革命似乎已经到来。我们迟迟没有看到它的到来。就像河流湍急的下游，平静的水面掩盖了下面的力量。

克雷格·文特尔最近宣布，他的团队在合成基因组学设计并培育了一种全新类型的细菌细胞(世界上第一种人工生命形式)改变了这一现状。这次革命将在电视上播出，使合成生物学成为我们文化意识中永久的一部分。

对我们社会的影响是巨大的，伦理和实践方面的考虑是无数的。这让我开始思考我们的人造世界，以及合成生物学的发展轨迹会引向何方。在未来，我们是否能够种植一个活的建筑，以及会产生什么相关的形式?我认为答案在于对几个新兴趋势的追踪。我也相信，未来的大厦必然会从这些趋势的交织中发展出来。

那么，在我看来，最明显的趋势是什么呢?参数化建模、3D打印、组织工程、纳米技术、合成生物学、自组织制造、人工智能、人工光合作用、群体机器人、自我复制机器、自我愈合材料、可编程物质、热力学和系统理论。所有这些单独的领域都有很大的应用潜力。我感兴趣的是它们如何在建筑世界中交叉，以及这种交叉如何导致指数级创新。

首先，让我明确一下我们没有讨论什么。我们不是在说训练树枝在它们周围生长成墙，或者用蘑菇的菌丝做砖，或者用藻类来清理废物。这些都是有趣的(和有价值的)生物利用的例子，可能在一个成熟建筑的开发中发挥作用，但不符合我对仿生设计的定义。这是一种将生物学原理转化为操作技术方法和材料来解决特定功能问题的方法。

一个活的建筑可能是这些仿生设计愿望的最终表达，但在真正的仿生建筑建成之前，我们还有很长的路要走。从统计学上讲，我肯定对所有这些预测都是错的，但或许这还不属于投机思维的范畴。这是我的“生物梦想机器”，由一些重要的原则组织。

自然形成形状:生长的东西在需要的地方和时间制造他们需要的东西，在我们理想的建筑中也是如此。基于算法或参数的建模现在允许设计师为建筑物创建有机的计划，并测试创建这些形状的压力。当这些强大的工具被用于功能、强度和耐用性的利益，由此产生的美丽将是真正的仿生。诺曼•福斯特爵士(Sir Norman Foster)设计的大英博物馆(British Museum)大庭院屋顶就是一个很好的例子。在未来，也要寻找能够适应增长的建筑。设计师们，不会有最后的演练。另一种看待它的方式是，我们将制造一种可以使它们自己永存的机制，而不是静态的建筑。从字面上看，第四个维度将是一个增长机会，而且，就像本质上一样，它将由及时信息驱动。

自下而上的建设:3D打印、组织工程和纳米技术似乎已经准备好进入其他领域，而建筑就是其中之一。使用喷墨打印机中的机制打印大型对象已经由Enrico Dini演示过了维形状轮廓塑造建筑的技术正在被开发教授Behrokh Khoshnevis南加州大学的教授。这种技术是可扩展的，组喜欢ACASA孵化,奇点大学，倡导将其用于世界发展中国家和受灾地区。据估计，这种由大型计算机控制的混凝土喷射机可以在一天内建造一座1000平方英尺的房子。

在我的生物梦想机器中，铺设或移除材料层将在建筑服务期间成为可能，而不仅仅是在建造阶段。这种增值能力将被整合到结构中。通过传感器网络，它将为建筑增加一个基本的生物特征:保持体内平衡的能力。

这种能力将不限于数量，而是包括特性的选择。例如，框架材料可以通过功能分级来获得最佳的抗应力能力，但它也可以在材料单位水平上进行功能分级，就像长肌肉组织与骨骼不同一样。即使是一个简单的直径或长度变化的单位将使许多新的设计和工程选择。

