TED2013
Skylar Tibbits: The emergence of "4D printing"
스카일러 티빗츠(Skylar Tibbits): 4D 프린팅 기술의 출현
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3D 프린팅 기술은 1970년대 후반부터 정교하게 발달해 왔다. TED펠로우 스카일러 티빗츠(Skylar Tibbits)는 그 다음 단계이자 4차원을 개입시키는 4D프린팅 기술을 만들어내고 있다.
이 새로운 기술은 스스로 시간에 따라 모양을 바꾸거나 자기 결합하는 물질들을 만들어낸다. 스스로 접히는 네모 상자, 물의 수요에 따라 스스로 확장하고 축소하는 배수관을 상상해 보자.
Skylar Tibbits - Inventor
Skylar Tibbits, a TED Fellow, is an artist and computational architect working on "smart" components that can assemble themselves. Full bio
Skylar Tibbits, a TED Fellow, is an artist and computational architect working on "smart" components that can assemble themselves. Full bio
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00:12
This is me building a prototype
0
346
2770
이것은 제가 6시간 내내
00:15
for six hours straight.
1
3116
2920
제 프로젝트의 시험 제작 원형을
만드는 모습입니다.
만드는 모습입니다.
00:18
This is slave labor to my own project.
2
6036
3921
이건 제 자신의 프로젝트에
막일꾼같은 노동을 하는 것이죠.
막일꾼같은 노동을 하는 것이죠.
00:21
This is what the DIY and maker movements really look like.
3
9957
4990
이게 DIY나 개발자들이 실제로 하는 거랍니다.
00:26
And this is an analogy for today's construction and manufacturing world
4
14947
4766
그리고 이것이 오늘날의
건축계와 제조업계의 실상이죠.
건축계와 제조업계의 실상이죠.
00:31
with brute-force assembly techniques.
5
19713
2788
엄청난 조립 기술을 필요로 합니다.
00:34
And this is exactly why I started studying
6
22501
2834
이 때문에 저는 애초에 물질들이 자기 스스로
00:37
how to program physical materials to build themselves.
7
25335
4269
형태를 갖추도록 만드는 법을
연구하기 시작했습니다.
연구하기 시작했습니다.
00:41
But there is another world.
8
29604
1760
완전히 다른 세계가 존재합니다.
00:43
Today at the micro- and nanoscales,
9
31364
1995
오늘날의 공학은
나노 단위로 입자들을 다루며
나노 단위로 입자들을 다루며
00:45
there's an unprecedented revolution happening.
10
33359
2751
전례없는 혁명을 이뤄내고 있습니다.
00:48
And this is the ability to program physical and biological materials
11
36110
4132
그리고 이게 바로 물질이나 생물이
00:52
to change shape, change properties
12
40242
2724
모양이나 성질을 바꾸도록 만들고
00:54
and even compute outside of silicon-based matter.
13
42966
2986
실리콘 기반 물질 밖에도
계산할 수 있게 하는 능력입니다.
계산할 수 있게 하는 능력입니다.
00:57
There's even a software called cadnano
14
45952
2507
심지어 "카드나노"라는 소프트웨어도 있어요.
01:00
that allows us to design three-dimensional shapes
15
48459
2783
나노로봇이나 약 배달 시스템 등을
01:03
like nano robots or drug delivery systems
16
51242
3084
3D로 디자인하게 도와주고
01:06
and use DNA to self-assemble those functional structures.
17
54326
4303
DNA를 이용해서 그런 기능적 구조들을
자가 생산하게 해주죠.
자가 생산하게 해주죠.
01:10
But if we look at the human scale,
18
58629
2073
하지만 일상의 크기 수준에서 보면
01:12
there's massive problems that aren't being addressed
19
60702
3056
아직 나노 기술로는 해결할 수 없는
01:15
by those nanoscale technologies.
20
63758
2368
수많은 문제들이 있습니다.
01:18
If we look at construction and manufacturing,
21
66126
2099
건축과 생산 면만 보더라도
01:20
there's major inefficiencies, energy consumption
22
68225
4193
효율성이 높지도 않고,
에너지가 많이 드는데다
에너지가 많이 드는데다
01:24
and excessive labor techniques.
23
72418
2327
엄청난 노동력이 요구됩니다.
01:26
In infrastructure, let's just take one example.
