• Monday May 27,2019

Kako do smrti - Dokaz gradova budućnosti

Anonim

Znanstvenici vjeruju da biotehnološki organizmi bi mogli stabilizirati grad formiranjem kolonija oko svoje vodene logičke, propadljive infrastrukture.

Christian Kerrigan

Gradovi nisu statični predmeti koje treba bojati ili diviti, nego su umjesto živi proces koji se stanovnici mijenjaju cijelo vrijeme. S obzirom na to koliko će veći i češći gradovi vjerojatno postati tijekom sljedećeg stoljeća, morat ćemo ih još više promijeniti.

Upotrebom prediktivnih modela iz inženjeringa i javnog zdravstva, dizajneri planiraju sigurnije, zdravije gradove koji bi nam omogućili preživljavanje prirodnih katastrofa, pandemija, pa čak i ozljeda zračenja koja nas tjera pod zemljom.

No, postoji još radikalniji način na koji ćemo transformirati naše gradove. Tijekom sljedeća dva stoljeća vjerojatno ćemo urbane prostore pretvoriti u biološke organizme. Time ćemo se spremiti spriječiti dvije najveće prijetnje ljudskom životu: izgladnjivanje i uništavanje okoliša.

Na kraju bi biološka preobrazba mogla rezultirati gradovima za razliku od onih koji su postojali prije. Biološki bi grad mogao osigurati hranu i energetsku sigurnost već tisućljećima koja dolaze.

Bioinženjeri pokušavaju oponašati prirodu, a zatim ih poboljšati: Bakterije uzgojene na rešetki mogu biti potencijalni građevinski materijal.

David Benjamin

Razvijajte živi grad

Gradovi bi mogli postati biološki entiteti, zidovi obješeni s zavjesama alga koje sjaju noću i izdvajaju ugljik, a podovi su izrađeni od ušivenog staničnog materijala koji jača poput kostiju dok hodamo na njemu.

Njujorški arhitekt David Benjamin dio je nove generacije urbanističkih dizajnera koji surađuju s biolozima za stvaranje građevinskih materijala budućnosti. Upoznao sam ga u Studio-X, ogranak Columbia postdiplomskog fakulteta arhitekture, planiranja i očuvanja. Studio se nalazi u golim kostima, bijelim radnim prostorom ispod Greenwich Villagea.

Učenici su se usredotočili na monitore s trodimenzionalnim prikazom zgrada, ili nacrtali tablice za izradu između stupova cementa. Izgledalo je kao mjesto koje bi u 50 godina moglo izniknuti sloj trave - ili nešto čudnije od toga - sa svojih zidova.

Benjamin opisuje pomak na biološke gradove koristeći brze i precizne geste koje me podsjećaju na neku olovku na crtežu. "Moglo bi izgledati kako sada izgleda", priznao je. "Grad bi mogao biti izrađen od bioplastike umjesto nafte, ali to bi izgledalo vrlo slično. Stroj za izradu bioplastika i drugih materijala iz genetski modificiranih organizama bi postojao u tvornicama onako kako danas rade za izradu lijekova i biogoriva. "

Tako će plastični elementi oko prozora biti proizvedeni od modificiranih bakterija, a ne fosilnih goriva, ali kao stanovnici grada nećete primijetiti malu razliku. Benjamin i skupina drugih arhitekata i biologa surađivali su s Autodeskom, tvrtkom koja čini popularni AutoCAD softver mnogi arhitekti koriste za dizajniranje 3-D zgrada, za stvaranje BioCAD-a, modela AutoCAD-a za biološke projekte.

Izvlačivši svoj laptop, Benjamin mi je pokazao demonstraciju sučelja biološkog dizajna. Dizajner može odabrati biološke materijale s različitim svojstvima, poput fleksibilnosti ili snage. Odabirom onih, dizajner usmjerava program stvaranja struktura koje izgledaju poput mramornog kolača, raznobojnog kovitlaca tvari ujedinjene u jedan materijal koji daje na pravim mjestima i ostaje stabilan u drugima.

S vremenom će ti živi gradovi početi izgledati drugačije. Oni će biti transformirani sintetskom biologijom, mladim poljem inženjeringa koji gradi građevinske materijale iz DNK i stanica umjesto više tradicionalnih bioloških materijala, poput stabala.