复杂结构的简单组件:在这个美好的新世界里，标准化将被赋予新的意义，尤其是如果分子操作的步伐继续下去的话。当以碳为基础的分子生产的材料代码与一个可靠的传递系统相结合时，可以想象，建造者将能够调出必要的化学公式和模板来创建他们想要的任何材料。同样，这些对象也可以很容易地返回到它们的基本元素中，以制造其他需要的东西。我相信，制造业将引领这场革命。

这种能力还将通过替代信息和时间，为密集的、投机性的建设提供一种节能的替代方案。例如，为什么不在两年内为建筑设计一个新的模块，使用从建筑运行中回收的材料，以一种典型的缓慢自然的方式自组织，这是不适合传统建筑的。当你把在组织工程和纳米技术中学习到的先进材料结合起来(我将在后面写)，就不难想象会有更多的“活的”建筑。

自组织:在成本的推动下，制造业也很可能引领这场革命，从中吸取的教训最终将应用于建筑行业和建筑维护。通过电荷校准组件，锁和钥匙部件的随机混合，以及许多其他目前正在实验室研究的技术，都将在构建和维护的新范例中发挥作用。这些技术中的大多数将在宏观以下的范围内发生。建筑师和工程师将不得不遵循，我的建议是现在就开始行动。

免费上网:在我们的物理世界中，生物体不断进化，优化热力学路径，利用梯度中可用的劳力或自由能。每一次我们的结构搭上存在于其环境中的温差、湿度、光、热或电荷的便车，我们就会走在前面。

历史上，人类在这方面一直很聪明，但现在我们的工具更先进，我们的需求也更大。理解这些自然的基本力量将是任何设计师寻求创新的关键。在我们未来的生物梦想机器中，薄膜将打开和关闭，支柱将收缩和膨胀，光线将根据材料中嵌入的信息及其对环境的反应而发光和变暗，我们将研究、理解和适应这种环境。

集成:正如我以前写过的，我们为了建造而把物质的东西组合在一起，但是大自然把它们整合在一起，在一个等级的尺度上把解决方案组合在一起。粗略地说，有两件事可以让我们真正地整合建筑技术:如上所述，一个普遍适用的建筑元素，以及一个足够复杂的信息系统来控制它。

这种集成将是一个引人注目的机会，它将需要系统如何操作的知识，特别是信息系统，因为它们在自然界中被展示。我们正在经历一场信息系统建设的革命，但在我看来，随着忆阻器、神经学研究和信息网络理论的发展，我们目前的顺序反馈回路和分层、独立系统的概念可能会改变，因为它们会影响我们在人工智能方面的能力。

总之，无论我的bio-dream机器的最终形式是什么，它都将具有以下属性:

• 它的形式将遵循功能和化学和物理的力量，通过一个等级的规模。
• 它复杂的结构将由相对较少的基本组件构成。所有组成部分将以多种方式进行修改、拆卸和聚合。
• 特殊的结构将具有特殊的功能，这将反映到材料单位水平。该建筑将从下往上使用配方建造，而不是蓝图。
• 建筑将有能力适应外部条件，无论是从预先编程的信息或响应机制。因此，它将有能力有效地维持自身的稳态，换句话说，在应对外部条件时维持稳定的内部条件。
• 这种内稳态将通过遵循条件(免费冲浪)或调节它们(信息驱动的反馈网络)来实现。材料和能源将通过这个开放的系统流动，并被整合到一个更大的网络的其他建筑和基础设施。材料和能量都将通过预编程信息或实时控制机制进行处理。
• 这种处理将由由基本组成部分组成的高度具体但可适应的子结构来进行，并由一个复杂的信息控制系统跨尺度地加以综合。

我刚刚描述过，任何读过这篇文章的生物专业的学生都知道，我的宠物猫罗西，或者任何其他生物，这就是我的观点。令人惊奇的是，技术正在建立能力来实现这些奇妙的能力。设计师只需要看看他们的办公桌之外。

Tom McKeag在加州艺术学院和加州大学伯克利分校教授仿生设计。他是公司的创始人和总裁BioDreamMachine这是一个非盈利的教育机构，为K12学校带来生物灵感的设计和科学教育。

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