24
74745
2505
기반 시설 면에서 예를 하나만 들어 보자면,
01:29
Take piping.
25
77250
1483
파이프를 들어 보죠.
01:30
In water pipes, we have fixed-capacity water pipes
26
78733
3725
파이프들은 일정한 양의 물만을
01:34
that have fixed flow rates, except for expensive pumps and valves.
27
82458
4459
통과시킬 수 있습니다.
비싼 밸브나 펌프 등은 예외지만요.
비싼 밸브나 펌프 등은 예외지만요.
01:38
We bury them in the ground.
28
86917
1291
우린 그것들을 땅에 묻고
01:40
If anything changes -- if the environment changes,
29
88208
2621
만일 환경이 바뀐다든가, 지반이 움직인다든가
01:42
the ground moves, or demand changes --
30
90829
2637
물의 수요가 바뀐다든가 하는
변화가 생기면
변화가 생기면
01:45
we have to start from scratch and take them out and replace them.
31
93466
4250
땅에서 파이프들을 일일히 들어내고
재설치해야 합니다.
재설치해야 합니다.
01:49
So I'd like to propose that we can combine those two worlds,
32
97716
3368
그래서 저는 나노 크기에서 프로그램이 가능한
01:53
that we can combine the world of the nanoscale programmable adaptive materials
33
101084
5171
적응성 물질과 건축이라는
두 가지 세계를
두 가지 세계를
01:58
and the built environment.
34
106255
1677
하나로 합쳐 보려고 합니다.
01:59
And I don't mean automated machines.
35
107932
2186
자동 기계 같은 것을 말하는 건 아닙니다.
02:02
I don't just mean smart machines that replace humans.
36
110118
2459
단순히 인간을 대신할 만한
성능 좋은 기계 얘기를 하는 게 아니라
성능 좋은 기계 얘기를 하는 게 아니라
02:04
But I mean programmable materials that build themselves.
37
112577
3884
자기 스스로 구축될 수 있는
프로그램 가능한 물질을 말하는 겁니다.
프로그램 가능한 물질을 말하는 겁니다.
02:08
And that's called self-assembly,
38
116461
2056
이것을 바로 자가 조립이라고 합니다.
02:10
which is a process by which disordered parts build an ordered structure
39
118517
4517
무질서한 각 부분들이 부분적 상호 작용만을 통해
02:15
through only local interaction.
40
123034
2493
하나의 질서 정연한 구조를 만드는 것입니다.
02:17
So what do we need if we want to do this at the human scale?
41
125527
3175
이제, 우리가 이것을 일상의 크기에서
사용하려면 어떻게 해야 할까요?
사용하려면 어떻게 해야 할까요?
02:20
We need a few simple ingredients.
42
128702
1975
일단 간단한 재료들이 좀 필요합니다.
02:22
The first ingredient is materials and geometry,
43
130677
2839
첫 번째는 에너지원과 밀접하게 관련된
02:25
and that needs to be tightly coupled with the energy source.
44
133516
3469
물질들과 기하학입니다.
02:28
And you can use passive energy --
45
136985
1658
그리고 비활성 에너지도 필요하죠.
02:30
so heat, shaking, pneumatics, gravity, magnetics.
46
138643
4684
열, 흔드는 동력, 기력학, 중력, 자력
02:35
And then you need smartly designed interactions.
47
143327
3075
그리고 아주 세밀하게 계산된
상호 작용이 요구됩니다.
상호 작용이 요구됩니다.
02:38
And those interactions allow for error correction,
48
146402
2133
이런 상호 작용은 오류들을
수정하도록 도와줍니다.
수정하도록 도와줍니다.
02:40
and they allow the shapes to go from one state to another state.
49
148535
4000
그리고 물질들의 모양이 바뀔 수 있도록 해 주죠.
02:44
So now I'm going to show you a number of projects that we've built,
50
152535
3232
이제 여러분께 저희가 한 프로젝트들을
몇 가지 보여 드리겠습니다.
몇 가지 보여 드리겠습니다.
02:47
from one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional
51
155767
3284
1차원, 2차원, 3차원
02:51
and even four-dimensional systems.
52
159051
3067
심지어 4차원까지도요.
02:54
So in one-dimensional systems --
53
162118
1886
1차원에서는-
02:56
this is a project called the self-folding proteins.
