This is Pleurobot. Pleurobot is a robot that we designed to closely mimic a salamander species called Pleurodeles waltl. Pleurobot can walk, as you can see here, and as you'll see later, it can also swim.
זה פלואורובוט. פלואורובוט הוא רובוט שתוכנן לחקות במדויק מין סלמנדרות שנקרא פלואורודלס וולטל. פלואורובוט יכול ללכת, כמו שאתם רואים פה, ואתם תראו מאוחר יותר, שהוא יכול גם לשחות.
So you might ask, why did we design this robot? And in fact, this robot has been designed as a scientific tool for neuroscience. Indeed, we designed it together with neurobiologists to understand how animals move, and especially how the spinal cord controls locomotion. But the more I work in biorobotics, the more I'm really impressed by animal locomotion. If you think of a dolphin swimming or a cat running or jumping around, or even us as humans, when you go jogging or play tennis, we do amazing things. And in fact, our nervous system solves a very, very complex control problem. It has to coordinate more or less 200 muscles perfectly, because if the coordination is bad, we fall over or we do bad locomotion. And my goal is to understand how this works.
אז אתם אולי שואלים, למה תכננו את הרובוט הזה? ולמעשה, הרובוט הזה תוכנן ככלי מדעי למדעני מוח. ובאמת, תכננו אותו יחד עם ניורו ביולוגים כדי להבין איך חיות נעות, ובמיוחד איך חוט השדרה שולט בתנועה. אבל ככל שאני עובד יותר בביו רובוטיקה, אני מתרשם יותר מתנועת חיות. אם אתם חושבים על דולפין שוחה או חתול רץ או קופץ, או אפילו אנחנו האנשים, כשאתם רצים או משחקים טניס, אנחנו עושים דברים מדהימים. ולמעשה, מערכת העצבים שלנו פותרת בעיות תנועה מאוד מאוד מורכבות. היא צריכה לתאם פחות או יותר 200 שרירים בשלמות, מפני שאם התאום שלנו גרוע, אנחנו נופלים או שנעים בצורה גרועה. והמטרה שלי היא להבין איך זה עובד.
There are four main components behind animal locomotion. The first component is just the body, and in fact we should never underestimate to what extent the biomechanics already simplify locomotion in animals. Then you have the spinal cord, and in the spinal cord you find reflexes, multiple reflexes that create a sensorimotor coordination loop between neural activity in the spinal cord and mechanical activity. A third component are central pattern generators. These are very interesting circuits in the spinal cord of vertebrate animals that can generate, by themselves, very coordinated rhythmic patterns of activity while receiving only very simple input signals. And these input signals coming from descending modulation from higher parts of the brain, like the motor cortex, the cerebellum, the basal ganglia, will all modulate activity of the spinal cord while we do locomotion. But what's interesting is to what extent just a low-level component, the spinal cord, together with the body, already solve a big part of the locomotion problem. You probably know it by the fact that you can cut the head off a chicken, it can still run for a while, showing that just the lower part, spinal cord and body, already solve a big part of locomotion.
יש שלושה מרכיבים עיקריים מאחורי תנועת החיות. הרכיב הראשון הוא רק הגוף, ולמעשה אסור לנו לעולם לא להעריך מספיק לאיזו רמה הביו מכאניקה כבר פישטה את התנועה בחיות. אז יש לכם את חוט השדרה, ובחוט השדרה אתם מוצאים רפלקסים, רפלקסים מרובים שיוצרים לולאת קואורדינציה סנסורית מוטורית בין פעילות עצבית בחוט השדרה ופעילות מכאנית. רכיב שלישי הם יצרני התבניות המרכזיים. אלה הם מעגלים מעניינים בעמוד השדרה של בעלי חוליות שיכולים לייצר, בעצמם, תבניות מאוד מורכבות ורתמיות של פעילות בעודם מקבלים רק קלט של אותות מאוד פשוטים. ואותות הקלט האלו מגיעים ממודולציות יורדות מחלקים גבוהים יותר במוח, כמו האונה המוטורית, המוח הקטן, הגנגליונים הבאזלתיים, כולם יעבירו פעילות לחוט השדרה בעודנו נעים. אבל מה שמעניין זה באיזו רמה חלק ברמה נמוכה, חוט השדרה, יחד עם הגוף, כבר פתרו חלק גדול של בעית התנועה. ואתם כנראה יודעים את זה בגלל העובדה שאתם יכולים לחתוך את ראש התרנגולת, והיא יכולה להמשיך לרוץ לזמן מסויים, מה שמראה שרק החלק התחתון, חוט שדרה וגוף, כבר פתרו חלק גדול מבעית התנועה.
