TED日本語 - スカイラー・ティビッツ : 島や海岸線を“成長”させる新しい方法


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TED日本語 - スカイラー・ティビッツ : 島や海岸線を“成長”させる新しい方法

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A new way to "grow" islands and coastlines


Skylar Tibbits






For nearly a decade, my collaborators and I at the Self-Assembly Lab have been working on material systems that transform themselves, assemble themselves and adapt to their environment. From our early work on 4D printing, where we printed objects, dipped them underwater, and they transform, to our active auxetics that respond to temperature and sunlight, to our more recent work on active textiles that respond to body temperature and change porosity, to our rapid liquid printing work where we print inflatable structures that morph based on air pressure and go from one shape to another, or our self-assembly work where we dip objects underwater, they respond to wave energy and assemble themselves into precise objects like furniture.

Or, at larger scales, using wind energy, we have meter-diameter weather balloons that assemble in the airspace above a construction site. For dangerous environments or harsh, extreme places where it's hard to get people or equipment, they can assemble in the airspace, and as the helium dies, they then come back to the ground, and you're left with a big space frame structure.

All of this research is about taking simple materials, activating them with forces in their environment -- gravity, wind, waves, temperature, sunlight -- and getting them to perform, getting them to transform, assemble, etc. How do we build smart things without complex electromechanical devices?

But more recently we were approached by a group in the Maldives, and they were interested in taking some of this research and ways of thinking and applying it to some of the challenges that they've faced in terms of climate change. And the first thing you do when you're approached by someone in the Maldives is say you want to go on a site visit.


It is amazing.

So we went there and I actually walked away with a really different perspective on the future of climate change. Because you would imagine, you know, the Maldives are sinking. They're screwed. What are they going to do? But I walked away thinking, they might be the model, the future model of the built environment, where they can adapt and be resilient rather than our fixed, man-made infrastructure.

But there's typically three main approaches to sea level rise and climate change. One of them is that we can do nothing and we can run away. And that's a pretty bad idea. As more than 40 percent of the world's population is living in coastal areas, as sea levels rise and as storms get worse and worse, we're going to be more and more underwater. So it's imperative that we solve this pretty demanding problem.

The second is that we can build barriers. We can build walls. The problem here is that we take a static solution trying to fight against a superdynamic, high-energy problem, and nature is almost always going to win. So that's likely not going to work either.

The third approach is using dredging. So dredging is where you suck up a bunch of sand from the deep ocean and you pump it back onto the beaches. If you go to any beach around the Northeast or Western Coast, you'll see that they use dredging year after year after year just to survive. It's really not a good solution.

In the Maldives, they do the same thing, and they can build an island in a month, a brand new island they build from dredging. But it's really, really bad for the marine ecosystem, and then they become addicted to dredging. They need to do that year after year.

But in the time that it took them to build that one island,three sandbars built themselves, and these are massive amounts of sand so big you can park your boat on it, and this is what's called a site visit. It's really hard work.


In Boston winters. This is massive amounts of sand that naturally accumulates just based on the forces of the waves and the ocean topography.

So we started to study that. Why do sandbars form? If we could tap into that, we could understand it and we could utilize it. It's based on the amount of energy in the ocean and the topography in the landscape that promotes sand accumulation. So what we're proposing is to work with the forces of nature to build rather than destroy, and in my lab at MIT, we set up a wave tank, a big tank that's pumping waves, and we placed geometries underwater. We tried all sorts of different geometries. The waves interact with the geometry, and then create turbulence and start to accumulate the sand so the sand starts to form these sandbars on their own. Here's an aerial view. On the left-hand side, you'll see the beach that's growing. In the middle you'll see the sandbar that formed. So these are geometries that collaborate with the force of the wave to build.

We then started to fabricate one. This was in February in Boston. We have large rolls of canvas. It's a biodegradable material, it's super cheap, easy to work with. We then sew it into these large bladders, and then we flew over there. And I know what you're thinking. This is not the Fyre Festival.


