Viten

Vi stjeler naturens ingeniørkunst

Naturen virker å ha svaret på de tyngste teknologiske og miljømessige utfordringene vi står ovenfor.

Leonardo da Vinci designet en flyvemaskin for ca. 500 år siden, inspirert av fugler. Men det stopper ikke der. Nebbet til denne lydløse isfuglen ble løsningen for de store problemene til Japanske høyhastighetstog på 1990-tallet. Det hjalp å ha en profesjonell fuglekikker i designteamet. Foto: SHUTTERSTOCK/NTB scanpix

  • Øyvind Voie, Forskningsleder, Forsvarets forskningsinstitutt (FFI)
  • Jonas Kristiansen Nøland, førsteamanuensis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU)
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.

Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.

Det høres kanskje absurd ut, men naturen har tekniske løsninger for det mest utenkelige. Og ikke nok med det – de er bærekraftige, massivt utprøvde og gjennomtenkte.

Hvis hele jordens historie ble komprimert til ett år har menneskets teknologiutvikling foregått i kun ett minutt. Dette illustrerer det faktum at livet for lengst har lært seg hva som fungerer best for vår planet.

Øyvind Voie, forskningsleder, Forsvarets forskningsinstitutt (FFI).

Jonas Kristiansen Nøland, førsteamanuensis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU). Foto: Privat

Forskjellen mellom oss og naturen er erfaring. Naturen har funnet langsiktige løsninger der vi finner kortsiktige og raske. Nøkkelen bak suksesshistorien er å være tålmodig og ikke forhaste seg.

Naturens patentregister

Vi bør være ydmyke når det gjelder menneskeskapte oppfinnelser. Våre egne patentregistre er i realiteten full av kopier av naturens patenter.

Her er noen eksempler: GPS finnes i bakterier, transportbånd og kraftverk opererer i cellen. Flyvinger, droner, propeller, kløtsjer, harddisker og borrelåser er alle opprinnelig naturens oppfinnelser.

Forskere forsøker å bruke kunnskap om blader til å lage bedre solceller. Fra før er det kjent at naturen høster CO₂ for å bygge elegante konstruksjoner, mens vi gjør det samme ved å slippe ut CO₂.

Vår økende bruk av datamaskiner har skapt enorme behov for lagring av data. I denne sammenhengen kan DNA-et lære oss å lagre 100 trillioner gigabyte pr. gram og samtidig kopiere informasjonen vår eksponentielt. Vår egen teknologi er simpelthen utkonkurrert.

Borrelåsen ble oppfunnet av en sveitsisk ingeniør i 1941 etter at han ble irritert over at frø fra storborre festet seg på hunden hans. Foto: Shutterstock/NTB scanpix

Kontinuerlig forbedring

Naturens eksepsjonelle innovasjonsstrategier kan forklares med et tankeeksperiment. Se for deg at en MS-DOS datamaskin i 1980 blir programmert med kunstig intelligens og deretter stengt bort fra menneskelig innblanding. Vi sjekker tilstanden 50 år senere og ser at den på egen hånd har utviklet egne programvarer, apper som oppdaterer seg selv, og til og med sin egen internettforbindelse. På samme måte bygger naturen systemer som kontinuerlig forbedrer seg selv.

Det ser ut til at naturen har klart seg helt uten intelligent input og samtidig ført livet videre gjennom mange ulike epoker. Livet har funnet opp nye løsninger i endrede miljø.

Men hvordan?

Et viktig premiss er evnen til å bygge kopier av seg selv. Matematiker John von Neumann skisserte maskiner som kunne få til dette allerede på 1940-tallet. Han beskrev maskiner som var utrustet med en iboende symbolbasert oppskrift som de kunne bygge ut ifra.

15 år senere fant Watson og Crick ut at livet var konstruert på samme måte, med oppskrifter lagret i DNA-molekylet. Det er denne datalagringen som gjør det mulig at oppskriftene ikke går til grunne med organismen, men at de kan konserveres og videreføres over milliarder av år.

Fotosyntesen høster energien i synlig lys med full effektivitet. Det inspirerer utviklingen av kunstige solceller med bladet som læremester. Foto: Illustrasjon: Shutterstock/NTB scanpix

Naturens viktige snarveier

Det første hinderet naturen støter på er et uoverkommelig stort hav av muligheter hvor det er milevis mellom hver funksjonelle byggekloss. Rene gjetninger krever et større søk enn det tilgjengelige antall organismer på Jorden. Det er her snarveier blir svært viktige.


Funn i blekksprut viser at det har foregått aktiv redigering av genetiske oppskrifter. Innenfor evolusjonsbiologien kalles dette «naturlig genetisk ingeniørkunst».

Vi vet at kunstig intelligens kan håndtere slike enorme mulighetsrom som naturen jobber med, og at en lignende fremgangsmåte vil kunne gi livet nye funksjoner som aldri tidligere har eksistert. Det er derfor ikke overraskende at mysteriet rundt livets opprinnelse og kunstig intelligens nylig er blitt linket til hverandre.

Naturens selvbyggende genetiske oppskrift lærer oss hvordan vi kan bygge teknologi gjennom levende prototyper, hvor nye løsninger direkte testes ut i det miljøet det skal operere i.

I vår egen verden kan vi lage slike prototyper digitalt og putte dem i en simulator. Likevel vil det være begrensninger i hvor store simuleringer vi kan kjøre. Derfor trenger vi å få innsikt i naturens snarveier.

Svermeintelligens imiterer naturens prosess i programvare. Her ligger løsningen for fremtidens selvkjørende biler og smarte kraftsystem. Foto: Shutterstock/NTB scanpix


Naturens svar på innovasjon

For å kunne kopiere naturens innovasjonsstrategier, må vi gjøre fremskritt innen kunstig intelligens. Her er potensialet for ressursbesparelse stort.

En begrensning er at dagens maskinlæring i stor grad er styrt. Her trenger man å utvikle systemer som kan respondere og resonnere uten å være forutinntatt. Dette må til for at systemet selv kan erkjenne et behov for en innovativ løsning, definere mål for ønsket yteevne til sluttproduktet og justere hensiktsmessige grenser for variasjon.

På veien mot sluttproduktet lages det prototyper som blir valgt ut i konkurranse med alternative løsninger. Slik har naturen vist oss hvordan levende produkter går i takt med sitt eget miljø og er i konstant utvikling.

Samtidig går våre egne produkter ut på dato før de blir stemplet som rene energisluk, for å være miljøfiendtlige og samtidig svært kostbare.

Da er det viktig å huske at vi ikke er de første til å bygge. Våre største globale utfordringer er allerede løst, ikke av oss, men av naturen.

Les mer om

  1. Natur
  2. Forskning og vitenskap
  3. DNA
  4. Viten
  5. Teknologi

Relevante artikler

  1. VITEN

    Forskere vil kartlegge DNA-et til Jordens arter før det er for sent

  2. VITEN

    Endelig nobelpris til teknologien som endrer alt

  3. VITEN

    Havforskere: Plastforskningen må fornyes

  4. VITEN

    Verdens farligste rovdyr kan redde oss fra antibiotikakatastrofe

  5. VITEN

    Nye måter å styre lyset på kan gi oss alt fra «levende» hologrammer til mini-mikroskop for bruk i kroppens indre.

  6. VITEN

    Brystkreft: Kan statistikk og matematikk redde like mange liv som nye medisiner?