for six hours straight.

これは私がプロトタイプを

This is slave labor to my own project.

6時間ぶっ続けで作っているところで

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

自分のプロジェクトのためとはいえ 奴隷労働です

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

DIYやメーカームーブメントは 現実にはこんな感じなんです

with brute-force assembly techniques.

今日の建設・製造業も同様に

And this is exactly why I started studying

労力のみに頼った 組み立てを行っています

how to program physical materials to build themselves.

私はこんな理由から 物理的な素材に

But there is another world.

自己構築のプログラムを組み込む 研究を始めました

Today at the micro- and nanoscales,

しかし 別の世界もあります

there's an unprecedented revolution happening.

今日では マイクロやナノレベルで

And this is the ability to program physical and biological materials

新たな革命が起きています

to change shape, change properties

これは 物理的 生物的な素材を プログラムして

and even compute outside of silicon-based matter.

素材自身に 形や特性を変えさせたり

There's even a software called cadnano

従来の半導体を使わない 計算をさせるものです

that allows us to design three-dimensional shapes

cadnanoというソフトウェアまで開発され

like nano robots or drug delivery systems

これを使えばナノロボットや 薬物送達システムのような

and use DNA to self-assemble those functional structures.

３次元の形をデザインし

But if we look at the human scale,

DNAを用いて それらの機能性構造体を 自己組織化で組み立てられます

there's massive problems that aren't being addressed

しかし人間のスケールで見てみると

by those nanoscale technologies.

ナノ技術では解決されていない

If we look at construction and manufacturing,

問題がたくさん存在します

there's major inefficiencies, energy consumption

建設や製造に目を向けると

and excessive labor techniques.

とても非効率的で エネルギーを浪費しており

In infrastructure, let's just take one example.

労働技術も過度に要求されます

Take piping.

インフラにおける例として 配管に注目してみましょう

In water pipes, we have fixed-capacity water pipes

インフラにおける例として 配管に注目してみましょう

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

水道管は 高価なポンプやバルブを除いては

We bury them in the ground.

流量は一定なので 送水能力も決まっています

If anything changes -- if the environment changes,

それが地中に埋められています

the ground moves, or demand changes --

何かが変われば — 地面が動いたり

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

環境や需要が変化すれば —

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

最初からやり直す必要があります 水道管を掘り起こして交換するのです

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

そこで私が提案したいのは ２つの世界を結合すること

and the built environment.

つまりナノスケールの プログラム可能で適応性のある素材と

And I don't mean automated machines.

周りの環境を結びつけるのです

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

単なる機械による自動化や

But I mean programmable materials that build themselves.

頭脳を持った機械が 人間の代わりに働くのとは違います

And that's called self-assembly,

自己構築のため プログラムできる素材を使うのです

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

これは自己組織化と言われ

through only local interaction.

壊れたパーツが 周囲との相互作用のみを通じて

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

きちんとした構造をつくりあげるプロセスです

We need a few simple ingredients.

では 人間のスケールでこれを行うためには 何が必要でしょうか？

The first ingredient is materials and geometry,

数種類の簡単な材料が要ります

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

１つ目は素材と形状ですが

And you can use passive energy --

エネルギー源とセットに なっている必要があります

so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.

熱､振動､空力､重力､磁力などの

And then you need smartly designed interactions.

環境から受け取れるエネルギーでも良いです

And those interactions allow for error correction,

相互作用を厳密に設計する必要もあります

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

それにより エラー訂正が できるようになったり

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

形状がある状態から別の状態へ 遷移できるようになります

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

私が行ったプロジェクトを いくつかご紹介しましょう

and even four-dimensional systems.

１次元 ２次元 ３次元

So in one-dimensional systems --

更には４次元のシステムもあります

this is a project called the self-folding proteins.

１次元のシステムでは —

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

自己折り畳みタンパク質という プロジェクトで

in this case it's the crambin protein --

タンパク質の立体構造を 再現するというアイデアです

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

ここではクラムビンという タンパク質を用いました —

and you break that down into a series of components.

主鎖を対象とし — そのため架橋結合や 周囲との相互作用はありません —

And then we embed elastic.

それを いくつかの部分に分け

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

中に伸縮素材を組み込みます

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

これを空中に投げ上げ キャッチすると

And this gives us a tangible model

タンパク質のとても複雑な立体構造が 完全に再現されています

of the three-dimensional protein and how it folds

これによりタンパク質の立体構造を

and all of the intricacies of the geometry.

実体としてモデル化し 折りたたみの原理や

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

幾何学的複雑性を理解することができます

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

つまりタンパク質を直感的な物理モデルとして 研究することができるのです

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

現在それを２次元の システムに拡張中です

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

平たいシートに自己折り畳みをさせ 立体構造をつくらせるのです

with Autodesk and Arthur Olson

３次元に関しては 昨年TEDGlobalでお見せした

where we looked at autonomous parts --

Autodesk社と アーサー・オルソンと 共同で研究した

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

自律的なパーツがあります

And we built 500 of these glass beakers.

バラバラなパーツが 勝手にくっつくのです

They had different molecular structures inside

このようなガラスビーカーを 500個製作しました

and different colors that could be mixed and matched.

中にはそれぞれ異なる 分子構造が入っていて

And we gave them away to all the TEDsters.

それぞれ色のものを 組み合わせる事ができます

And so these became intuitive models

これらをTEDsterの皆さんに 進呈しました

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

人間スケールでの分子自己組織化が

This is the polio virus.

どのように行われるかを理解するための 直感的なモデルとなりました

You shake it hard and it breaks apart.

これはポリオウィルスです

And then you shake it randomly

強く振るとバラバラになりますが

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

ランダムに振ると

And this is demonstrating that through random energy,

エラーを訂正しながら 自動的に構造を形作り始めます

we can build non-random shapes.

