珍妮?班娜斯：如何向自然學習設計

關于嘉賓：?

珍妮?班娜斯是Biomimcry 3.8公司和仿生學協會的聯合創辦者。她是一位生物學家、創新咨詢師以及6本書的作者，包括《仿生學：來自自然的創新》，在這本書里她命名仿生學為一門新興學科，模擬自然設計和程序創造一個更健康、更加可持續發展的地球。?

向自然學習設計

為什么要向自然學習設計？為什么自然的方法一定是最棒的？

珍妮?班娜斯：地球上有生命已達38億年，那時就知道地球上該生存什么。它有許多好的想法。空前的長久。不能在地球上生存的物種就被淘汰，能夠生存的就被下一代優化保留。自然選擇那些能夠在區域生存良好的物種以及可以創造生活條件的物種。

我們現在看到的是之前生存在地球上1%的物種；它們是精英中的精英。它們的設計方案是在地球的背景下完成的。它們被設計發揮極限的力量，制造大部分的機會。發揮它們棲息地極限和機會的有機體勝出，留在地球上。這個方法建造出情境塑造的適應力——技術。我們稱這種適應為"生物智能"，因為這些設計中充滿智慧。

當你問"為什么設計使用自然的原則和模式？"時，我想是這樣的：它們以無悔的方式在地球上生存了下來。意外后果？已不復存在。我不能想到更好的模型了。

仿生學進化史

在過去的幾十年，仿生學設計運動是如何進化的？從哪里開始的？你是怎樣走到今天的？途中發生了什么事？

珍妮?班娜斯：在過去的幾年里，仿生學從一個文化基因發展成一場運動。當我寫《仿生學：來自自然的創新》時，觀察自然尋求靈感的理念只是文學上一個微弱的信號。我發現一些關于受葉子啟發創造的太陽能電池、受牧場啟發建造的農業、蜘蛛絲和纖維以及受生態啟發創造的商業的文章，但是這些理念只在一些小眾的雜志上發表。

我當時發現受自然啟發進行創新的方法開始流行，但是它沒有名字！我把它命名為仿生學，出乎意料它成為一個受人矚目的文化基因。我認為出版后大部分科學作者的反應是沉默。但是相反，我的電話快被打爆了。然后許多公司打電話說"讓生物學家參與到我們的設計中來，因為我們需要解決方案，我們想知道自然是如何解決這個問題的。"

1998年，戴娜?鮑邁斯特博士和我創辦了生物學家公司（Biomimicry 3.8），將生物知識與創新者結合起來。我們想它應是關于產品設計和工程學，事實上它就是這樣。我們為許多客戶創造了產品，從美國波音公司到耐克公司到綠山咖啡公司到美國通用電氣公司、通用磨坊公司、英特飛公司、寶潔公司以及金百利克拉克公司，有250個客戶。現在還有許多財富榜上50強的公司。我們解決他們最困難的可持續發展的問題，而且我們培訓公司實行仿生學思維。

慢慢開始有人對將仿生學融入建筑世界中很感興趣。簡?雅各布斯就是第一個。她突然地給我打電話。在大學的時候，我是《美國大城市的生與死》的忠實讀者，并不是因為我是城市規劃師，而是因為我是一個作者，其意義明確的論文會教我如何寫作。當她給我打電話時，我震驚了，因為我確定她已經傳播出去了。在80歲左右，她閱讀了仿生學，并把它作為圣誕節禮物送出去了。她正在寫一本新書，以仿生學作為主要點。鮑勃?伯克比利（Bob Berkebile）讓我在AIA環境會議上演講。仿生學就是從這里起步的。美國霍克公司和美國晉思公司這樣的客戶雇傭我們，我們正在考慮怎樣將仿生學應用到建筑、景觀以及城市層面上。

2006年，我們創辦了非營利機構仿生學協會，給人們分發工具，讓人們有機會通過設計挑戰實踐仿生學。現在我們有了AskNature.org，它是一個有31個中心的全球網絡，我們現在是全球設計挑戰的第6年。我們最新的挑戰——食物系統——吸引了將近71個國家的2000人。仿生學已經從一個文化基因轉變成一場運動，因為它給人們帶來許多感覺。它是一個全新的學科，第一次在大學、工業和這個時代思潮中開設，這不是經常發生的。

人們正在繪制仿生學畫布。我們已經將自然模型應用到了工程學、建筑、城市規劃、計算、醫藥、化學、機器人學、產品設計、甚至是財政上。現在可以將仿生學應用到社會創新中——管理、領導能力以及組織結構中——這是一個新的關注點。