Now, understanding how this works is very complex, because first of all, recording activity in the spinal cord is very difficult. It's much easier to implant electrodes in the motor cortex than in the spinal cord, because it's protected by the vertebrae. Especially in humans, very hard to do. A second difficulty is that locomotion is really due to a very complex and very dynamic interaction between these four components. So it's very hard to find out what's the role of each over time. This is where biorobots like Pleurobot and mathematical models can really help.
עכשיו, להבין איך זה עובד זה מאוד מורכב, בגלל שראשית, להקליט פעילות בחוט השדרה זה מאוד קשה, זה הרבה יותר קל לשתול אלקטרודות באונה המוטורית מאשר בחוט השדרה, מפני שהוא מוגן על ידי חוליות. בעיקר באנשים, ממש מאוד קשה לעשות. קושי שני הוא שהתנועה היא באמת בשל תקשורת מאוד מורכבת ודינמית בין ארבעת הרכיבים האלו. אז זה מאוד קשה לגלות מה התפקיד של כל אחד לאורך הזמן. שם הביו רובוטים כמו פלאורובוט ומודלים מתמטיים יכולים לעזור.
So what's biorobotics? Biorobotics is a very active field of research in robotics where people want to take inspiration from animals to make robots to go outdoors, like service robots or search and rescue robots or field robots. And the big goal here is to take inspiration from animals to make robots that can handle complex terrain -- stairs, mountains, forests, places where robots still have difficulties and where animals can do a much better job. The robot can be a wonderful scientific tool as well. There are some very nice projects where robots are used, like a scientific tool for neuroscience, for biomechanics or for hydrodynamics. And this is exactly the purpose of Pleurobot. So what we do in my lab is to collaborate with neurobiologists like Jean-Marie Cabelguen, a neurobiologist in Bordeaux in France, and we want to make spinal cord models and validate them on robots. And here we want to start simple.
אז מה זה ביו רובוטיקה? ביו רובוטיקה היא שדה מאוד אקטיבי של מחקר ברובוטיקה שם אנשים רוצים לקחת השראה מחיות כדי ליצור רובוטים שיצאו החוצה, כמו רובוטי שרות ורובוטי חיפוש והצלה או רובוטי שדה. והמטרה הגדולה פה היא לקחת השראה מחיות כדי ליצור רובוטים שיכולים להתמודד עם פני שטח מורכבים -- מדרגות, הרים, יערות, מקומות בהם לרובוטים עדיין יש קשיים ובהם חיות יכולות לעשות עבודה טובה יותר. הרובוט יכול להיות גם כלי מדעי נפלא. יש כמה פרוייקטים מאוד נחמדים שם הרובוטים נמצאים בשימוש, כמו כלים מדעיים למדעי המוח, לביו מכאניקה או להידרו דינמיקה. וזו בדיוק המטרה של פלאורובוט. אז מה שאנחנו עושים במעבדה שלי זה לשתף פעולה עם ניורו ביולוגים כמו ז'אן מישל קבלגן, נוירו ביולוג בבורדו, צרפת, ואנחנו רוצים לעשות מודלים של חוט שדרה ולאמת אותם ברובוטים. ופה אנחנו רוצים להתחיל בפשוט.
