

They've been here, engineered for the first time,

それが今初めてこのように作り変えられ

to have a relationship inside a piece of clothing.

衣服の中でお互いに関係し合うこととなったのです

Think of it as evolution not by natural selection,

自然選択ではなく デザインによって進化を遂げたのだと

but evolution by design.

考えてみてください

In order to contain these relationships,

この関係性を保つために

we've created a single channel that resembles the digestive tract,

消化器官に似たチャネルを作り

that will help flow these bacteria and alter their function along the way.

これらの微生物が行き来し その機能性が 場所に応じて変化しやすいようにしました

We then started growing these channels on the human body,

そして求められる機能性に応じて 素材の性質を変化させ

varying material properties according to the desired functionality.

人間の体の表面上で これらのチャンネルを成長させました

Where we wanted more photosynthesis, we would design more transparent channels.

光合成が欲しかった部分には 透明なチャネルを増やしました

This wearable digestive system, when it's stretched end to end,

このウェアラブルな消化器系は 目一杯に広げると

spans 60 meters.

60メートルにもなります

This is half the length of a football field,

これはフットボール競技場の半分の長さで

and 10 times as long as our small intestines.

私たちの小腸の10倍の長さです

And here it is for the first time unveiled at TED --

そしてここTEDで初めてお目にかけますが

our first photosynthetic wearable,

これが最初の光合成するウェアラブル素材で

liquid channels glowing with life inside a wearable clothing.

衣服の中で流体を運ぶチャネルが 生命の輝きを放っています

(Applause)

（拍手）

Thank you.

ありがとうございます

Mary Shelley said, "We are unfashioned creatures, but only half made up."

小説家メアリー・シェリーは「人間とは 半分だけ仕上がった未完成の生き物たちだ」

What if design could provide that other half?

と言いましたが もしデザインで残りの半分を補えるとしたら？

What if we could create structures that would augment living matter?

生体を増強できるような構造を 創り出せるとしたら？

What if we could create personal microbiomes

パーソナライズした微生物群を生み出し

that would scan our skins, repair damaged tissue

それが皮膚をスキャンし 損傷した組織を修復し

and sustain our bodies?

身体を維持することが出来たら？

Think of this as a form of edited biology.

例えて言うならバイオテクノロジーの 一種とも言えるでしょう

This entire collection, Wanderers, that was named after planets,

「ワンダラーズ」は 惑星から名前をとったコレクションで

was not to me really about fashion per se,

私にとってはファッションというよりも

but it provided an opportunity to speculate about the future

地上そして異星でのわが種族の将来に思いを馳せ

of our race on our planet and beyond,

to combine scientific insight with lots of mystery

科学的洞察でたくさんの謎に取り組み

and to move away from the age of the machine

機械の時代を離れ

to a new age of symbiosis between our bodies,

私たちの身体、我々が育てる微生物 製品そして建築物までもが

the microorganisms that we inhabit,

共生する新たな時代へと踏み出す

our products and even our buildings.

きっかけを与えてくれました

I call this material ecology.

私はこれをマテリアル・エコロジーと呼びます

To do this, we always need to return back to nature.

この為には常に自然に立ち戻る必要があります

By now, you know that a 3D printer prints material in layers.

皆さんは3D印刷では材料を幾層にも 重ねて印刷する事をご存知ですね

You also know that nature doesn't.

自然ではそれはあり得ないということも

It grows. It adds with sophistication.

自然は成長します それは洗練した形で付加して行きます

This silkworm cocoon, for example,

例えばこの蚕の繭は

creates a highly sophisticated architecture,

とても洗練された構造を作り出し

a home inside which to metamorphisize.

その中で変態を遂げるわけですが

No additive manufacturing today gets even close to this level of sophistication.

現在の付加製造技術のどれも これ程の洗練に到達していません

It does so by combining not two materials,

蚕はそれを２つの素材を使ってするのではなく

but two proteins in different concentrations.

濃度の違う２種類のタンパク質を使って行います

One acts as the structure, the other is the glue, or the matrix,

１つは骨格を作り もう１つは基質 つまり糊のように働き

holding those fibers together.

繊維を束ねます

And this happens across scales.

これは規模を問わず行われます

The silkworm first attaches itself to the environment --

蚕はまず周りの環境に従い

it creates a tensile structure --

張力を持つ構造を作り出し

and it then starts spinning a compressive cocoon.

そして圧縮性のある繭を紡ぎだします

Tension and compression, the two forces of life,

緊張と圧縮 生命の２つの力が

manifested in a single material.

１つの素材に現れます

In order to better understand how this complex process works,

この複雑なプロセスの仕組みを理解するために

we glued a tiny earth magnet

ごく小さな磁石を

to the head of a silkworm, to the spinneret.