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仿生學設計與創新

如今仿生學設計和創新中最令人興奮的區域是什么？什么有潛力改變此格局？

珍妮?班娜斯：你不能在沒有拯救這個游戲時就談論改變游戲。氣候變化緩解策略現在很棘手，最好的策略就是2個仿生學方法。

第一個策略是生物隔離，要明白如何獲通過深層土壤獲得大氣中的碳儲存。解決的方法不是通過農業產業化或林業產業；要通過生態系統啟發的土地利用達到——自然畫面中的農業和牧場和林業。生態系統肯定能儲存碳，仿真模型就是這樣做的。我認為囊括受生態啟發創造的土地管理方法的設計原則也能應用于景觀設計中。

景觀設計師已經開始建造多功能景觀。同時人們要求建造更多的綠色空間，尤其是在城市中。它們正在尋找碳沉降的方法。因為我們在過去的200年里丟失了土壤中一半的碳，我們要填滿這個半滿的容器。當你開始查看聯合國政府間氣候變化專門委員會的報告時，他們支持自然啟發的混合種植農業或混養。他們支持農林間作——將樹木和農作物混合種植。他們開始表示最具前途的一個策略是循環放牧——將牛放到大群水牛之前漫步的區域上，然后在向前移動。這個程序能真正的產生深根草，將碳傳輸到土壤中，供養微生物，儲存碳。當我第一次寫它時，被看作是激進的方法。現在，它被認為是我們必須要做來對抗氣候變化的事情，同時還要減少溫室氣體排放、使用清潔能源和智能能源。我們一旦停止了這種瘋狂的排放形式，依然有最后一個難題——沉降我們已經排放的碳。

另一個仿生學策略是利用有用的產品捕獲二氧化碳。現在我們能基于珊瑚礁方法建造碳儲存混凝土，因為珊瑚一直將二氧化碳儲存在混凝土狀的暗礁里。我們能使用碳污染制造塑料，有50%的二氧化碳成分。這有8家公司被政府間氣候變化專門委員會提到，獲取二氧化碳，將它儲存在聚合物以及混凝土和建筑產品里，就像藍色星球公司所做的那樣。今年的XPrize被稱為碳X。有2000萬的美金獎勵給獲取二氧化碳并轉化成有用產品的團隊。為什么這個程序是仿生學的？植物將二氧化碳轉化成糖、淀粉、纖維素。這是個難題。我們在滅火器中使用二氧化碳的原因是它反應性差——它很難轉化成其他東西。你可能要加很多的能源，或者有超級酵素將二氧化碳連接到碳纖維長鏈中。但是植物和珊瑚以及軟體動物整天都在進行這項活動。突然，自然將二氧化碳轉變成材料或燃料的方法在二氧化碳隔離中是必要的了。這是傳統的仿生學，這次，它幫助我們對抗氣候變化問題，把我們200年的二氧化碳呼出密度利用起來。

另一個使我興奮的地方是循環經濟的概念，它不是將東西丟進垃圾堆，我們要回收利用這些材料，模擬自然世界中的流動。這個概念來的正是時候，因為隨著3D打印，制造業就要回歸家園，使用當地原料。當打印店出現在每一個零售角落時，產品不會跨越全球但設計會。我很興奮，因為仿生學結構藍圖是利用原始材料并使其富有功能的好辦法。根據它們內外的結構，生活的結構就很詳細了。想想動物形狀，減少外部的累贅和分水界，但內部就是復雜的骨頭城堡，因為其設計堅固且輕。3D打印機的算法——生成設計文件——正逐漸來自于生物學。

應用于建筑中的一個主要的、最佳的技術是被稱為OptiStruct的軟件，基于骨算法設計。這項技術模擬骨頭如何在壓力線上所需的部分放上材料，在不需要的地方移除材料。這些骨算法被看作是橋梁和建筑橫梁，而且40%用于輕型空客的新肋拱和機翼裝備。除了形狀，我認為自然的低溫、低毒化學品也變得很重要——打印機上安全的化學品，以及生物啟發的分解的化學品——這樣我們能歸還產品，打印成其他東西。

