Тъй като учените правят гигантски крачки в роботиката, в природните строителни материали и новите методи на строителство, нашата градска архитектура може да придобие съвсем други очертания, които рязко ще се различават от неподвижните конструкции, с които сме свикнали.

Като сложни екосистеми градовете се сблъскват с огромния натиск да търсят оптимална ефективност с минимално въздействие върху окръжаващия ни свят с неговите ограничени ресурси. Докато архитектурата, градоустройството и устойчивостта се опитват да се справят с огромните нужди от средства и с отлива от градовете, има признаци, че едно по-дълбоко течение на биологията си пробива път в градската среда.

Има открития в такива сфери като допълнителното производството, синтетичната биология и роящата се роботика, подсказващи бъдещи сценарии, при които сградите ще бъдат проектирани с използването на хранилища от биологични шаблони и ще бъдат строени с биосинтетични материали,



способни да чувстват и да се приспособяват към условията



В самото строителство ще се използват бактериални принтери и рояци от механични сглобяеми устройства.

Голяма част от модерното строителство, на което сме свидетели, започва своя живот в софтуера CAD. Инженери от компанията Autodesk Research, работещи в лабораторията по био/нано/програмирана материя, създават инструменти за моделиране на микроскопичния свят. Проектът Cyborg («Киборг») помага на изследователите да имитират атомното и молекулярното взаимодействие, за да създадат платформи за програмирано проектиране. Наскоро Autodesk Research обедини усилията си с фирма Organovo, която проектира работни биопринтери, способни да създават живи тъкани. Такова партньорство разширява възможностите от молекулярно проектиране до създаването на биоматериали, което позволява да се създават бързо образци във всичко - от фармацевтиката до наномашините.

Проектът "Киборг" позволява да се проучва по-дълбоко биомимикрията чрез прецизна обработка на материята и веществата. Дейвид Бенджамин и колегите му от Лабораторията за жива архитектура към Колумбийския университет изучават начините за обединяване на биологията с архитектурата. Последната им работа изследва бактериалното производство - генетичната модификация на бактериите за създаването на трайни и здрави материали. Вглеждайки се в бъдещето, където ще се проектират колонии от бактерии за масово производство на нови материали, те виждат сгради, загърнати в безшевна и чувствителна биоелектронна опаковка.

Преминавайки от молекулярното принтиране към масовото производство, роботоконструкторът Енрико Дини е изготвил триизмерен принтер, който е достатъчно голям, за да принтира къщи от пясък. Сега Дини заедно с Европейската космическа агенция изследва как да отправи принтера си на Луната, за да може от лунната почва да се изгради обитаема база. И макар реализацията на тази идея засега да е далечна, забележителното е да се покаже как мисълта - и парите - я развиват до мащаба на триизмерното принтиране извън офиса.

Докато принтерите обединяват нови материали и създават по-големи неща, друг подход в строителството е



съсредоточен върху програмирането на груповата динамика



Както при коралите, пчелните кошери и термитните колонии, налице е ефектът, възникващ от координирането на голям брой прости фактори и средства към сложни цели. В Харвард се осъществява проектът Robobees, чиято цел е изучаването на микроскопичната роботика, безжична система от датчици и композитни съставки, позволяваща да се създадат роботи насекоми, които се държат като рояк пчели. Участниците в проекта виждат бъдеще, в което "управлявани и живи, подвижни роботи насекоми" ще бъдат използвани в селскостопанското производство, в спасителните операции и (разбира се) във военното разузнаване. Следвайки примера на термитите по изграждане на могили, проектът TERMES разработва роботизирана строителна система на роене. Колективът работи за създаването на взаимодействащи си роботи, които строят неща, по-големи от самите тях, и създават правила, лежащи в основата на появата на автономни разпръснати популации.

Майк Рубинщайн ръководи друга харвардска лаборатория - Kilobot, създаваща "икономична система от роботи, които могат да се катерят и да демонстрират колективни действия". Неговата лаборатория заедно с други учени като Нанси Линч от Масачузетския технологичен институт полага основите за създаването на асинхронни мрежи за разпределение и координация на множеството елементи и вещества, известни като рояща се роботизация.