Benjamin opisao nedavni proizvod sintetičke biologije pod nazivom BacillaFilla, koju je stvorila skupina studenata u Engleskoj. Učenici su osmislili zajednički niz bakterija da istiskuju kombinaciju ljepila i kalcija kada se stave u dodir s betonom. Bakterijske gume nanosile su na pukotine u betonu, a s vremenom su napunili pukotine u potpunosti i umrli, ostavljajući iza sebe vlaknastu, jaku tvar koja ima istu snagu kao i beton.

Studenti su BacillaFilla opisali kao prvi korak prema "betonu za samoizlječenje", a njihovi napori samo su jedan od mnogih stvoriti biološke tvari koje bi mogle izliječiti brodske trupove, metalne trake i još mnogo toga. Iako je još u razvojnoj fazi, ti će materijali biti komercijalno dostupni u sljedećem desetljeću.

Ekstrapolacijom iz ovog razvoja u sintetičkoj biologiji, Benjamin je mislio: "Možda biste mogli programirati sjeme koje će rasti u kuću. Ili bi možda gradovi bili toliko u skladu s ekosustavima da će s vremenom rasti, a zatim i vremenom propadati. "

Sintetička biologija također može pomoći riješiti jedan od najvećih problema s novim zgradama, što je gubitak vode. Arhitekti mogu dizajnirati zgradu koja je polupropusna, s membranama koje omogućuju cirkulaciju zraka i vode u različitim vremenima. Jednostavno je zamisliti budućeg arhitekta koji bi tako stvorio takvu stvar s BioCAD-om, sa zakrpama propusnih materijala koji su ugrađeni u tkaninu zidova. Voda se može pročistiti i koristiti, a zrak može postati dio prirodnog sustava za hlađenje ili grijanje.

Uznapredovala artičoka i 3-D tiskane xylem stanice mogla bi potaknuti nove strukturalne dizajne.

David Benjamin

Ova zgrada također može koristiti računalne mreže za praćenje njegove zajednice lokalnih zgrada kako bi se utvrdilo kada će prikupiti solarnu energiju i poslati ga na mrežu kako bi podijelili, kao i kada treba spustiti louvers kako bi stanovnici bili hladniji.

"Ponekad zamislim urbane pejzaže koji su integrirani u njihove ekosustave kombinacijom vegetacije i konstruiranog materijala", rekao je Benjamin. "Izgledaju gotovo poput ruševina u džungli, ali zapravo su potpuno funkcionalni, okupirani gradovi".

Benjaminove vizije budućeg kraja gdje započinje njegov kolega kreativna biologija Rachel Armstrong. Armstrong, dizajner sa sjedištem u Londonu, otvoren je zagovornik onoga što naziva "živim gradom" ili gradskim strukturama koje mi je rekla da ćemo stvoriti na isti način na koji kuhamo ili vrtimo.

Susreli smo se u kafiću u srcu Londona, s pogledom na prometnu ulicu pokraj Tottenham Court Road, i gotovo odmah Armstrong je zamislio kako će obnoviti grad oko nas.

"Imat ćete površine koje će se spuštati zgrade poput glazura. Čudne, obojene panele sjajaju se kroz prozore noću i imat ćete bioluminescentne ulične svjetiljke. Mostovi će se zasvijetliti kada krenemo na njih. "Zastala je, ali je nastavila gledati van, duboko u misli. "Mi ćemo zadržati kosti zgrade čelika i betona, ali premjestiti one prostore s sve više bioloških fasada. Neki će biti porozni i privlače vodu; drugi će obraditi ljudski otpad. Plijesan neće biti nešto što očistite od površine, ali će biti nešto što vam je vrt. "

Vizija Armstronga zvuči poput znanstvene fantastike, ali ona samo opisuje što će sutrašnji sustavi za filtriranje zraka i vode izgledati. Umjesto punjenja naših zidova s ​​hrđavim cijevima i kanalima, mi ćemo swathe naše zgrade u projektirana bakterija i plijesni za obradu našeg otpada, generirati energiju, pa čak i očistiti našu vodu.

Armstrong je fasciniran bakterijama i plijesnima, koje ona i drugi dizajneri biologije sintetike smatraju građevnim blokovima budućih gradova. "Puni smo mikroba", čvrsto je tvrdila. "Možda, umjesto da koristimo otrove okoliša kako bismo stvorili zdraviji okoliš, trebali bismo koristiti probiotike."