在AskNature.org網站上，能看到動物和植物類別。這個植物類別同樣吸引人。植物能教給景觀設計師關于設計方面的信息呢？

植物是水循環中的主力，但是有些事情我們現在剛學到。10年前，氣候科學家試著解決一項難題。雨林是如何在旱季產生樹頂上的云朵呢？它們在哪兒發現的水分蒸發化成云朵的？這被稱為水分再分配，下面是它工作的流程。雨林中的一些灌木有深根和淺根。在雨季，淺根吸收雨水，傳輸到主根中，滲入到深層土壤中，儲存用于未來使用。當旱季來臨，情況倒轉過來。主根將水提升上來，傳輸到淺根里，這樣其他有機物就能獲得水分。亞馬遜10%的降水以這種方式再分配。我能看到景觀設計師在項目中種植一些"生物灌溉器"，這樣即使在旱季，水也能從土壤中釋放出來，通過淺根進行再分配。這是自我灌溉的景觀。我喜歡這個。

植物也向我們展示了如何從大氣中提取水分。在納米布沙漠，植物從干燥的區域里梳理出水分來，有時產生霧氣。紅木就是這樣的。加州大學伯克利分校的研究員托德?道森展示了30.5米（100英尺）的紅木一晚上能聚集相當于2.5厘米（4英寸）的降水。水凝縮在針葉上，滴落下來。這是很大數量的水。
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植物狀的汲水以及凝結水珠輸送到根部的程序能轉變成工程學景觀設計方案。

植物怎樣移動水分也是驚人的。它們通過毛細作用將水移動到非常細的柱子中，就像細細的吸管一樣。你會認為這些吸管直達樹木的樹干，卻不是。在樹里，這些吸管構成一個細細的套管，樹皮下的圓筒。一些吸管將糖傳輸到根部，其他吸管將水分提升上來。有趣的是，這些吸管不會徑直的向上向下；它們從下到上以螺旋狀的結構包裹樹木。這意味著如果你丟失了根部網絡的一邊——被建筑裝備切斷——這棵樹也不會死。如果這些吸管從根部直上，樹木被破壞的左邊樹干就不會運輸水分。由于螺旋木質部，右邊根部的水分傳開，到達每個樹干。這就是彈性發展。

植物沒有墩基礎；它們有水平樹根。亞利桑那州立大學有一個研究生物媒介和生物啟發土工學的新工程研究中心，剛剛從國家科學基金會上獲得幾百萬美元的資金。他們的項目之一是更好的了解根部將樹木固定在陡峭的山坡上的方法，以此來幫助他們重新設計低影響地基。樹木有許多明智的方法。

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宜居城市

仿生學怎樣過渡到城市水平？我們能模仿什么樣的自然系統使我們的城市更加有效和宜居？

珍妮?班娜斯：城市是仿生學中一個有趣的地方。當我們城市規劃的客戶問我們："我們怎樣將自然的原則應用到城市中？"時，我們反過來問"那一個城市像生態系統一樣運作是什么意思？"

我們認為仿生學城市應該和附近的野地是沒有區別。它應該產生有益的服務，就像本土生態系統一樣，因為仿生學不是關注外形而是功能的問題。我們開始尋找附近可供參考的棲息地，如果我們不在這里，會生長著什么植物。我們發現了牧場或森林或濕地的殘余物。我們能測量它們如今怎樣運行的，而不是歷史上。我們所測量的事情是與人們息息相關的事情——稱為生態系統服務。這些事情如凈化水源、儲存水源、保護土壤不受侵蝕、支持生物多樣性和傳粉昆蟲、管理害蟲，森林和其他天然系統都能做到。

我們不是集中于經濟價值（后來可以考慮）而是數量上。每年每英畝能夠儲存多少碳？一場暴雨中能儲存多少水？能凈化多少空氣和水？多少營養是可以循環的？可以冷卻幾度溫度？可以建造多少土壤？我們將生物文學與GIS模型配對使用獲得這些數據。

然后我們對城市管理者、規劃師以及這個區域的居民說：這是新的性能標準。你的發展區——建筑和人行道和街道和綠色景觀結合——能與附近相等的野地區域發揮的功能一樣嗎？我們稱它們為生態性能標準。現在它不僅僅是以隱喻的方式提供生態系統服務的事情——它是關于達到或超過當地可測量數量的事情。這是不可思議的、期望中的目標，但我們知道這是可行的，因為野地正在進行著。我喜歡它是因為它與當地相關，因為它給社區一個設計的框架。一旦一個夢幻城市終止了這些度量值，每個設計干預——每個綠色屋頂、每英尺可滲透的鋪裝路面，每個自我灌溉的景觀——都會增加。試問這個問題——該城市應該返回給周圍區域多少東西呢？