Всички тези проекти съзряват в лабораториите на университети и компании, но напълно възможно е да има много други проекти, реализирани по целия свят в гаражи, работилници и други места от групи ентуасиасти. Всички те обединяват ефективността и опазването на природните системи чрез сближаването на биологията и изчислителните операции. Като се вглеждаме в нишките на химическия алгоритъм, производството на бактерии, роящата се роботика и като съпоставим всичко това с нашия ресурсен дефицит, с разрушаването на околната среда и безопасността за хората, ние може да разработваме



интригуващи сценарии за бъдещето



Ако изхождаме от сценария за линейно развитие, в следващото десетилетие ние ще наблюдаваме устойчив прогрес в молекулярното моделиране, водещ до пробиви в проектирането на бактерии, наносистеми, а също в хибридизацията на органични и неорганични материали. Развиващият се софтуер на алгоритмична химия и синтетична биология ще започне да се шаблонизира, което ще позволи по-добро сътрудничество между хранилищата от модели за биосинтетично проектиране. Триизмерните принтери ще се развиват, за да отговарят на производствените изискванията за обем и количество. Приложението на тези принтери в такива сфери като ремонта, ликвидирането на последиците от стихийни бедствия и дистанционните инженерни проекти ще даде тласък на по-нататъшното им развитие.

След десетина години границите между биологията и технологиите ще започнат да падат. На равнище атом наносистемите ще съединяват органичните и неорганичните структури, а биолозите ще започнат да проектират елементарни клетъчни компютри и бактериални принтери. На макроравнище роящите се роботи ще станат по-съвършени



с неотклонното навлизане на биофизиологията в тяхната механика



Тласък в напредъка им ще дадат леките сензорни датчици и правилата, които лежат в основата на самостоятелността и взаимодействието на различни системи и вещества.

Отвъд хоризонта този сценарий ще означава по-голямо свързване на биосистемите с компютърните разчети за развитието на градския живот. Бактериите ще бъдат проектирани така, че да въздействат върху конкретен материал - например върху остаряващия бетон. Те ще променят старите материали с бактериално лепило. Други бактерии ще изпълняват сходна функция чрез модернизирането на старите тръби и износените покритията на слънчевите батерии. В екосистемите ще бъдат задействани протоклетъчни компютри, които ще разпознават химическите свойства на материалите и ще ги предават в отдалечени панели. Вани с бактерии ще изпомпват горива, протеинови източници и вода. Архитектите на бъдещето ще започнат да моделират системи, чиито конструкции ще се вграждат в биошаблони, намирайки решение на ресурсната зависимост чрез планиране на екосистеми в имитационна окръжаваща среда. Техните конструкции ще използват отзивчиви метаматериали, за да придадат чувствителност и приспособимост на биометричните окачени фасади и за създаването на замазки и покрития, които ще се огъват и свиват, ще откриват и закриват пори в зависимост от състоянието на окръжаващата среда. Флотилии от роящи се строители ще сглобяват специално скеле, което ще направлява бактериите, специализирани в изграждането на каркасите на сградите, тяхната съдова система, а също на кожата, чрез която спомагателни рояци ще прокарват електрическите, водопроводните и други инсталации. Принтери ще започнат да бълват климатици, уреди, приспособления и мебелировка от приспособяващи се материали. Архитектурата ще загуби твърдостта и неподвижността си, ще стане по-мека, по-гъвкава и по-близка до това, което наблюдаваме в живота на растенията.

Тези скици са само предположение как нещата ще се развиват въз основа на сегашните тенденции. Но устойчивото сближаване на биологията и компютърните изчисления неизбежно ще насочва нашите ръце към по-близка връзка с природните системи. Точното проектиране на програмирани материали и на стабилна обкръжаваща среда за имитация, както и бързото създаване на прототипи ще доведат до възникването на напълно нови материали за изграждането на утрешния ден на света.