So it's good to start with simple animals like lampreys, which are very primitive fish, and then gradually go toward more complex locomotion, like in salamanders, but also in cats and in humans, in mammals. And here, a robot becomes an interesting tool to validate our models. And in fact, for me, Pleurobot is a kind of dream becoming true. Like, more or less 20 years ago I was already working on a computer making simulations of lamprey and salamander locomotion during my PhD. But I always knew that my simulations were just approximations. Like, simulating the physics in water or with mud or with complex ground, it's very hard to simulate that properly on a computer. Why not have a real robot and real physics? So among all these animals, one of my favorites is the salamander. You might ask why, and it's because as an amphibian, it's a really key animal from an evolutionary point of view. It makes a wonderful link between swimming, as you find it in eels or fish, and quadruped locomotion, as you see in mammals, in cats and humans. And in fact, the modern salamander is very close to the first terrestrial vertebrate, so it's almost a living fossil, which gives us access to our ancestor, the ancestor to all terrestrial tetrapods.
אז זה טוב להתחיל עם חיות פשוטות כמו דגי למפריי, שהם דגים מאוד פרימיטיבים, ואז לאט לאט ללכת לכיוון תנועה יותר מורכבת, כמו סלמנדרות, אבל גם בחתולים ובני אדם, ביונקים. ופה, רובוט הופך לכלי מעניין כדי לאשר את המודלים שלנו. ולמעשה, בשבילי, פלאורובוט הוא סוג של חלום שהתגשם. כמו, פחות או יותר לפני 20 שנה עבדתי כבר על מחשב שעשה הדמיות של תנועת למפריי וסלמנדרות במהלך הדוקטורט שלי. אבל תמיד ידעתי שההדמיות שלי היו משוערות. כמו, לדמות את הפיזיקה במים או עם בוץ או עם פני שטח מורכבים, זה מאוד קשה לדמות את זה בדיוק על מחשב. למה שלא יהיה רובוט אמיתי ופיזיקה אמיתית? אז בין כל החיות האלו, אחת מהמועדפות עלי היא הסלמנדרה. אתם אולי תשאלו למה, וזה בגלל שכחיה אמפיבית, זו באמת חיה חשובה מנקודת מבט אבולוציונית. זה יוצר קישור מעולה בין שחיה, כמו שאתם מוצאים את זה בצלופחים ודגים, ותנועה ארבע רגלית, כמו שאתם רואים ביונקים, בחתולים ואנשים. ולמעשה, הסלמנדרה המודרנית מאוד קרובה לבעל החוליות היבשתי הראשון, אז זה כמעט מאובן חי, שנותן לנו גישה לאבות אבותינו, האבות לכל הטטרפודים היבשתיים.
So the salamander swims by doing what's called an anguilliform swimming gait, so they propagate a nice traveling wave of muscle activity from head to tail. And if you place the salamander on the ground, it switches to what's called a walking trot gait. In this case, you have nice periodic activation of the limbs which are very nicely coordinated with this standing wave undulation of the body, and that's exactly the gait that you are seeing here on Pleurobot. Now, one thing which is very surprising and fascinating in fact is the fact that all this can be generated just by the spinal cord and the body. So if you take a decerebrated salamander -- it's not so nice but you remove the head -- and if you electrically stimulate the spinal cord, at low level of stimulation this will induce a walking-like gait. If you stimulate a bit more, the gait accelerates. And at some point, there's a threshold, and automatically, the animal switches to swimming. This is amazing. Just changing the global drive, as if you are pressing the gas pedal of descending modulation to your spinal cord, makes a complete switch between two very different gaits. And in fact, the same has been observed in cats. If you stimulate the spinal cord of a cat, you can switch between walk, trot and gallop. Or in birds, you can make a bird switch between walking, at a low level of stimulation, and flapping its wings at high-level stimulation. And this really shows that the spinal cord is a very sophisticated locomotion controller.