城市有一個目標，能夠通過修復和新建達成。每個建筑有一個目標。每個街區有一個目標。每個區域有一個目標。最后，我們能看到我們所有的設計干預組合在一起產生的結果。如果我們想要一個城市像當地生態系統一樣運作，我們就有了設計的方式。

就印度拉瓦薩的一個項目來說，我們為孟買東南部的一個新開發區創造了生態性能值，需要為3000到5000人提供5個新城市村落。我們與霍克公司合作規劃一個主體規劃方案以及一個景觀主體規劃方案，解決季風季節雨水問題，因為它們能引起大量的土壤侵蝕問題。在3個月的時間里，這個區域獲得了8.2米（27英尺）的水，但在附近的西高止山林地里，沒有明顯的侵蝕現象！霍克公司的景觀設計師因為這個挑戰非常的興奮。他們說他們好像回到了學校，熬夜研究他們怎樣建造出一個植物景觀，能獲得100%的土壤保持。我們提供了生態性能值，但景觀設計師想出一個方案獲得了生態性能值。

全球農業生態系統

話說以生態系統為基礎的農業，通過在土壤中儲存碳能解決多少氣候問題？它會利用什么獲得一個更加可持續性的全球農業系統？

珍妮?班娜斯：正如環境人士保羅?霍肯所說，只改善能源有效性并不能去除碳，更何況空氣中的碳。碳會存在幾個世紀，除非我們想辦法收回它，回歸原處。與Project Drawdown一起，他和同事正在模擬100個從現在到2045年減少氣候變化的有效策略。數據沒有全部計入，但是前20個策略正在做大量的工作。在那20個策略中，生物隔離——深根將碳傳輸到儲存區，可以保存幾個世紀——是最大的玩家。它不是良方；它不會替代消減排放或使用清潔能源，但是它會是對抗氣候變化最大的貢獻者。2014政府間氣候變化專門委員會針對決策者的框架是明顯的：即使我們完全削減了排放，但幾世紀以來我們依然在解決氣候變化產生的影響，如果不想達到千年，就要沉降碳。

我感覺大型的產業化農民只在有物質鼓勵的情況下才會儲存碳。一旦隔離二氧化碳的市場出現，土地管理體制可能會改變。但是工業化農民不會種植全球食用的大部分食物。人們沒有意識到全球所使用的70%的食物是只有三分之一的人口（被稱為小農）種植的。他們的農場不到2公頃（5英畝），必要時要有機種植——不使用肥料或殺蟲劑。食物和飲料工業也在依靠這些人提供有機原料。突然，產生了一小部分的中間商，要求健康的土壤實踐。在這里我們消費者也要參與進來。

如果消費者要求食物和飲料廠發誓他們會與這些小農合作，不僅使用有機實踐，還會使用仿生學碳種植技術，我們會產生很大的影響。這些工廠會說："我們會從你們那里買，如果你在土地上實踐仿生學農業——一種生態系統啟發的混養和植物/動物結合的產業，產生深根物種、健康的土壤微生物和長期的碳儲存。"

我們已經規定了如何種植食物。我們會問："它包括轉基因生物嗎？它包括激素嗎？"幾年前，難以想象我們會如此認真對待食物的故事。氣候友好型農業是另一個層面。推動力來自于消費者和碳經濟市場。 12月在巴黎參加氣候變化峰會的國家即將會面，他們會消減碳排放或儲存更多的碳。他們會意識到更加正確的土地利用——農業、林業、放牧等——只占四分之一的溫室氣體排放量。運輸部只占19%。當他們開始尋找如何發揮金錢的最大效益，我們就要利用津貼達到碳目標。你打算怎樣進行碳種植？

所以當我查看緩解景觀時，我看到仿生學出現在一些最新的方案中用來沉降碳：牧場啟發的農業、農林業、蹄類動物啟發的循環放牧以及收集區域的二氧化碳轉變成有用的產品。我們要從收集每個二氧化碳和甲烷分子開始。這也是城市中要進行的事情。為什么沒有中央公園因碳隔離服務和健康的土壤生產而受到贊揚？另外，作為對抗氣候變化的重要貢獻者，一個大氣的城市只是一個更好、更健康、更加漂亮的居住區域。這就是為什么仿生學受歡迎的原因——它只良好的、無悔的設計。

高銀鋒/譯

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原文鏈接： http://dirt.asla.org/2015/11/04/interview-with-janine-benyus-on-how-to-design-like-nature/

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