Glomazne bakterije mogu živjeti u našim stropovima, osvjetljavajući se kad sunce zađe. Ostale bi bakterije mogle pročistiti zrak, ispirući ugljik. Svaki budući urbani dom opremljen bioreaktorima alga za gorivo i hranu.

Takva budućnost može biti bliža nego što mislite. Nedavno je Armstrong radio s grupom biologa i dizajnera koji se nadaju da će koristiti eksperimentalne protocele - u osnovi, nekoliko kemikalija zamotanih u membranu - u projektu koji bi spriječio Veneciju da potone u vodu. Grad je sagrađen na močvarnoj šumi, a voda periodički mjehuriće, trulje infrastrukture tijekom vremena.

Protoceli su polibiološki i mogu se dizajnirati za obavljanje vrlo jednostavnih kemijskih procesa. U Veneciji inženjeri bi ispustili protokole u vodu. Dizajniran da preferira tamu, protocit će krenuti prema trulim pilinama pod gradskim stanovima. Jednom pričvršćene na drvo, protoceli bi polako prolazili kroz kemijsku transformaciju, pretvarajući fleksibilne membrane u kalcijeve ljuske.

S vremenom bi ove ljuske bile jezgra novog umjetnog grebena. Budući da su biljni i životinjski svijet otkrili naslage kalcija, stvorio bi se prirodni greben, a mutne temelje grada postale bi stabilan ekosustav. Armstrong i njezina grupa već su u laboratoriju uspjeli stvoriti malu verziju reptokitnog grebena i oni se kreću na pokuse u kontroliranim prirodnim područjima.

Ako se naši gradovi razvijaju kao biološki organizmi i ekosustavi, to bi moglo promijeniti način na koji se zajednice formiraju unutar svojih zidova. "Možemo početi doživjeti grad kao nešto što moramo voditi brigu o načinu na koji se brinemo za naše tijelo", predlaže Armstrong.

U biološkom gradu, koristeći toksičnu kemikaliju u vašoj kuhinji može prouzročiti smrt vaših alganskih svjetiljki. "Pobrinut ćemo se za grad jer dublje osjećamo njegove ozljede." Moguće je da to može stvoriti osjećaj kolektivne odgovornosti za naše zgrade i načine. Susjedi bi zajedno skligli svoje zgrade, trgovali receptima za proizvodnju goriva na način na koji ljudi danas trgovaju receptima za kolače za odmor.

Naravno, nemoguće je predvidjeti što će posljedice biti za ljude u gradovima čije su zgrade bile polužive. Armstrong je spreman priznati da su joj ideje utopijske, i to je točka. "Trebate nešto za ciljanje", rekla je s osmijehom.

Farma s neboderima na bazi solarnog napajanja - kao što je ova izvođačica s vertikalne farme tvrtke Dickson Despommier - mogla bi hraniti naše rastuće gradove budućnosti.

Blake Kurasek

Feed gladni grad

U svojoj knjizi The Vertical Farm, profesor Dickson Despommier iz Columbiaove ekološke zdravstvene ustanove tvrdi da se gradovi budućnosti mogu hraniti stvaranjem farme unutar ogromnih nebodera staklenih zidova gdje je svaki kat solarni staklenik. Sva voda u tim poljoprivrednim neboderima bi se reciklirala, a same strukture bile bi oblikovane da budu ugljika neutralne.

Dok kritičari postavljaju pitanje hoće li biti moguće topline, moći, svjetlosti i skloni farme nebodera bez gubitka energije, Despommierov eksperiment misao je dobar. Trebat će nam načine kako proizvesti ogromne količine hrane u gradovima, često u zatvorenom prostoru, i pokušavajući shvatiti kako to radimo u neboderu - ili u podzemnoj špilji - to je korak u pravom smjeru,

Naše buduće građevine također mogu nicati vrtove izvana. Popularan način transformacije gradova u Njemačkoj je izgradnja zelenih krovova, koji su u osnovi posebni sustavi dizajnirani za pretvaranje krovova u vrtove.