אז הסלמנדרה שוחה על ידי מה שנקרא צורת הליכת שחיה אנגיוליפורמי, אז הם יוצרים גל תנועה מעניין של פעילות שרירים מהראש לזנב. ואם תשימו את הסלמנדרה על הקרקע, היא מחליפה למה שנקרא מפתח הליכה טפיפה. במקרה הזה, יש לכם הפעלה תקופתית נחמדה של הגפיים שהן מתואמות מאוד יפה עם גל עומד בתנועה גלית של הגוף, וזה בדיוק המפתח שאתם רואים פה בפלאורובוט. עכשיו, דבר אחד שמאוד מפתיע ומרתק למעשה זו העובדה שכל זה יכול להיות מיוצר רק על ידי חוט השדרה והגוף. אז אם אתם לוקחים סלמנדרה נטולת מוח -- זה לא כל כך נחמד אבל אתם מסירים את הראש -- ואם אתם מגרים חשמלית את חוט השדרה, ברמות נמוכות של גירוי זה יעורר מה שנראה כמו צורת הליכה. אם אתם מגרים מעט יותר, צורת ההליכה מואצת. ובנקודה מסויימת, יש סף, ואוטומטית, החיה מחליפה לשחיה. זה מדהים. פשוט לשנות את התנועה הגלובלית, כאילו אתם לוחצים על דוושת הגז של מודולציה יורדת לחוט השדרה שלכם, וזה יוצר מיתוג שלם בין שתי צורות הליכה מאוד שונות. למעשה, אותו הדבר אובחן בחתולים. אם אתם מגרים את חוט השדרה של חתול, אתם יכולים למתג בין הליכה, טיפוף ודהירה. או בציפורים, אתם יכולים לגרום לציפור למתג בין הליכה, ברמה נמוכה של גירוי, ולנפנף בכנפיים ברמות גבוהות של גירוי. וזה באמת מראה שחוט השדרה הוא בקר תנועה מאוד מורכב.
So we studied salamander locomotion in more detail, and we had in fact access to a very nice X-ray video machine from Professor Martin Fischer in Jena University in Germany. And thanks to that, you really have an amazing machine to record all the bone motion in great detail. That's what we did. So we basically figured out which bones are important for us and collected their motion in 3D. And what we did is collect a whole database of motions, both on ground and in water, to really collect a whole database of motor behaviors that a real animal can do. And then our job as roboticists was to replicate that in our robot. So we did a whole optimization process to find out the right structure, where to place the motors, how to connect them together, to be able to replay these motions as well as possible. And this is how Pleurobot came to life.
אז חקרנו תנועת סלמנדרות בפרוט רב יותר, ולמעשה היתה לנו גישה למכונת וידאו רנטגן ממש נחמדה מפרופסור מרטין פישר באוניברסיטת ינה בגרמניה. ותודות לזה,יש לכם באמת מכונה מדהימה כדי להקליט את כל תנועות העצמות בפרוט גדול. וזה מה שעשינו. אז בעיקרון הבנו איזה עצמות חשובות לנו ואספנו את התנועות שלהן בתלת מימד. ומה שעשינו זה לאסוף מאגר מידע שלם של תנועות, גם על הקרקע וגם במים, כדי באמת לאסוף מאגר מידע שלם של תנועות מוטוריות שחיה אמיתית יכולה לעשות. ואז העבודה שלנו כרובוטיקאים היתה לשכפל את זה ברובוטים. אז עשינו תהליך מיטוב שלם כדי לגלות את המבנה הנכון, היכן למקם את המנועים, איך לחבר אותם יחד, כדי להיות מסוגלים לשחזר את התנועות האלו הכי טוב שאפשר. וכך פלאורובוט בא לחיים.
