如何设计大自然？#合成美学 #无学科专栏

合成生物学诞生

电路、开关、闸门、传感器、振荡器是机器人、计算机和数字逻辑电路的语言。当我们将视角转到生物学，我们需要一套新的语言，生命与死亡的语言，蛋白质结构、生物进化、物种繁殖和细胞衰亡，生物竞争的语言。为了建立一套可以使用生物语言的方式，新兴的合成生物学诞生了。

十九世纪是由工业革命的机械化塑造的；在二十世纪，信息革命的硅电路重组了现代生活。现在，一些人预测生物技术将成为新变革的主要动力。

合成生物学家认为，他们的工作将通过设计（或重新设计）生物，成为这场设想中的 "成功的生物技术革命 “的重要部分。

合成生物学—

是一个年轻的领域，在全球范围内发展势头良好，吸引着工程师、生物学家、化学家、物理学家和计算机科学家在实验室的工作台上操纵生命物质。

这些科学家们，希望利用“标准化”等一系列科学的方式重新设计现有的生物体。有些人甚至试图构建全新的生物体。该领域的愿景与计算机技术早期的状态非常相似，因为研究人员将 DNA 的位点想象为可编程的部件并进行编码，类似于计算机软件与硬件的互动。

一些合成生物学家把他们今天的工作比作上个世纪70年代和80年代，在车库里制造了第一批个人电脑，并为一个新行业奠定了基础的创新者们（比如乔布斯、比尔盖茨）。对于合成生物学家来说，现有的生物可能只是另一种可供设计的材料，这些材料的使用将会推动了21世纪的进步。

Biogenic Timestamp 在该项目进行的案例研究中，电子元件受到转基因蓝藻的影响。这些微小的生物从计算机硬件中摄取硅、金和铁等元素，随着蓝藻的生长重新排列电路组成，从而完全破坏了人造电子电路的线性逻辑。

是什么让人们渴望生物学具有可预测性和功能性？为什么生物学从理解生物开始转向设计生物？

许多合成生物学家都渴望改进遗传工程。对这些研究人员来说，现在的基因工程与其说是工程，不如说是工艺。它是一种可以提供独特产品的方法，但不是系统的工具和技术。

遗传工程师可以将鱼的抗冻蛋白基因转移到西红柿的基因里中，生产出抗寒水果，但这种解决方案是一次性的。相反，合成生物学家希望有一个系统的方法制造更快、更有效、更可重复和更便宜的生物材料。

正如螺纹的标准化将各个螺母和螺栓的制造商统一起来，从而推动了工业革命一样，人们希望生物工程将促成一场生物技术革命。简而言之，合成生物学家希望能够可靠地将防冻基因插入大量的其他生物体，并且每次都有可预测的结果。

由 WILL CAREY、ADAM REINECK（设计师）、REID WILLIAMS、WENDELL LIM（科学家）用合成细菌进行生物制造创造内容的包装。

生物本身可能并没有这样的统一机制，但通过应用工程设计原则，比如标准化，合成生物学家试图建立这样的机制。未来的生物设计师甚至可能不在实验室里工作，仅仅使用各种设计软件就可以控制和设计。

之所以我们会对生物工程产生如此雄心壮志的的期待，一定程度上，是因为我们对可持续燃料、新型生物制造技术、新型治疗药物和新型生物材料的期待所驱动的。

通过合成生物学，生物可以成为一个操作系统+机器，理论上，这种方式将创造了一种无限可能的技术，它可以用来为未来全球人口的激增生产食物，并补救两个世纪以来工业现代化对环境的破坏。

生物黑客·编程架构·生物计算 — David Benjamin 和他的公司 The Living 正在通过合成生物学、建筑和计算的开创性交叉设计新的复合建筑材料。

将生物学变成设计的媒介和材料，这样的愿景背后是对改变世界、拯救世界的宏图想象。但它们引起了许多问题，由生物技术造成的无意甚至有意的损害的可能性是什么？我们该如何管理生命材料的所有权？这些问题已经受到生物伦理学家、社会科学家和政策制定者的密切关注。但合成生物学也提出了一些复杂的新问题，如我们应该如何选择技术的发展道路，以及合成生物学家的目标与技术的潜在用户（所有人）的目标是否一致。

合成生物学 · 学科领域与探讨

#01.