This is real life. It's real. And we flew there with these canvas bladders in our suitcases, we got sunburned because it was Boston winter, and then we filled them with sand and we placed them underwater. These are exactly the same geometries that you saw in the tank, they're just human scale. Large objects filled with sand, we'd place them underwater, they're just really simple geometries. In the front of them, you'll see it's clear water. The waves are crashing over. It's quite clear. And then on the backside, there's turbulence. The water and the sand is mixing up. It's causing sediment transport, and then the sand is accumulating. You'll see some friendly stingrays here that visited us. On the left is day one, the right is day three. You'll see the sand ripples in the light areas where the sand is accumulating just after two days.

So this was last February, and it's very much ongoing work. This is just in the beginning of this research. Over the next year and longer, we're going to be studying this through satellite imagery and bathymetry data to understand what the short-term and long-term impacts are of natural sand accumulation in the environment. And the bigger vision, though, is that we want to build submersible geometries, almost like submarines that we can sink and float. Like adaptable artificial reefs, you could deploy them if there's a storm coming from one direction or another or if the seasons are changing, you can use these adaptable reef structures to use the force of the waves to accumulate sand. And we think this could be used in many coastal regions and many island nations around the world.

But when we think about building smarter environments, think of smarter buildings or smarter cars or smarter clothing, that typically means adding more power, more batteries, more devices, more cost, more complexity and ultimately more failure. So we're always trying to think about how do we build smarter things with less? How do we build smarter things that are simple? And so what we're proposing at the lab and with this project specifically is to use simple materials like sand that collaborates with forces in the environment like waves to accumulate and adapt.

And we'd like to work with you, collaborate with us, to develop this, to scale it and apply this way of thinking. We think it's a different model for climate change,one that's about adaptation and resilience rather than resistance and fear. So help us turn natural destruction into natural construction.

Thank you.


私たちの自己集合研究室では 10年近く ある種の材料システムに 取り組んできました 自ら変形し 自ら組み上がり 環境に適応するようなものです 例えば「4Dプリンティング」の 初期の作品では プリントしたものを 水に浸すと 温度や日光に反応する オークセティック構造へと変わります もっと最近では 体温に反応して気孔率を変化させる アクティブな布地を開発し 「高速液体プリンティング」で プリントした膨らむ構造物は 気圧によって変形し ある形から別の形へと 変わります 自己集合の作品では 水の中のパーツが 波のエネルギーに反応して 家具のような 明確な形へと 自ら組み上がります

もっと大きなスケールの作品では 1メートルの気象観測気球群が 風のエネルギーによって 建築現場の上空で 集合します 危険な環境や 厳しい極端な場所で 人や装置を持ち込むことが 難しい場合に 上空で組み立てることができ ヘリウムが抜けると 地面に降りてきて 大きなスペースフレーム構造が あとに残ります

これらの研究はどれも シンプルな素材に 重力 風 波 温度 日光といった その環境にある力で 変形や組み立てといったことを 行わせています どうすれば スマートな物を 複雑な電気機械装置なしで 構築できるか?

最近モルディブの人たちから 相談を受けました このような研究や考え方を 気候変動のために直面している問題に 適用できないかと モルディブの人たちからの 依頼ということなので まず第一に 現場を確認したいと言いました



モルディブに行って 気候変動の未来への まったく違った視点を 持ち帰ることになりました 皆さんが考えるのは モルディブは沈みつつある 終わりだ どうしようもない ということでしょう でも 私はそれが 未来の建造環境の モデルになるかもと思ったんです 固定的な人工構造ではなく 適応性のある弾力的なものです

気候変動による海面上昇に対しては 主に3つの対応方法があります 1つは できることはないと 逃げ出すということで これは大変まずい考えです 世界人口の4割以上が 沿岸部に住んでおり 海水面が上昇し 嵐が激しさを増すにつれ 水面下になる地域は 広がっていきます この難問の解決は 避けて通れないのです