So let's look at how close it is to the real animal. So what you see here is almost a direct comparison between the walking of the real animal and the Pleurobot. You can see that we have almost a one-to-one exact replay of the walking gait. If you go backwards and slowly, you see it even better. But even better, we can do swimming. So for that we have a dry suit that we put all over the robot --
אז בואו נביט בכמה קרוב זה לחיה האמיתית. אז מה שאתם רואים פה זה כמעט השוואה ישירה בין ההליכה של חיות אמיתיות והפלאורובוט. אתם יכולים לראות שיש לנו כמעט חזרה של אחד לאחד של צורת ההליכה. אם אתם הולכים אחורה ובאיטיות, אתם רואים את זה הרבה יותר טוב. אבל אפילו טוב יותר, אנחנו יכולים לעשות שחיה. אז בשביל זה יש לנו חליפת צלילה שאנחנו שמים על כל הרובוט --
(Laughter)
(צחוק)
and then we can go in water and start replaying the swimming gaits. And here, we were very happy, because this is difficult to do. The physics of interaction are complex. Our robot is much bigger than a small animal, so we had to do what's called dynamic scaling of the frequencies to make sure we had the same interaction physics. But you see at the end, we have a very close match, and we were very, very happy with this. So let's go to the spinal cord. So here what we did with Jean-Marie Cabelguen is model the spinal cord circuits. And what's interesting is that the salamander has kept a very primitive circuit, which is very similar to the one we find in the lamprey, this primitive eel-like fish, and it looks like during evolution, new neural oscillators have been added to control the limbs, to do the leg locomotion. And we know where these neural oscillators are but what we did was to make a mathematical model to see how they should be coupled to allow this transition between the two very different gaits. And we tested that on board of a robot.
ואז אנחנו יכולים להכנס למים ולהתחיל לשחזר את צורת השחיה. ופה, היינו מאוד שמחים, מפני שזה באמת קשה לעשות. הפיזיקה של פעולה הוא מורכב. הרובוט שלנו הוא גדול בהרבה מחיה קטנה, אז היינו צריכים לעשות מה שקראנו לו הגדלה דינמית של תדירויות כדי לוודא שתהיה לנו את אותה פיזיקת פעולה. אבל אתם רואים בסוף, יש לנו התאמה די טובה, והיינו מאוד מאוד שמחים עם זה. אז בואו נעבור לחוט השדרה. אז פה מה שעשינו עם ז'אן מרי קבלגן זה למדל את מעגלי חוט השדרה. ומה שמעניין זה שהסלמנדרה שמרה על מעגל מאוד פרימיטיבי, שמאוד דומה לזה שאנחנו מוצאים בלמפריי, הדג הפרימיטיבי דמוי הצלופח הזה, וזה נראה כאילו בזמן האבולוציה, תנודות ניורונליות חדשות הוספו כדי לשלוט באברים, לעשות את תנועת הרגליים. ואנחנו יודעים איפה התנודות העצביות האלו נמצאות אבל מה שעשינו היה ליצור מודל מתמטי כדי לראות איך הם צריכים להיות מחוברים כדי לאפשר את המעבר הזה בין שתי צורות ההליכה המאוד שונות האלו. ובחנו את זה על רובוט.
And this is how it looks. So what you see here is a previous version of Pleurobot that's completely controlled by our spinal cord model programmed on board of the robot. And the only thing we do is send to the robot through a remote control the two descending signals it normally should receive from the upper part of the brain. And what's interesting is, by playing with these signals, we can completely control speed, heading and type of gait. For instance, when we stimulate at a low level, we have the walking gait, and at some point, if we stimulate a lot, very rapidly it switches to the swimming gait. And finally, we can also do turning very nicely by just stimulating more one side of the spinal cord than the other. And I think it's really beautiful how nature has distributed control to really give a lot of responsibility to the spinal cord so that the upper part of the brain doesn't need to worry about every muscle. It just has to worry about this high-level modulation, and it's really the job of the spinal cord to coordinate all the muscles.