To nije stvar samo da skuplja prljavštinu i baca sjeme na nju. Zeleni krovovi su složeni sustav slojeva koji su dizajnirani za zaštitu krova, apsorbiraju vodu i drže tlo na mjestu. Neke studije su pokazale da zeleni krovovi pomažu smanjiti troškove energije čime domovi održavaju hladnijim tijekom ljetnih mjeseci. One također smanjuju otjecanje oluje, što je ogromno pitanje u gradovima.

Budući da su većina gradova prekrivena neraspadljivim, neapsorbirajućim površinama, sve mrlje, toksini i smeće u gradu ispiru kišom tijekom oluja - i ispiru se u obližnje vodene putove, farme i oceane. Imajući krov koji može apsorbirati kišnicu ima ogromnu količinu dobra za lokalno okruženje i smanjuje troškove vezane za pročišćavanje i liječenje.

Dovođenje prirodnih okoliša u gradove nije samo hranjenje. To je također o shvaćanju kako upravljati potrošnjom energije pomoću trikova posuđenih iz prirode, poput rastućih biljaka na našim krovovima, što može smanjiti troškove energije tijekom ljeta. Prirodni ekosustavi znatno štede energiju.

Lokalne i državne mreže nadzora javnog zdravstva prate flutkaste simptome i često su prvi koji vide epidemije s pandemijskim potencijalom.

Lloyd Fox / Baltimore Sunce

Osigurajte zdrav grad

Premda su Centri za kontrolu i prevenciju bolesti (CDC) i Svjetska zdravstvena organizacija organizacije koje prvi mislimo na pandemiju, najveća imovina u svakoj nadzornoj mreži uvijek će biti vaš lokalni zdravstveni odjel, gdje znakovi izbijanja će biti registrirani na prvom mjestu.

David Blythe upravlja zdravstvenim nadzorom za Maryland Public Health Department, koji koordinira s desecima regionalnih zdravstvenih odjela kako bi se pratilo ono što se naziva "fluličkim simptomima". Blythe je rekao da je jedan od glavnih načina na koje CDC prati potencijalne epidemije mreža ILINet ( za program nadziranja bolesti poput gripu), volonterski napor gdje lokalni liječnici, medicinske sestre i drugi zdravstveni radnici izvješćuju o infekcijskim, fluličnim simptomima koje vide u bolesnika.

To je ključ da oni prijavljuju simptome, a ne pokušavaju dijagnosticirati ono što vide, jer je jedna od glavnih stvari koje je ILINet osmišljen za ulov, novi, smrtonosni soja gripe. Ako se to dogodi, zbirka simptoma možda ne odgovara niti jednoj poznatoj bolesti. Svaki tjedan analitičari s ILINetom poražu podatke, tražeći sumnjive obrasce.

Ono što je ključno ovdje jest da se ovo zdravstveno nadgledanje događa na gradskoj osnovi. Kada sljedeća velika pandemija počne piva, gradski zdravstveni radnici to će primijetiti mnogo prije nego što domaće i međunarodne agencije rade.

Da bi nadopunio rad ILINet-a, Maryland također ima mrežu volonterskih laboratorija koji šalju uzorke sojeva gripe koji su prikupljeni u odjelu državnog zdravstva za testiranje na redovnoj osnovi. "Ovo je laboratorij koji je samo dizajniran za nadzor", rekao je Blythe. "Možemo provesti testiranje koja nam govori da li je to AH3 ili N1, a možemo odrediti je li to pandemijsko naprezanje".

Podzemni gradski centri budućnosti mogli bi integrirati prirodnu svjetlost i vodu koja teče kako bi simulirala površinsko življenje, kao u ovom izvođenju umjetnika.

Andrew Kudless / Matsys Dizajn

Graditi podzemni grad

Ako ćemo preživjeti nuklearni rat, štrajk meteora ili događaj zračenja, nema sumnje da ćemo morati živjeti pod zemljom mjesecima ili čak godinama kako se planeta oporavi. Dobra vijest je da 3 stopa zaprljane prljavštine nad glavom može značajno smanjiti intenzitet zračenja, a sloj cementa može pružiti još veću sigurnost.

Imamo inženjersku sposobnost stvaranja gradova koji su zaštićeni zračenjem ići pod zemljom. Pitanje je kako ćemo tamo živjeti.