蚕の頭にある吐糸管に取り付けました

We placed it inside a box with magnetic sensors,

蚕を磁力センサーとともに箱に入れることで

and that allowed us to create this 3-dimensional point cloud

点からなる３次元的な雲状のイメージを作り出し

and visualize the complex architecture of the silkworm cocoon.

蚕が作った繭の複雑な構造を視覚化させました

However, when we placed the silkworm on a flat patch,

蚕を箱の中ではなく

not inside a box,

平面に置いた時

we realized it would spin a flat cocoon

蚕たちは平らな繭を紡ぎますが

and it would still healthily metamorphisize.

それでも健全に変態していくことに 気づきました

So we started designing different environments, different scaffolds,

それで色々な環境や骨格をデザインしてみて

and we discovered that the shape, the composition,

繭の形や構成や構造が直接環境に 影響されていることを発見しました

the structure of the cocoon, was directly informed by the environment.

Silkworms are often boiled to death inside their cocoons,

蚕は繭の中で煮沸され 絹が解かれ繊維工業に

their silk unraveled and used in the textile industry.

利用される過程で死んでしまいますが

We realized that designing these templates allowed us to give shape to raw silk

私たちはこれらのテンプレートを デザインすることで

without boiling a single cocoon.

蚕を殺さずに生糸に形を与える事が 出来ることに気づきました

(Applause)

（拍手）

They would healthily metamorphisize,

蚕達は健全に変態し

and we would be able to create these things.

こうしたものを作り出すことができます

So we scaled this process up to architectural scale.

それで このプロセスを建築物の 規模にまで拡大しました

We had a robot spin the template out of silk,

まずロボットが絹を使ってテンプレートを紡ぎ

and we placed it on our site.

それを配置しました

We knew silkworms migrated toward darker and colder areas,

蚕達は暗く冷んやりとした場所を好むので

so we used a sun path diagram to reveal the distribution

太陽の経路図を用いて この構造にどのように

of light and heat on our structure.

光と熱が当たるかを割り出しました

We then created holes, or apertures,

そして光と熱を固定するための穴や窓を作り

that would lock in the rays of light and heat,

distributing those silkworms on the structure.

蚕達を骨格の上に並べました

We were ready to receive the caterpillars.

さあ 蚕の出番です

We ordered 6,500 silkworms from an online silk farm.

6,500匹の蚕をオンラインの蚕農場から注文し

And after four weeks of feeding, they were ready to spin with us.

４週間蚕に餌を与え続けた後 蚕たちは糸を紡ぐ準備が出来ました

We placed them carefully at the bottom rim of the scaffold,

私たちは注意深く蚕たちを 骨格の下辺の縁に並べました

and as they spin they pupate, they mate, they lay eggs,

蚕たちは糸を紡ぎ さなぎになり 交尾し 卵を産みつけ

and life begins all over again -- just like us but much, much shorter.

私たちと同様に生命がまた繰り返されます しかしずっと早い周期で繰り返されます

Bucky Fuller said that tension is the great integrity,

バックミンスター・フラーは 「完全な状態には緊張がある」と言いましたが

and he was right.

その通りでした

As they spin biological silk over robotically spun silk,

有機的な絹を 機械的に生み出された 絹の上に紡ぎながら

they give this entire pavilion its integrity.

蚕たちはこのパビリオンを完成させて行きました

And over two to three weeks,

２〜３週間を経て

6,500 silkworms spin 6,500 kilometers.

6,500の蚕たちは6,500キロメートルを 紡ぎあげました

In a curious symmetry, this is also the length of the Silk Road.

面白い数字の釣り合いですが これはシルクロードの長さでもあります

The moths, after they hatch, produce 1.5 million eggs.

蚕たちは一生に150万個の卵を産みます

This could be used for 250 additional pavilions for the future.

これは250のパビリオンを作るに足りる量です

So here they are, the two worldviews.

さあ再び２つの世界観ですがー

One spins silk out of a robotic arm,

１つは機械のアームから絹を紡ぎ

the other fills in the gaps.

もう１つは隙間を埋めてゆくー

If the final frontier of design is to breathe life into the products

もしデザインの到達地点が

and the buildings around us,

製品や建物に生命を吹き込み

to form a two-material ecology,

２素材によるエコロジーを維持することとすれば

then designers must unite these two worldviews.

デザイナー達はこの２つの世界観を 統合しなければなりません

Which brings us back, of course, to the beginning.

これが冒頭の話へと繋がりますー

Here's to a new age of design, a new age of creation,

デザインの新時代が訪れました 新しい創造の時代

that takes us from a nature-inspired design

それは自然に着想したデザインから

to a design-inspired nature,

デザインに着想した自然へと進化したものです

and that demands of us for the first time

それは今初めて私たちに

that we mother nature.

私たちが形作る自然という課題を示しています

Thank you.

どうもありがとうございました

(Applause)

（拍手）

Thank you very much. Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）