2つ目は防壁を構築する というものです その問題は 静的な解決法 だということです 相手は超ダイナミックで 高エネルギーの問題です たいていは自然が勝利を 収めることになります これも上手くいきそうに ありません

3つ目は浚渫(しゅんせつ)です 大量の砂を 海の底から吸い上げて 浜に積み上げるのです 北東部や西部の海岸に行くと 毎年毎年 浚渫を繰り返してるのが 見られますが 単なる時間稼ぎで あまり良いやり方では ありません

モルディブでも 同じことをやっていて 浚渫によって新たな島を 1か月で作ることができます でもこれは海洋の生態系に 甚大な影響を及ぼし また毎年繰り返す 必要があります

ところが彼らが島を 1つ作っている間に 砂州が3つ 自然にできたのです 膨大な量の砂で 船をつけることができます これは現地視察というやつです とても大変な仕事です


ボストンでは冬でしたしね 膨大な量の砂が 自然に集積しています 波の力と 海底の地形だけで 集積が起こるのです

そこで なぜ砂州が形成されたのか 調べ始めました その仕組みが分れば うまく利用できる かもしれません 海の中のエネルギーの量と 地形によって 砂の集積は起きます 私達が提案しているのは 自然の力を使って 破壊ではなく構築を行うということです MITの私の研究室では 造波水槽を用意して ポンプで波を起こし 水中に地形を拵えました あらゆる地形を 試してみました 波が地形に作用して 乱流が起き 砂が集積し始め 砂州がひとりでに 形成されます これは上から見たところです 左側は広がりつつある浜で 中央には形成された 砂州があります 地形と波の力が協同して 作り上げているのです

ボストンで2月に 実作に取り掛かりました 長い帆布のロールを 使っています 生物分解性でとても安く 扱いも簡単です それを縫い合わせて 大きな袋を作り モルディブに飛びました 何か連想したかもしれませんが ファイアフェスティバルではありませんので


正真正銘の本当の話です 帆布の袋を旅行鞄に入れて 現地に飛び 冬のボストンから来て 日焼けしています 袋に砂を詰めて 水中に沈めます 先程の水槽の中にあったのと 同じ形状で 単に大きいというだけです 砂の詰まった大きな物を 水中に配置し ごく単純な地形を作ります 砂袋の前では 水が澄んでいます 波が越えていき 水はとても澄んでいます 砂袋の裏側では 乱流が起きていて 砂と水が混じり合っています 沈殿物が移動して 砂が集積します 訪ねてきた人懐っこい エイが見えますね 左が1日目 右が3日目です 光が当たっている所に 砂が波紋のように 集積しているのが見えます 2日でこんなに変わるんです

これが2か月前で 今も進行中の話です この研究は 始まったばかりです 来年かもっと先に 衛星画像や 水深測量データを調べて 自然な砂の集積が 環境に及ぼす 短期的・長期的な影響を 把握するつもりです もっと大きなビジョンとして 水中地形を作りたいと 考えています 潜水艦のように 浮き沈みさせられるものです 順応性がある人工の 岩礁のようなもので 嵐の来る方角や 季節の変化に応じて 展開させることができ この融通のきく岩礁を使って 波の力で砂が 集積するようにします これは世界の多くの 沿岸地域や島国で 活用できると思います

スマートな環境を作るとか スマートなビルや スマートな車や スマートな服というと 電気や バッテリーや 装置や コストや 複雑さを加えて 結局失敗することに なりがちです スマートなものを より少ないもので どう作れるかと私達はいつも考えています シンプルでスマートなものを どう作るか? 私達の研究室や このプロジェクトで提案しているのは 砂のようなシンプルな材料を使い 波のような環境にある力を生かし 集積や適応をさせる ということです

この考え方を発展させ 拡げ 適用していくために 皆さんと協働したいと 思っています これは気候変動に対する 異なるモデルであり 抵抗や怖れで対するのではなく 適応力と復元力を生かすのです 自然破壊を 自然の構築に変えるため 力を貸してください



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