The emergence of "4D printing" | Skylar Tibbits

Translator: Timothy Covell Reviewer: Morton Bast

Tłumaczenie: Capa Girl Korekta: Rysia Wand

This is me building a prototype

To ja w trakcie budowy prototypu

for six hours straight.

sześć godzin non-stop.

This is slave labor to my own project.

Niewolnicza praca nad własnym projektem.

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

Tak właśnie wygląda ruch "Zrób to Sam".

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

To analogia do świata współczesnej produkcji i konstrukcji

with brute-force assembly techniques.

i mozolnych technik montażowych.

And this is exactly why I started studying

Właśnie dlatego zacząłem studiować

how to program physical materials to build themselves.

programowanie materiałów do samo-budowy.

But there is another world.

Ale są też inne możliwości.

Today at the micro- and nanoscales,

Dzisiaj na poziomie mikro i nano

there's an unprecedented revolution happening.

zachodzi bezprecedensowa rewolucja.

And this is the ability to program physical and biological materials

Możemy fizycznie i biologicznie programować materiały tak,

to change shape, change properties

by zmieniały kształt lub właściwości,

and even compute outside of silicon-based matter.

a nawet robiły obliczenia poza krzemową materią.

There's even a software called cadnano

Istnieje oprogramowanie Cadnano,

that allows us to design three-dimensional shapes

które pozwala projektować trójwymiarowe kształty

like nano robots or drug delivery systems

jak nano roboty czy systemy dostarczania leków,

and use DNA to self-assemble those functional structures.

wykorzystujące DNA do samodzielnego montowania struktur.

But if we look at the human scale,

Jednak jeśli spojrzeć na to z perspektywy makro,

there's massive problems that aren't being addressed

jest jeszcze mnóstwo problemów do rozwiązania

by those nanoscale technologies.

w nanotechnologiach.

If we look at construction and manufacturing,

W konstruowaniu i wytwarzaniu

there's major inefficiencies, energy consumption

istnieją poważne niedociągnięcia, duże zużycie energii

and excessive labor techniques.

i wyczerpujące techniki pracy.

In infrastructure, let's just take one example.

Oto przykład z infrastruktury:

Take piping.

wodociągi.

In water pipes, we have fixed-capacity water pipes

Udało nam się uzyskać rury o regulowanej pojemności,

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

z wyjątkiem drogich pomp i zaworów.

We bury them in the ground.

Zakopuje się je w ziemi,

If anything changes -- if the environment changes,

ale jeśli nastąpi jakaś zmiana środowiskowa,

the ground moves, or demand changes --

obsunie się grunt czy zmieni popyt,

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

trzeba zaczynać od początku, wyjmować je i wymieniać.

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

Proponuję, by połączyć programowalne

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

i adaptacyjne nano-materiały

and the built environment.

z budownictwem.

And I don't mean automated machines.

Nie chodzi mi o automatyzację maszyn

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

czy zastąpienie ludzi maszynami.

But I mean programmable materials that build themselves.

Chodzi mi o samo-programujące się i samo-budujące się materiały.

And that's called self-assembly,

Nazywa się to samo-montażem

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

i polega na samodzielnym montowaniu się części w struktury,

through only local interaction.

wyłącznie za pomocą bliskiej interakcji.

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

Jak przełożyć to na rozmiary makro?

We need a few simple ingredients.

Potrzeba kilku składników.

The first ingredient is materials and geometry,

Pierwsze to materiały i geometria,

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

ścisłe związane z energią źródłową.

And you can use passive energy --

Może to być energia pasywna,

so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.

jak ciepło, drżenie, pneumatyka, grawitacja, magnetyzm.

And then you need smartly designed interactions.

Potem potrzeba inteligentnie zaprojektowanych interakcji,

And those interactions allow for error correction,

które pozwalają na korektę błędów

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

i zmianę kształtu.

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

Pokażę kilka przedmiotów, które zbudowaliśmy

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

dzięki systemom jedno-, dwu-, trzy-,

and even four-dimensional systems.

a nawet czterowymiarowym.