54
164004
2907
이것은 스스로 접히는 단백질입니다.
02:58
And the idea is that you take the three-dimensional structure of a protein --
55
166911
4707
기본 이론은 단백질의 3차원 구조를 따서
03:03
in this case it's the crambin protein --
56
171618
2681
-- 이 경우엔 크램빈 단백질을 사용했습니다 --
03:06
you take the backbone -- so no cross-linking, no environmental interactions --
57
174299
3646
중추 부분을 떼내서 결합 부분이나
주위와의 상호 작용이 없도록 하고
주위와의 상호 작용이 없도록 하고
03:09
and you break that down into a series of components.
58
177945
3151
작은 구성 요소들로 나누는 것입니다.
03:13
And then we embed elastic.
59
181096
2274
그리고 탄성을 띠게 한 후
03:15
And when I throw this up into the air and catch it,
60
183370
2341
공중으로 이렇게 던졌다가 다시 받으면
03:17
it has the full three-dimensional structure of the protein, all of the intricacies.
61
185711
4851
아주 세부적인 요소들까지
완벽한 단백질 구조가 됩니다.
완벽한 단백질 구조가 됩니다.
03:22
And this gives us a tangible model
62
190562
2100
이것으로써 3차원 단백질 모형에 대한
03:24
of the three-dimensional protein and how it folds
63
192662
3734
사실적 정보와 그것이 어떻게 접히는지 등
03:28
and all of the intricacies of the geometry.
64
196396
2284
여러 가지 기하학적 복잡성을 해결해 줍니다.
03:30
So we can study this as a physical, intuitive model.
65
198680
3448
그래서 이것을 물리적, 직관적 모델로 삼아
연구할 수 있습니다.
연구할 수 있습니다.
03:34
And we're also translating that into two-dimensional systems --
66
202128
2802
그리고 그것을 2차원으로 바꾸어
03:36
so flat sheets that can self-fold into three-dimensional structures.
67
204930
4299
평평한 판이 스스로 3차원 구조로
접히게 할 수도 있습니다.
접히게 할 수도 있습니다.
03:41
In three dimensions, we did a project last year at TEDGlobal
68
209229
4453
3차원의 경우, 작년에 저희는 TED글로벌에서
프로젝트를 하나 진행했습니다
프로젝트를 하나 진행했습니다
03:45
with Autodesk and Arthur Olson
69
213682
1964
"오토데스크(Autodesk)"와
아더 올슨(Arthur Olson)과 함께
아더 올슨(Arthur Olson)과 함께
03:47
where we looked at autonomous parts --
70
215646
1698
저희는 독립적으로 기능하는 부분들을 연구하여
03:49
so individual parts not pre-connected that can come together on their own.
71
217344
4319
미리 연결되어있지 안은 각각의 부분들이
스스로 결합할 수 있도록 하여
스스로 결합할 수 있도록 하여
03:53
And we built 500 of these glass beakers.
72
221663
2766
이런 유리 비커를 500개 만들었습니다.
03:56
They had different molecular structures inside
73
224429
2467
이것들은 내부에 서로 다른 분자적 구조를 갖고
03:58
and different colors that could be mixed and matched.
74
226896
2224
혼합될 수 있는 다양한 색깔들을 띱니다.
04:01
And we gave them away to all the TEDsters.
75
229120
2249
우리는 이것들을 모두
TED인들에게 나눠드렸습니다.
TED인들에게 나눠드렸습니다.
04:03
And so these became intuitive models
76
231369
2501
이를 통해 분자적 자기 결합이
04:05
to understand how molecular self-assembly works at the human scale.
77
233870
3492
일상적 크기에서 어떻게 가능한지 이해할 수 있는
직관적인 모형이 되었죠.
직관적인 모형이 되었죠.
04:09
This is the polio virus.
78
237362
1817
이것은 소아마비 바이러스입니다.
04:11
You shake it hard and it breaks apart.
79
239179
1932
이것을 강하게 흔들면 부서집니다.
04:13
And then you shake it randomly
80
241111
1446
그리고 다시 이것을 아무렇게나 흔들면
04:14
and it starts to error correct and built the structure on its own.
81
242557
3504
저 스스로 연결되며 골격을 형성합니다.