本书的第一部分介绍了两个关键领域：合成生物学和设计。

在第一章中，Alistair Elfick 和 Drew Endy，两位都是受过专业训练的生物工程师将向我们介绍合成生物学，并描述了他们通过利用生物的独特属性来作为设计材料的愿景。

在第二章中，艺术家 Oron Catts 和 Ionat Zurr 表达了他们的担忧，即我们正在进入一个由单一工程范式主导的未来，这与第一章中工程师的思考形成了直接的对比。艺术家们认为，过去一个世纪发展起来的 "工程思维 “有可能垄断生活。他们认为，让人们保有多种思维框架的一种方式是向其他学科（包括艺术）开放生物技术的工具和空间。

在第三章中，设计师和艺术家 Alexandra Daisy Ginsberg 研究了设计的思维方式，以及对设计师自己和设计师制造的产品的看法，她认为这些人造物在某种程度上已经从自然中解放出来，或与自然分开。合成生物学正在以现有的设计学科为模型，然而设计本身是处于危机中的生产系统的一部分，阻碍了可持续的、道德的和想象力的创新。她认为，在我们重塑生物学的同时，也有机会重塑我们对设计的理解。

Neri 解释克式循环创意图谱（KCC）

#02.

第二部分从三个不同的角度探讨了自然和设计。

在第四章中，工程师 Drew Endy 认为“生物进化”就是 "设计 "和 "解决问题 "，自然产生的解决方案为合成生物学提供了灵感，我们可以让自然作为我们解决方案的素材库。在第五章中，社会科学家 Pablo Schyfter 提出了相反的观点，即自然中没有设计。他认为，由于价值是设计的核心，所以设计是只有人做的事情。重要的是，在合成生物学中，设计将价值问题引入了一个以前与之无关的领域。

Alexandra Daisy Ginsberg 在第六章中指出，认识到合成生物学的设计将不可避免地成为更大的社会、政治和经济背景的一部分是至关重要的。合成生物学利用了工程设计原则，但她建议我们也应该发展人类尺度的设计原则，以便更好地理解好的或坏的设计对生物学来说可能意味着什么。

《设计正义的网络原则》，该原则由 30 位设计师，艺术家，技术人员和社区组织者在 2015 年的联合媒体会议上首次提出。

#03.

在第三部分介绍将介绍六个案例研究，即 “合成美学实践”，将每个案例中，都以不同的方式探索了合成生物学中的设计理念。

我们的目的不是要展示完成的工作，而是要提供新的互动和讨论模式，并提出新的工作方式。这些案例中提出了一系列具有挑战性的问题。比如

• 有关于尺度和形式的问题，例如：设计工具是否可以跨尺度，从微米的生物尺度到米的建筑尺度（第七章；David Benjamin 和 Fernan Federici）？
• 合成生物设计如何在声音和音乐中表现出来（第13章；Chris Chafe 和 Mariana Leguia）？
• 而在合成生物学中设计所需的抽象性的局限性是什么（第14章；Pablo Schyfter）？

还有一些关于过程的问题：

• 如何使合成生物学家和设计师之间进行跨学科合作（第8章；Pablo Schyfter）？
• 来自商业产品设计的 "设计思维 "的理念能否成功地应用于科学教育和研究（第9章；Will Carey, Wendell Lim, Adam Reineck, and Reid Williams）？
• 工程学是否已经把创造力委托给了设计师，如果是这样的话，是否可以通过合成生物学来重塑它（第10章；Alistair Elfick）？

然后，还有关于用生物基质进行设计的特殊性的问题：

• 进化和设计是完全独立的活动，还是进化是可用于设计的工具之一（第16章；Jane Calvert）？
• 当我们在经历了一段无生命的机械化之后有可能回到活体机器上时，我们设计的活体机器可能有自己的目标（第15章；Sheref Mansy 和 Sascha Pohflepp）？

最后，还有一些问题促使我们以新的方式思考合成生物学：

• 关于合成生物学的截然不同的时间视角（如地质时间）是否挑战我们重新思考我们的生物设计（第11章；Oron Catts 和 Hideo Iwasaki）？
• 艺术和设计在对合成生物学的批判性参与方面有什么区别（第12章；Jane Calvert）？
• 合成生物学设计如何鼓励我们重新想象我们与食物和细菌的关系（第17章；Christina Agapakis 和 Sissel Tolaas）？
• 而我们自己的身体又如何能让我们对合成生物学和设计有所了解（第18章；Alexandra Daisy Ginsberg）？

这些问题都没有简单的答案。它们是我们希望发起的关于合成生物学和设计的挑战性和刺激性对话的起点。我们只是对充分思考和批判性地探索合成生物学及其在我们世界中的地位的重要性进行了规定。

Alexandra Daisy Ginsberg;

Jane Calvert;

Pablo Schyfter;

Alistair Elfick;

Drew Endy