So in one-dimensional systems --

W systemach jednowymiarowych...

this is a project called the self-folding proteins.

To projekt samo-formujących się białek.

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

Bierzemy trójwymiarową strukturę białka,

in this case it's the crambin protein --

w tym przypadku białko kramibiny.

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

Bierzemy szkielet, czyli nie ma żadnych interakcji z otoczeniem,

and you break that down into a series of components.

i rozbijamy go na szereg części składowych,

And then we embed elastic.

a następnie wbudowujemy ściągacz.

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

Podrzucony w górę i złapany,

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

stworzy trójwymiarową strukturę białka z całą jej złożonością.

And this gives us a tangible model

Otrzymujemy konkretny,

of the three-dimensional protein and how it folds

trójwymiarowy model białka,

and all of the intricacies of the geometry.

z całą geometryczną złożonością.

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

To model fizyczny i intuicyjny.

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

Można to również przełożyć na system dwuwymiarowy.

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

Płaskie arkusze mogące tworzyć struktury trójwymiarowe.

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

Rok temu podczas TEDGlobal, wspólnie z Autodesk

with Autodesk and Arthur Olson

i Arthurem Olsonem prezentowaliśmy

where we looked at autonomous parts --

trójwymiarowy model niezależnych części,

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

które same mogły łączyć się ze sobą.

And we built 500 of these glass beakers.

Zbudowaliśmy 500 szklanych zlewek

They had different molecular structures inside

z różnokolorowymi cząsteczkami w środku,

and different colors that could be mixed and matched.

mogącymi się mieszać i łączyć.

And we gave them away to all the TEDsters.

Rozdaliśmy je wszystkim TEDowiczom.

And so these became intuitive models

Te intuicyjne modele pomagają zrozumieć,

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

jak molekularny montaż działa w skali makro.

This is the polio virus.

To wirus polio.

You shake it hard and it breaks apart.

Mocno wstrząsamy, a on się rozpada,

And then you shake it randomly

Mocno wstrząsamy, a on się rozpada,

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

a następnie koryguje i odbudowuje strukturę samodzielnie.

And this is demonstrating that through random energy,

Pokazuje to, że przypadkowa energia

we can build non-random shapes.

może tworzyć nieprzypadkowe kształty.

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

Pokazaliśmy to też na dużo większą skalę.

Last year at TED Long Beach,

W zeszłym roku podczas TED Long Beach

we built an installation that builds installations.

zbudowaliśmy instalację budującą inne instalacje.

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

Sprawdzaliśmy czy uda się stworzyć samo-montujące się meble.

So we built a large rotating chamber,

Zbudowaliśmy ogromną wirującą komorę,

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

a ludzie przychodzili i kręcili nią, szybciej lub wolniej,

adding energy to the system

dodając energię do systemu

and getting an intuitive understanding of how self-assembly works

i przekonując się intuicyjnie, jak działa samo-montaż

and how we could use this

oraz jak można go wykorzystać

as a macroscale construction or manufacturing technique for products.

w konstrukcji makro lub technologii produkcji.

So remember, I said 4D.

Wspomniałem o czterech wymiarach.

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

Dzisiaj, po raz pierwszy, przedstawiamy nowy projekt

which is a collaboration with Stratasys,

powstały we współpracy z Stratasys,

and it's called 4D printing.

o nazwie drukowanie 4D.

The idea behind 4D printing

Chodzi o to,

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

że do wielomateriałowego drukowania w 3D,

so you can deposit multiple materials --

złożonego z wielu materiałów,

and you add a new capability,

dodajemy nową zdolność,

which is transformation,

czyli transformację,

that right off the bed,

w której cząstki

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

zmieniają kształt bezpośrednio i samodzielnie.

And this is like robotics without wires or motors.

To jak robotyka, ale bez kabli czy silników.

So you completely print this part,

Drukuje się jakąś część,

and it can transform into something else.

a ona samodzielnie przekształca się w coś innego.