04:18
And this is demonstrating that through random energy,
82
246061
2967
이로써 우리는 무작위적 에너지를 통해
04:21
we can build non-random shapes.
83
249028
4628
작위적인 모양을 만들 수 있다는 걸 알 수 있습니다.
04:25
We even demonstrated that we can do this at a much larger scale.
84
253656
3524
그리고 우리는 이것을 훨씬 큰 스케일로도
할 수 있다는 걸 입증했습니다.
할 수 있다는 걸 입증했습니다.
04:29
Last year at TED Long Beach,
85
257180
2154
작년에 TED롱비치에서
04:31
we built an installation that builds installations.
86
259334
3211
우리는 설비를 만드는 설비 장치를 만들었어요.
04:34
The idea was, could we self-assemble furniture-scale objects?
87
262545
3537
가구 크기의 물질을 자기 결합시킬 수 있을까
하는 것이 요점이었습니다.
하는 것이 요점이었습니다.
04:38
So we built a large rotating chamber,
88
266082
2501
그래서 일단 커다란 회전 용기를 만들어서
04:40
and people would come up and spin the chamber faster or slower,
89
268583
3213
사람들이 그것을 빠르든 느리든
마음껏 돌려볼 수 있도록 하고
마음껏 돌려볼 수 있도록 하고
04:43
adding energy to the system
90
271796
1585
용기에 에너지를 더해
04:45
and getting an intuitive understanding of how self-assembly works
91
273381
3446
자기 결합에 관한 직관적 이해를
할 수 있도록 했습니다.
할 수 있도록 했습니다.
04:48
and how we could use this
92
276827
1379
그러면 이것을 어떻게 하면
04:50
as a macroscale construction or manufacturing technique for products.
93
278206
4746
대규모 구조물이나 제품 생산에 적용할 수 있을까요.
04:54
So remember, I said 4D.
94
282952
1667
제가 4D라고 말했었죠?
04:56
So today for the first time, we're unveiling a new project,
95
284619
3695
오늘 저희는 처음으로
저희의 새 프로젝트를 공개하려고 합니다.
저희의 새 프로젝트를 공개하려고 합니다.
05:00
which is a collaboration with Stratasys,
96
288314
1886
이것은 "스트래타시스(Stratasys)"와의 합작품이고
05:02
and it's called 4D printing.
97
290200
1835
4D프린팅이라고 합니다.
05:04
The idea behind 4D printing
98
292035
1960
4D프린팅의 기본 개념은
05:05
is that you take multi-material 3D printing --
99
293995
3000
다중적 3D프린팅을 통해
05:08
so you can deposit multiple materials --
100
296995
2189
복합적 물질을 만드는 것입니다. --
05:11
and you add a new capability,
101
299184
1884
그리고 거기에 새로운 기능을
추가하는 것이죠.
추가하는 것이죠.
05:13
which is transformation,
102
301068
1866
이것은 변환입니다,
05:14
that right off the bed,
103
302934
1317
만들어내자마자
05:16
the parts can transform from one shape to another shape directly on their own.
104
304251
4327
이 부분들은 한 모양에서 다른 모양으로
스스로 변환할 수 있습니다.
스스로 변환할 수 있습니다.
05:20
And this is like robotics without wires or motors.
105
308578
3500
전선이나 모터없는 로봇과 같죠.
05:24
So you completely print this part,
106
312078
1651
이 부분을 완전히 인쇄하면
05:25
and it can transform into something else.
107
313729
2804
다른 모양으로 자가 변환할 수 있습니다.
05:28
We also worked with Autodesk on a software they're developing called Project Cyborg.
108
316533
4961
우리는 또 오토데스크와 합작하여
'프로젝트 사이보그'라는 소프트웨어를 만들었습니다.
'프로젝트 사이보그'라는 소프트웨어를 만들었습니다.
05:33
And this allows us to simulate this self-assembly behavior
109
321494
3123
이 프로젝트를 통해 자기 결합 특성을 가속시키고
05:36
and try to optimize which parts are folding when.
110
324617
3202
어떤 부분이 언제 접힐지도 조절해 볼 수 있게 되었죠.
05:39
But most importantly, we can use this same software
111
327819
2730
하지만 가장 중요한 것은, 우리가 이것을 이용해
05:42
for the design of nanoscale self-assembly systems
112
330549
2908
분자 단위의 자기 결합 시스템과
05:45
and human scale self-assembly systems.