וכך זה נראה. אז מה שאתם רואים פה זה גרסה קודמת של הפלאורובוט שלגמרי נשלטת על יד מודל חוט השדרה שמתוכנת על הרובוט. והדבר היחיד שאנחנו עושים זה לשלוח לרובוט דרך שלט את שני האותות היורדים שהוא בדרך כלל צריך לקבל מהחלק העליון של המוח. ומה שמענין זה, שעל ידי משחק עם האותות האלו, אנחנו יכולים לשלוט לגמרי במהירות, בכיוון ובסוג ההליכה. לדוגמה, כשאנחנו מגרים ברמות נמוכות, יש לנו צורת צעד של הליכה, ובנקודה מסויימת, אם אנחנו מגרים הרבה, מהר מאוד זה משתנה לצורת השחיה. ולבסוף, אנחנו יכולים גם לעשות פניות מאוד יפה רק על ידי גירוי צד אחד של חוט השדרה יותר מאשר האחר. ואני חושב שזה באמת יפהפה איך הטבע חילק את השליטה כדי באמת לתת הרבה אחריות לחוט השדרה כך שהחלק העליון של המוח לא צריך לדאוג בנוגע לכל שריר. הוא רק צריך לדאוג בנוגע לתנודות ברמות גבוהות, וזו באמת העבודה של חוט השדרה לתאם את כל השרירים.
So now let's go to cat locomotion and the importance of biomechanics. So this is another project where we studied cat biomechanics, and we wanted to see how much the morphology helps locomotion. And we found three important criteria in the properties, basically, of the limbs. The first one is that a cat limb more or less looks like a pantograph-like structure. So a pantograph is a mechanical structure which keeps the upper segment and the lower segments always parallel. So a simple geometrical system that kind of coordinates a bit the internal movement of the segments. A second property of cat limbs is that they are very lightweight. Most of the muscles are in the trunk, which is a good idea, because then the limbs have low inertia and can be moved very rapidly. The last final important property is this very elastic behavior of the cat limb, so to handle impacts and forces. And this is how we designed Cheetah-Cub.
אז עכשיו בואו נעבור לתנועת חתולים והחשיבות של ביו מכאניקה. אז זה פרוייקט נוסף שם חקרנו ביו מכאניקה של חתולים, ורצינו לראות כמה המורפולוגיה עוזרת לתנועה. וגילינו שלושה קריטריונים חשובים בתכונות, בעיקרון, של הגפיים. הראשונה היא שגפיים של חתולים פחות או יותר נראים כמו מבנה של פנטוגרף. אז פנטוגרף הוא מבנה מכאני ששומר על החלק העליון והחלקים הנמוכים תמיד מקבילים. אז מערכת גאומטרית פשוטה שסוג של מתאמת מעט את התנועה הפנימית של הסגמנטים. תכונה שניה של גפיי חתולים היא שהם מאוד קלים. רוב השרירים הם בגוף, שזה רעיון טוב, מפני שאז לגפיים יש אינרציה נמוכה ויכולות לנוע במהירות גבוהה. התכונה החשובה האחרונה היא התהנהגות המאוד אלסטית של גפי החתול, כדי להתמודד עם פגיעות וכוחות. וכך תכננו את גור הצ'יטה.
So let's invite Cheetah-Cub onstage. So this is Peter Eckert, who does his PhD on this robot, and as you see, it's a cute little robot. It looks a bit like a toy, but it was really used as a scientific tool to investigate these properties of the legs of the cat. So you see, it's very compliant, very lightweight, and also very elastic, so you can easily press it down and it will not break. It will just jump, in fact. And this very elastic property is also very important. And you also see a bit these properties of these three segments of the leg as pantograph.