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

Pracowaliśmy też z Autodesk nad oprogramowaniem Cyborg Project.

And this allows us to simulate this self-assembly behavior

Pozwala ono symulować samo-montaż

and try to optimize which parts are folding when.

i może optymalizować moment przekształcania cząstek.

But most importantly, we can use this same software

Co najważniejsze, można użyć tego programu

for the design of nanoscale self-assembly systems

zarówno do systemów w skali nano,

and human scale self-assembly systems.

jak i systemów makro.

These are parts being printed with multi-material properties.

Te części wydrukowano z materiałów o różnych właściwościach.

Here's the first demonstration.

To pierwsza demonstracja.

A single strand dipped in water

Pojedyncza nić zanurzone w wodzie

that completely self-folds on its own

samodzielnie zmienia kształt

into the letters M I T.

i układa się w litery M I T.

I'm biased.

Jestem stronniczy.

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

Potem pojedyncza nić zanurzona w wodzie

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

samodzielnie przybiera kształt trójwymiarowego sześcianu.

So no human interaction.

Bez ludzkiej ingerencji.

And we think this is the first time

Chyba po raz pierwszy

that a program and transformation

program i transformacja

has been embedded directly into the materials themselves.

zostały wbudowane bezpośrednio w materiał.

And it also might just be the manufacturing technique

w przyszłości może to być technologia produkcji

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

infrastruktury przystosowawczej.

So I know you're probably thinking,

Zastanawiacie się pewnie,

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

jak to wykorzystać do budowy środowiska.

So I've started a lab at MIT,

Założyliśmy w MIT

and it's called the Self-Assembly Lab.

laboratorium o nazwie Self-Assembly Lab,

And we're dedicated to trying to develop programmable materials

gdzie próbujemy stworzyć samoprogramujące się materiały

for the built environment.

do budowy środowiska.

And we think there's a few key sectors

Uważamy, że kilka sektorów

that have fairly near-term applications.

może na tym wiele skorzystać.

One of those is in extreme environments.

Na przykład w warunkach ekstremalnych.

These are scenarios where it's difficult to build,

Tam gdzie trudno jest budować,

our current construction techniques don't work,

gdzie obecne techniki budowy zawodzą,

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

coś jest za duże, za drogie, zbyt niebezpiecznie lub złożone.

And space is a great example of that.

Świetnym przykładem takiego środowiska jest kosmos.

We're trying to design new scenarios for space

Nasze projekty kosmiczne zawierają

that have fully reconfigurable and self-assembly structures

struktury zdolne do samo-przekształcania i samo-montażu,

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

mogące przechodzić z jednego systemu w drugi.

Let's go back to infrastructure.

Wracając do infrastruktury,

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

współpracujemy z bostońską firmą Geosyntec.

And we're developing a new paradigm for piping.

Opracowujemy nowe rozwiązania dla rurociągów.

Imagine if water pipes could expand or contract

Wyobraźcie sobie rury mogące się rozszerzać i kurczyć,

to change capacity or change flow rate,

by zmieniać pojemność lub wielkość przepływu,

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

a może i falując przepychać wodę, jak w perystaltyce jelit.

So this isn't expensive pumps or valves.

To nie są drogie pompy czy zawory,

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

to programowalne i samoadaptujace się rury.

So I want to remind you today

Chcę wam przypomnieć

of the harsh realities of assembly in our world.

o trudach realiów montażowych dzisiejszego świata.

These are complex things built with complex parts

Budujemy skomplikowane rzeczy ze skomplikowanych części,

that come together in complex ways.

które łączą się w skomplikowany sposób.

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

Chciałbym zaprosić was, niezależnie od branży,

to join us in reinventing and reimagining the world,

żebyście do nas dołączyli i zaczęli odkrywać,

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

jak rzeczy przechodzą od nano do makro skali,

so that we can go from a world like this

abyśmy mogli przejść z tego świata

to a world that's more like this.

do tego.

Thank you.

Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)