113
333457
2843
일상 크기 수준의 의 자기 결합 시스템을
설계할 수 있게 되었다는 점입니다.
설계할 수 있게 되었다는 점입니다.
05:48
These are parts being printed with multi-material properties.
114
336300
3513
이것들은 복합 물질 성질을
띠게 제작된 부품들입니다
띠게 제작된 부품들입니다
05:51
Here's the first demonstration.
115
339813
1717
이것이 첫 번째 시범입니다.
05:53
A single strand dipped in water
116
341530
1904
한 가닥을 물에 담그는 것으로
05:55
that completely self-folds on its own
117
343434
2349
이것은 완전히 스스로
05:57
into the letters M I T.
118
345783
3918
MIT라는 글자로 접힙니다.
06:01
I'm biased.
119
349701
1822
제가 좀 편향적입니다.
06:03
This is another part, single strand, dipped in a bigger tank
120
351523
3449
이것은 다른 예인데,
이 가닥을 더 큰 물 통에 넣으면
이 가닥을 더 큰 물 통에 넣으면
06:06
that self-folds into a cube, a three-dimensional structure, on its own.
121
354972
4623
3차원 구조인 정육면체으로 자기 변환합니다.
06:11
So no human interaction.
122
359595
1851
사람이 개입할 필요는 없습니다.
06:13
And we think this is the first time
123
361446
1889
저희는 이것이
06:15
that a program and transformation
124
363335
2247
프로그램과 변환 기능이
06:17
has been embedded directly into the materials themselves.
125
365582
3250
직접적으로 물질 그 자체에 심어진
첫 예라고 생각합니다.
첫 예라고 생각합니다.
06:20
And it also might just be the manufacturing technique
126
368832
2730
이것은 미래에 더욱 조정하기 쉽고 유연한
06:23
that allows us to produce more adaptive infrastructure in the future.
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371562
4134
기반 시설을 만들게 해 줄
기술이 될 수도 있겠지요.
기술이 될 수도 있겠지요.
06:27
So I know you're probably thinking,
128
375696
1186
여러분은 아마 지금
06:28
okay, that's cool, but how do we use any of this stuff for the built environment?
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376882
4232
'멋지긴 한데, 이걸 어떻게 환경 건설에
써먹는다는 거지?'라고 생각하시겠죠.
써먹는다는 거지?'라고 생각하시겠죠.
06:33
So I've started a lab at MIT,
130
381114
2255
저는 MIT에서 실험을 하나 시작했습니다.
06:35
and it's called the Self-Assembly Lab.
131
383369
1882
'자기 결합 실험'이라는 겁니다.
06:37
And we're dedicated to trying to develop programmable materials
132
385251
3144
이것은 환경 건설에 쓰이는
06:40
for the built environment.
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1191
프로그램이 가능한 자기 결합 물질을
만들기 위한 것입니다.
만들기 위한 것입니다.
06:41
And we think there's a few key sectors
134
389586
1963
그리고 여기에는 몇 가지,
06:43
that have fairly near-term applications.
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391549
2314
곧 응용이 가능한 분야들이 있습니다.
06:45
One of those is in extreme environments.
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2055
그 중 하나는 매우 극단적인 환경입니다.
06:47
These are scenarios where it's difficult to build,
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2546
세상엔 건물을 짓거나,
현재의 건축 기술이
현재의 건축 기술이
06:50
our current construction techniques don't work,
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398464
2488
통하지 않는 환경들이 있습니다.
06:52
it's too large, it's too dangerous, it's expensive, too many parts.
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3560
너무 방대하고, 위험하고,
비용이 너무 많이 들고..등등
비용이 너무 많이 들고..등등
06:56
And space is a great example of that.
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404512
2367
우주는 그런 아주 좋은 예이죠.
06:58
We're trying to design new scenarios for space
141
406879
2366
우리는 우주를 위한 특별 환경을 제작하려 합니다.
07:01
that have fully reconfigurable and self-assembly structures
142
409245
3300
완벽한 가변성과 자기 결합성을 띠고
07:04
that can go from highly functional systems from one to another.
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412545
3690
굉장히 효율적이며 변환 가능한 구조적 시스템으로요.