Sveučilišni profesor graditeljstva Concordia John Zacharias proučavao je nekoliko podzemnih gradova, osobito u Japanu i Kini, i rekao mi da je najveći izazov psihološki. Studije o ljudima koji rade cijeli dan u podzemnom prostoru bez ikakvog pristupa izvana pokazuju razinu podizanja stresa.

"Nije dramatično, ali je mjerljivo", rekao je. "Spuštanje duboko je također nešto što ljudi ne vole." Nova linija linija Oedo u Tokiju je 180 stopa ispod površine, a Zacharias je rekao da ljudi to izbjegavaju u korist prenapučene linije koju je trebalo ublažiti.

U Finskoj i Švedskoj, gdje su podzemne zgrade zajedničke, studije su pokazale da su ljudi poremećeni procesom spuštanja na Zemlju i da se žale na monotoniju u podzemnim zgradama.

Rješenje, tvrde da su građevinski inženjeri John Carmody i Raymond Sterling u svom podzemnom inženjeru omnibus, Underground Space Design, osigurali da podzemni prostori "potiču, raznovrsna okruženja" daju dojam prostranosti i dnevnog svjetla.

U idealnom slučaju, različita područja grada trebala bi dramatično drugačiji dizajn dati osjećaj susjedstva i znamenitosti koje koristimo iznad zemlje da bismo shvatili gdje se nalazimo. Privatnost će također biti premium u prostorima poput ovih gdje se ljudi osjećaju skriveno.

Dok pretvaramo naše tunele u naše domove, želimo se sjetiti stvaranja mjesta da budu sami, kao i golemih prostorija visokih stropa koji će nas osjećati kao da smo vani, čak i ako nismo,

To je masivni klip, nasuprot betonskog stupca na Laboratoriju Simulator laboratorija UC Berkeleya.

Peg Skorpinski

Inženjer unshakable City

Upoznao sam građevinskog inženjera UC Berkeleya Shakhzoda Takhirova u trokatnom skladištu koji je dom laboratoriju za simulaciju potresa. Smješten u gradu Richmondu u Kaliforniji, laboratorij se lako prepoznaje zbog blizine hrpe razbijenih drvenih greda, upletenih nosača i divovskih napuknutih stupova betona.

Ali ovo nije bilo junkyard. Dok sam lutala kroz ruševinu, primijetio sam da su svaki pukotina i pauza pažljivo označeni mjerenjima u stalnom markeru.

Instrumenti uništavanja koji su stvorili ove hrpe zauzimaju većinu laboratorija. Nalazivši se preko moje glave dok sam ušao, bio je čelični klip od 65 stopa koji može isporučiti do 4 milijuna funti kompresije bez obzira na strukturu ili materijal koji je dovoljno nesretan da ga može držati.

Iza mega-klipa sam mogao vidjeti glavni eksperiment tog dana. Laboratorijski tehničari su izgradili okvir za životnu veličinu za jednokatnu zgradu usred prostorije veličine skladišta. Pričvršćeni na okvir bili su ogromni, hidraulični motori: aktuatori koji su izgledali pomalo poput raščlanjenih robotskih oružja, pričvršćeni između zgrade i jakog betonskog zida i pod kontrolom istraživača u sobi s računalima.

Pritiskom na gumb, inženjeri bi mogli isporučiti male i precizne potrese u zgradu - ili velike kostiju. Senzori na strukturi mogli su mjeriti svaku deformaciju i protresati se kroz nju.

Takhirovovi kolege i studenti koristili su svoje divovske aktuatore kako bi oponašali kako će snage potresa uzrokovati deformaciju zgrade, ali su to činile usporeno. Nije bilo nasilnog pokreta kojeg biste vidjeli u potresu, ali ti roboti su nosili istu silu kao i potres.

"To činimo kako bismo mogli pogledati svaki korak", rekao je Takhirov. Istraživači također mogu stvoriti "hibridnu simulaciju" koja kombinira matematički model zgrade s fizičkim objektom u laboratoriju. Eksperiment koji sam promatrao s jednosatnom zgradom pokazao se kao model dvokatne zgrade - druga priča postojala je samo u softveru.

Znamo dovoljno o tehnološkom potresu u ovom trenutku, da možemo zapravo izvesti kako se druga priča može ponašati na temelju onoga što prva priča čini kad polako drobljeni divovski motori. Hibridne simulacije olakšavaju inženjerima izračunavanje načina na koji gradske zgrade mogu reagirati u potresu, čak i ako ne mogu izgraditi cijelu zgradu od 50 kata i kretati se.