これは不規則なエネルギーを与えることにより

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

規則的な形を作れることを示しています

Last year at TED Long Beach,

更には ずっと大きなスケールで それができることも示されました

we built an installation that builds installations.

昨年のTED Long Beachで

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

私たちは展示品を作る展示品を作りました

So we built a large rotating chamber,

家具スケールの物体を 自己組織化できるか試したわけです

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

そこで私たちは 回転式の大きな立体をつくり

adding energy to the system

来る人に様々な速度で回してもらい

and getting an intuitive understanding of how self-assembly works

システムにエネルギーを与え

and how we could use this

自己組織化がどう機能し

as a macroscale construction or manufacturing technique for products.

マクロスケールの建築や

So remember, I said 4D.

製品の製造技術として どう使えるか 直感的な理解が得られました

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

私は先程４Dと言いましたね

which is a collaboration with Stratasys,

新たなプロジェクトを 今日初めて公開します

and it's called 4D printing.

Stratasys社との共同プロジェクトで

The idea behind 4D printing

４Dプリンティングと言います

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

４Dプリンティングの背景にあるアイデアは

so you can deposit multiple materials --

複数の素材でつくられた３Dプリントに —

and you add a new capability,

つまり複数の素材を使えるということです —

which is transformation,

新たな能力を与えるというものです

that right off the bed,

その能力とは変形能力であり

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

パーツが立ちどころに

And this is like robotics without wires or motors.

自力で ある形から別の形に 直接変形できるようになるのです

So you completely print this part,

ワイヤーやモーターの無い ロボット工学のようなものです

and it can transform into something else.

パーツをプリントしさえすれば

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

別のものに変形します

And this allows us to simulate this self-assembly behavior

Autodesk社とも協力し Project Cyborgという ソフトウェアの開発も手がけました

and try to optimize which parts are folding when.

これにより 自己組織化の挙動を シミュレートし

But most importantly, we can use this same software

どの部分がいつ折り畳まれるか 最適化する事が出来ます

for the design of nanoscale self-assembly systems

しかし最も重要なのは 単一のソフトウェアで

and human scale self-assembly systems.

ナノスケールでも ヒトスケールでも

These are parts being printed with multi-material properties.

自己組織化システムを デザインすることができることです

Here's the first demonstration.

このパーツは複数の素材で プリントされていますが

A single strand dipped in water

１つ目のデモをお見せしましょう

that completely self-folds on its own

このひも状のものを水に入れると

into the letters M I T.

これが勝手に折り畳まれ

I'm biased.

M I Tという文字になります

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

バイアスがかった人間ですので

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

もうひとつ 大きなタンクに浸されたひも状の物体が

So no human interaction.

３次元構造である立方体に 自力で折り畳まれるところです

And we think this is the first time

人間は全く介在していません

that a program and transformation

プログラムや変形能力が

has been embedded directly into the materials themselves.

素材に直接搭載されるのは

And it also might just be the manufacturing technique

おそらくこれが初めてでしょう

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

また将来的には より適応性の高いインフラを

So I know you're probably thinking,

生産するための工業技術と なり得るかもしれません

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

きっとこう思いますよね

So I've started a lab at MIT,

おぉ こりゃ良い でもこれをどう使えば 環境に適合させられるんだ？ と

and it's called the Self-Assembly Lab.

そこで私はMITで研究室を設立し

And we're dedicated to trying to develop programmable materials

自己組織化研究室と名付けました

for the built environment.

人工環境向けの プログラム可能な 素材の開発をしています

And we think there's a few key sectors

人工環境向けの プログラム可能な 素材の開発をしています

that have fairly near-term applications.

いくつかの重点領域では

One of those is in extreme environments.

近いうちに実用化できると思います

These are scenarios where it's difficult to build,

その中の１つは極限条件下での利用です

our current construction techniques don't work,

組み立てが困難な環境下では

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

現行の建設技術は役に立ちません

And space is a great example of that.

大き過ぎたり 危険過ぎたり 高価過ぎたり 部品が多過ぎたりするからです

We're trying to design new scenarios for space

宇宙が良い例です

that have fully reconfigurable and self-assembly structures

私たちは 宇宙用に

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

環境に応じて機能システムを 変えることのできる

Let's go back to infrastructure.

変形・自己組織化可能な構造を デザインしているところです

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

インフラの話に戻りましょう

And we're developing a new paradigm for piping.

私たちはボストン郊外のGeosyntecという 企業と共同研究をしており

Imagine if water pipes could expand or contract

パイプ技術にパラダイムシフトを 起こそうとしています

to change capacity or change flow rate,

水道管が容積や流率を 変更できるよう 伸縮可能だったり

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

水自体を動かせるよう 蠕動(ぜんどう)のように うねりを起こせたらどうでしょう

So this isn't expensive pumps or valves.

水自体を動かせるよう 蠕動(ぜんどう)のように うねりを起こせたらどうでしょう

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

これは 高価なポンプやバルブではありません

So I want to remind you today

プログラム可能かつ適応性のあるパイプです

of the harsh realities of assembly in our world.

今日皆さんにお伝えしたいのは

These are complex things built with complex parts

私たちの世界では組み立て作業は 現実的には厳しいということです

that come together in complex ways.

複雑なものが 複雑なパーツから

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

複雑な方法でつくられています

to join us in reinventing and reimagining the world,

そのため どのような産業の人であれ

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

私たちと共に世界を再発明し すっかり変えてみませんか

so that we can go from a world like this

ナノスケールからヒトスケールまで ものの作られ方が変わると

to a world that's more like this.

このような世界から

Thank you.

このような世界へと昇華できるのです

(Applause)

ありがとうございました