07:08
Let's go back to infrastructure.
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416235
2111
기반 설비 얘기로 돌아가 볼까요?
07:10
In infrastructure, we're working with a company out of Boston called Geosyntec.
145
418346
3899
우리는 "지오신텍(Geosyntec)"이라는
보스턴의 회사와 합작하고 있습니다.
보스턴의 회사와 합작하고 있습니다.
07:14
And we're developing a new paradigm for piping.
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422245
2800
파이프 기술에 새로운 패러다임을
도입하려고 하죠.
도입하려고 하죠.
07:17
Imagine if water pipes could expand or contract
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425045
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물의 양과 속도에 따라
자유롭게 늘어나거나 수축하는
자유롭게 늘어나거나 수축하는
07:20
to change capacity or change flow rate,
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428668
2750
배수관을 생각해 보세요.
07:23
or maybe even undulate like peristaltics to move the water themselves.
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431418
4534
어쩌면 연동적으로 출렁이면서
물을 저절로 운반할지도 모르죠.
물을 저절로 운반할지도 모르죠.
07:27
So this isn't expensive pumps or valves.
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435952
2610
그렇게 되면 비싼 펌프나 밸브가
필요없게 될 겁니다.
필요없게 될 겁니다.
07:30
This is a completely programmable and adaptive pipe on its own.
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438562
4283
그 자체로 완벽히 조정 가능하고
유연한 파이프입니다.
유연한 파이프입니다.
07:34
So I want to remind you today
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442845
1815
오늘 저는 여러분들께
07:36
of the harsh realities of assembly in our world.
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444660
3384
구조물 건설의 힘든 현실에 대해
알려드리고 싶습니다.
알려드리고 싶습니다.
07:40
These are complex things built with complex parts
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448044
3465
이런 것들은 복잡한 세부 요소들을 이용하여
07:43
that come together in complex ways.
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451509
2785
복잡한 방식으로 결합된
복잡한 구조물입니다.
복잡한 구조물입니다.
07:46
So I would like to invite you from whatever industry you're from
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454294
3199
저는 여러분들을 기존 산업 방식으로부터 벗어나
07:49
to join us in reinventing and reimagining the world,
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4053
세상을 재건설하고 재창조하는 것으로,
07:53
how things come together from the nanoscale to the human scale,
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461546
3699
나노 척도부터 일상적 크기까지
여러 요소들이 결합하는 세계로 초대하려 합니다.
여러 요소들이 결합하는 세계로 초대하려 합니다.
07:57
so that we can go from a world like this
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465245
3075
그러면 우리는 이런 세상에서
08:00
to a world that's more like this.
160
468320
2950
좀 더 이러한 세상으로 나아갈 수 있겠지요.
08:12
Thank you.
161
480632
1910
감사합니다.
08:14
(Applause)
162
482542
2301
(환호)
ABOUT THE SPEAKER
Skylar Tibbits - InventorSkylar Tibbits, a TED Fellow, is an artist and computational architect working on "smart" components that can assemble themselves.
Why you should listen
Can we create objects that assemble themselves -- that zip together like a strand of DNA or that have the ability for transformation embedded into them? These are the questions that Skylar Tibbits investigates in his Self-Assembly Lab at MIT, a cross-disciplinary research space where designers, scientists and engineers come together to find ways for disordered parts to become ordered structures.
A trained architect, designer and computer scientist, Tibbits teaches design studios at MIT’s Department of Architecture and co-teaches the seminar “How to Make (Almost) Anything” at MIT’s Media Lab. Before that, he worked at a number of design offices including Zaha Hadid Architects, Asymptote Architecture, SKIII Space Variations and Point b Design. His work has been shown at the Guggenheim Museum and the Beijing Biennale.
Tibbits has collaborated with a number of influential people over the years, including Neil Gershenfeld and The Center for Bits and Atoms, Erik and Marty Demaine at MIT, Adam Bly at SEED Media Group and Marc Fornes of THEVERYMANY. In 2007, he and Marc Fornes co-curated Scriptedbypurpose, the first exhibition focused exclusively on scripted processes within design. Also in 2007, he founded SJET, a multifaceted practice and research platform for experimental computation and design. SJET crosses disciplines from architecture and design, fabrication, computer science and robotics.
Skylar Tibbits | Speaker | TED.com