אז בואו נזמין את גור הצ'יטה לבמה. אז זה פיטר אקהרט, שעושה את הדוקטורט שלו על הרובוט הזה, כמו שאתם רואים, זה רובוט קטן וחמוד. זה נראה מעט כמו צעצוע, אבל הוא באמת היה בשימוש ככלי מדעי כדי לחקור את התכונות האלו של רגלי החתול. אז אתם רואים, זה מאוד מותאם, מאוד קל משקל, וגם מאוד אלסטי, אז אתם יכולים ללחוץ עליו בקלות והוא לא ישבר. הוא פשוט יקפוץ, למעשה. והתכונה המאוד אלסטית היא גם מאוד חשובה. ואתם גם רואים מעט את התכונות האלו של שלושת המקטעים האלו של הרגל כפנטוגרף.
Now, what's interesting is that this quite dynamic gait is obtained purely in open loop, meaning no sensors, no complex feedback loops. And that's interesting, because it means that just the mechanics already stabilized this quite rapid gait, and that really good mechanics already basically simplify locomotion. To the extent that we can even disturb a bit locomotion, as you will see in the next video, where we can for instance do some exercise where we have the robot go down a step, and the robot will not fall over, which was a surprise for us. This is a small perturbation. I was expecting the robot to immediately fall over, because there are no sensors, no fast feedback loop. But no, just the mechanics stabilized the gait, and the robot doesn't fall over. Obviously, if you make the step bigger, and if you have obstacles, you need the full control loops and reflexes and everything. But what's important here is that just for small perturbation, the mechanics are right. And I think this is a very important message from biomechanics and robotics to neuroscience, saying don't underestimate to what extent the body already helps locomotion.
עכשיו, מה שמעניין זה שצורת הצעד הדי דינמית מושגת פשוט בלולאה פתוחה, מה שאומר ללא חיישנים, ללא לולאות משוב מורכבות. וזה מעניין, מפני שזה אומר שרק המכניקה כבר מייצבת את הצעד הדי מהיר הזה, והמכניקה הטובה באמת הזו כבר בעיקרון מפשטת תנועה. לרמה שאנחנו יכולים אפילו להפריע לתנועה, כמו שאתם תראו בסרטון הבא, בו אנחנו יכולים לדוגמה לעשות תרגיל בו הרובוט יורד במדרגות, והרובוט לא יפול, מה שהיה הפתעה גדולה בשבילנו. זו הפרעה קטנה. ציפיתי שהרובוט שלי יפול מייד, מפני שאין חיישנים, אין לולאת משוב מהירה. אבל לא, רק המכאניקה מיצצבת את הצעד, והרובוט לא נופל. בברור, אם אתם עושים את הצעד גדול יותר, ואם יש לכם מכשולים, אתם צריכים את לולאת השליטה המלאה וריפלקסים והכל. אבל מה שחשוב פה זה שרק להפרעות קטנות, המכאניקה היא נכונה. ואני חושב שזה מסר מאוד חשוב מהביו מכאניקה והרובוטים למדעי המוח, שאומר להעריך לאיזו רמה הגוף כבר עוזר לתנועה.
Now, how does this relate to human locomotion? Clearly, human locomotion is more complex than cat and salamander locomotion, but at the same time, the nervous system of humans is very similar to that of other vertebrates. And especially the spinal cord is also the key controller for locomotion in humans. That's why, if there's a lesion of the spinal cord, this has dramatic effects. The person can become paraplegic or tetraplegic. This is because the brain loses this communication with the spinal cord. Especially, it loses this descending modulation to initiate and modulate locomotion. So a big goal of neuroprosthetics is to be able to reactivate that communication using electrical or chemical stimulations. And there are several teams in the world that do exactly that, especially at EPFL. My colleagues Grégoire Courtine and Silvestro Micera, with whom I collaborate.