Izvadak iz SCATTER, ADAPT, I ZAPAMTITE: Kako će ljudi preživjeti masovno izumiranje Annalee Newitz. Copyright © 2013 by Annalee Newitz. Objavio je ugovor s Doubleday, otisak Knopf Doubleday Publishing Group, podjela Random House, Inc. i Penguin Group (Kanada), podjela tvrtke Pearson Canada, Inc.

[Ovaj članak izvorno se pojavio u tisku kao "Kako do smrti dokazati grad".]


Zanimljivi Članci

Još jedna velika sunčeva svjetlost

Još jedna velika sunčeva svjetlost

U 03:48 UT 9. kolovoza (ranije danas, dok pišem ovo) Sunce je izbile još jedan bljesak, najveći dio tog ciklusa do sada. Vidio je orbitirajući solarni dinamički opservatorij: [Kliknite na ensolarnate.] Ova slika pokazuje Sunce u krajnjem ultraljubičastom zraku; Sunčeve pjege su svijetle na ovoj valnoj duljini, a bljesak je prilično očigledan! Došlo j

Živjeli rođaci Ötzi the Iceman mumija pronađeni u Austriji

Živjeli rođaci Ötzi the Iceman mumija pronađeni u Austriji

Iako je Ötzi Iceman umrla 5.300 godina, njegovo se naslijeđe još uvijek udaljava u novoosnovanim živućim rođacima. Istraživači su otkrili članove obitelji provođenjem DNK testova na krvi doniranoj od strane 3.700 ljudi u zapadnoj Austriji, nedaleko od Alpa, gdje je Ötzi pronađen kako se topi iz ledenjaka 1991. godine. Re

Ako postoji život na Marsu, kako bismo ga trebali postupati?

Ako postoji život na Marsu, kako bismo ga trebali postupati?

NASA-in glavni znanstvenik nedavno je najavio da ". imat ćemo snažne naznake života izvan Zemlje u roku od deset godina, i mislim da ćemo imati konačne dokaze u roku od 20 do 30 godina. "Takvo bi otkriće bilo jasno kao jedno od najvažnijih u ljudskom povijesti i odmah otvoriti niz složenih društvenih i moralnih pitanja. Jedna o

Koristeći Sunčevu svjetlost kako bi napravio protupožarni gorivo i zraku koji se može disati

Koristeći Sunčevu svjetlost kako bi napravio protupožarni gorivo i zraku koji se može disati

Prostorstvo je poput backpackinga. Ako ne možete utopiti zalihe poput hrane i vode na putu, koliko je moguće putovati ograničeno je koliko možete nositi. I u svemiru morate brinuti o tome da imate dovoljno goriva za vašu letjelicu i zrak koji vam može disati za vašu posadu. To je razlog zašto neki istraživači gledaju na tehnologiju koju nazivaju umjetnom fotosintezom - način iskorištavanja svjetla Sunca da stvori gorivo i zrak koji može prozračiti duže poslove. Taj bi sustav

EPO: Doping droga čini neželjeni povratak na bicikl

EPO: Doping droga čini neželjeni povratak na bicikl

Nakon godina odbijanja, Floyd Landis - biciklist koji je bio oslobođen od svojeg pobjedničkog naslova na Tour de France 2006. godine nakon što nije proveo test na droge - priznao je prošlog tjedna da je uzeo lijekove koji pojačavaju performanse. I njegovo priznanje izaziva promjenu, dijelom zbog toga što je također povezao bivšeg suigrača Lancea Armstronga, sedam puta pobjednika Tour de Francea (Armstrong poriče optužbu), a djelomice zbog posebnih lijekova koji je preuzeo: G. Landis je

Čitanje svinjetine uma - na koži

Čitanje svinjetine uma - na koži

Šteta sipe koja pokušava igrati poker. Tamo gdje se ljudi mogu bljesnuti kada su neugodno ili bijeli kad se plaše, sefovi svoje misli na svojim kožama nose znatno doslovce. Naše promjene u boji uzrokuju ništa više od promjena u krvi koja teče točno ispod naše kože, i to je slaba oznaka onoga što su naše stvarne misli. Sulo, za ra