עכשיו, איך זה מתקשר לתנועה אנושית? בברור, תנועה אנושית היא יותר מורכבת מתנועה של חתולים וסלמנדרות, אבל באותו זמן, מערכת העצבים של אנשים היא מאוד דומה לזו של בעלי חוליות אחרים. ובעיקר חוט השדרה זה גם הבקר העיקרי של תנועה בבני אדם. לכן, אם יש פגיעה בחוט השדרה, יש לזה השפעות דרמטיות. האדם יכול להפוך למשותק ברגליים או בידיים. זה בגלל שהמוח מאבד את התקשורת עם חוט השדרה. בעיקר, הוא מאבד את המודולציה היורדת כדי להתחיל ולנטר את התנועה. אז מטרה גדולה של תותבות ניורולוגיות זה להיות מסוגלים להפעיל מחדש את התקשורת בשימוש בגירויים חשמליים וכימיים. ויש מספר צוותים בעולם שעושים בדיוק את זה, בעיקר ב EPFL. הקולגות שלי גרגורי קורטין וסילבסטרו מיסרה, איתם שיתפתי פעולה.
But to do this properly, it's very important to understand how the spinal cord works, how it interacts with the body, and how the brain communicates with the spinal cord. This is where the robots and models that I've presented today will hopefully play a key role towards these very important goals.
אבל כדי לעשות את זה נכון, זה מאוד חשוב להבין איך חוט השדרה עובד, איך הוא מתקשר עם הגוף, ואיך המוח מתקשר עם חוט השדרה. שם הרובוט והמודלים שהצגתי היום בתקווה ישחקו תפקיד חשוב כלפי המטרות המאוד חשובות האלו.
Thank you.
תודה לכם.
(Applause)
(מחיאות כפיים)
Bruno Giussani: Auke, I've seen in your lab other robots that do things like swim in pollution and measure the pollution while they swim. But for this one, you mentioned in your talk, like a side project, search and rescue, and it does have a camera on its nose.
ברונו גיאוסיאני: אאוקה, ראיתי במעבדה שלך רובוטים אחרים שעושים דברים כמו לשחות בזיהום ולמדוד את הזיהום בעודם שוחים. אבל לזה, הזכרת בהרצאה שלך, כמו פרוייקט צידי, חיפוש והצלה, ויש לו מצלמה על האף.
Auke Ijspeert: Absolutely. So the robot -- We have some spin-off projects where we would like to use the robots to do search and rescue inspection, so this robot is now seeing you. And the big dream is to, if you have a difficult situation like a collapsed building or a building that is flooded, and this is very dangerous for a rescue team or even rescue dogs, why not send in a robot that can crawl around, swim, walk, with a camera onboard to do inspection and identify survivors and possibly create a communication link with the survivor.
אאוקה איג'ספירט: בהחלט. אז הרובוט -- יש לנו כמה פרוייקטים צידיים שם היינו רוצים להתשתמש ברובוטים כדי לעשות בדיקות חיפוש והצלה, אז הרובוט הזה רואה אתכם עכשיו. והחלום הגדול הוא, אם יש לכם מצב קשה כמו בניין שקרס או בניין שמוצף, וזה מאוד מסוכן לצוות הצלה או אפילו לכלבי הצלה, למה לא לשלוח רובוט שיכול לזחול באזור, לשחות, ללכת, עם מצלמה עליו כדי לעשות בחינה וזיהוי של ניצולים ואולי ליצור קשר תקשורת עם הניצולים.
BG: Of course, assuming the survivors don't get scared by the shape of this.
ב.ג: כמובן, בהנחה שהניצולים לא יפחדו מהצורה של זה.
AI: Yeah, we should probably change the appearance quite a bit, because here I guess a survivor might die of a heart attack just of being worried that this would feed on you. But by changing the appearance and it making it more robust, I'm sure we can make a good tool out of it.
א.א: כן, היינו צריכים כנראה לשנות את הנראות די הרבה, מפני שפה אני מנחש שניצול אולי ימות מהתקף לב פשוט מלהיות מודאג שזה יאכל אותו. אבל על ידי שינוי הנראות ולעשות אותו יותר עמיד, אני בטוח שנוכל ליצור כלי טוב ממנו.
BG: Thank you very much. Thank you and your team.
בג: תודה רבה לך. תודה לך ולצוות.