So, robots. Robots can be programmed to do the same task millions of times with minimal error, something very difficult for us, right? And it can be very impressive to watch them at work. Look at them. I could watch them for hours. No? What is less impressive is that if you take these robots out of the factories, where the environments are not perfectly known and measured like here, to do even a simple task which doesn't require much precision, this is what can happen. I mean, opening a door, you don't require much precision.
Evet, robotlar. Robotlar, aynı görevi milyonlarca kez minimum hatayla yapacak şekilde programlanabilir, bu bizim için çok zor bir şey, değil mi? Onları çalışırken izlemek de oldukça etkileyici. Şöyle bir bakın. Onları saatlerce izleyebilirim. Hayır mı? Daha az etkileyici olan şey, eğer robotları fabrikaların dışına, buradaki gibi tam olarak bilinmeyen ve ölçülmeyen ortamlara çıkarırsanız pek hassasiyet gerektirmeyen bir işi bile yapamazlar, yani sonuç bu olur. Örneğin kapıyı açmak çok fazla dikkat gerektirmez.
(Laughter)
(Kahkahalar)
Or a small error in the measurements, he misses the valve, and that's it --
Ölçümlerde küçük bir hata oldu diyelim, kapakçığı ıskalar ve olan olur.
(Laughter)
(Kahkahalar)
with no way of recovering, most of the time.
Çoğu zaman da telafi edemeyiz.
So why is that? Well, for many years, robots have been designed to emphasize speed and precision, and this translates into a very specific architecture. If you take a robot arm, it's a very well-defined set of rigid links and motors, what we call actuators, they move the links about the joints. In this robotic structure, you have to perfectly measure your environment, so what is around, and you have to perfectly program every movement of the robot joints, because a small error can generate a very large fault, so you can damage something or you can get your robot damaged if something is harder.
Peki neden? Çünkü yıllardır, robotlar hız ve hassasiyet üzerine tasarlandı ve bu çok özel bir mimariye dönüştü. Bir robot kolunu ele alalım, oldukça iyi tanımlanmış sert bağlantılar ve harekete geçirici motorları var, bunlar eklem bağlantılarını taşırlar. Bu robotik yapıda, çevreyi mükemmel bir şekilde ölçmeniz gerekir, yani çevrede neler olduğunu ve robot bağlantılarının her hareketini mükemmel bir şekilde programlamanız gerekir, çünkü küçük bir hata çok büyük bir arızaya yol açabilir. bu nedenle bir şeye zarar verebilirsiniz ya da robotunuz hasar görebilir.
So let's talk about them a moment. And don't think about the brains of these robots or how carefully we program them, but rather look at their bodies. There is obviously something wrong with it, because what makes a robot precise and strong also makes them ridiculously dangerous and ineffective in the real world, because their body cannot deform or better adjust to the interaction with the real world. So think about the opposite approach, being softer than anything else around you. Well, maybe you think that you're not really able to do anything if you're soft, probably. Well, nature teaches us the opposite. For example, at the bottom of the ocean, under thousands of pounds of hydrostatic pressure, a completely soft animal can move and interact with a much stiffer object than him. He walks by carrying around this coconut shell thanks to the flexibility of his tentacles, which serve as both his feet and hands. And apparently, an octopus can also open a jar. It's pretty impressive, right?
O hâlde şimdi onlar hakkında konuşalım. Bu tobotların beyinlerini ya da onları nasıl dikkatli programladığımızı düşünmeyin, daha ziyade vücutlarına bakın. Bir şeylerin yolunda gitmediği çok belli, çünkü robotları güçlü ve hassas yapan şey, onları gerçek dünyada inanılmaz şekilde tehlikeli ve etkisiz kılıyor, çünkü vücutları deforme olmaz veya gerçek dünya ile etkileşim için daha iyi uyum sağlamıyor. Tam tersi bir yaklaşımla ele alalım, çevrenizdeki her şeyden daha hassas olmak. Hassas bir yapınız varsa pek bir şey yapamayacağınızı düşünürsünüz, muhtemelen. Ancak doğa bize tam tersini öğretiyor. Örneğin okyanusun dibinde, binlerce kilo hidrostatik basınç altında, tamamen yumuşak bir deniz hayvanı hareket edebilir ve kendisinden çok daha sert bir nesneyle etkileşime girebilir. Ayak ve el görevi gören tentaküllerinin esnekliği sayesinde bu hindistan cevizi kabuğunu taşıyarak yürüyor. Görünüşe göre, bir ahtapot da bir kavanoz açabilir. Bu oldukça etkileyici, değil mi?
But clearly, this is not enabled just by the brain of this animal, but also by his body, and it's a clear example, maybe the clearest example, of embodied intelligence, which is a kind of intelligence that all living organisms have. We all have that. Our body, its shape, material and structure, plays a fundamental role during a physical task, because we can conform to our environment so we can succeed in a large variety of situations without much planning or calculations ahead.
Ancak açıkçası, bu sadece bu hayvanın beyninin değil, aynı zamanda onun bedeninin de mümkün kıldığı bir şey ve bu, tüm canlı organizmaların sahip olduğu bir tür zekâ olan somutlaşmış zekânın belki de en net örneği. Hepimiz buna sahibiz. Vücudumuz, şekli, dokusu ve yapısı fiziksel görevler esnasında temel rol oynadığı için çevreye uyum sağlayabiliriz. Böylece, çok fazla planlama ve hesaplama yapmadan çok çeşitli durumlarda başarılı olabiliriz.
So why don't we put some of this embodied intelligence into our robotic machines, to release them from relying on excessive work on computation and sensing? Well, to do that, we can follow the strategy of nature, because with evolution, she's done a pretty good job in designing machines for environment interaction. And it's easy to notice that nature uses soft material frequently and stiff material sparingly. And this is what is done in this new field of robotics, which is called "soft robotics," in which the main objective is not to make super-precise machines, because we've already got them, but to make robots able to face unexpected situations in the real world, so able to go out there. And what makes a robot soft is first of all its compliant body, which is made of materials or structures that can undergo very large deformations, so no more rigid links, and secondly, to move them, we use what we call distributed actuation, so we have to control continuously the shape of this very deformable body, which has the effect of having a lot of links and joints, but we don't have any stiff structure at all.
Öyleyse neden bu somutlaşmış zekâyı robotik makinelerimize ekleyerek onları durmadan çalışma, hesap yapma ve hissetmeye dayalı makineler olmaktan çıkarmıyoruz? Bunu yapmak için doğanın stratejisini takip edebiliriz, çünkü evrimle çevre etkileşimi için makine tasarlarken oldukça iyi bir iş çıkarıldı. Ayrıca doğanın yumuşak malzemeleri sık sık kullanırken sert malzemeleri nadiren kullandığını fark edersiniz. Hassas robotikler olarak adlandırılan bu yeni robotbilim alanında temel amaç süper hassas makineler yapmak değil, çünkü biz zaten onlara sahibiz, amaç onların gerçek dünyada beklenmedik durumlarla yüzleşebilmelerini sağlamak, yani onları dışarı çıkarabilmek. Bir robotu yumuşak yapan şey, her şeyden önce birbiriyle uyumlu gövdesi; bu gövde çok fazla aşınmaya dayanabilecek malzeme veya yapıdan oluşuyor, o hâlde sabit bağlantı olmayacak. İkincisi, onları harekete geçirmek için dağıtımlı aktivasyon kullanıyoruz, bu yüzden bu aşınmaya çok müsait gövdeyi sürekli kontrol etmemiz lazım, gövdede çok fazla bağlantı ve eklem varmış etkisi yapıyor ama hiç sert bir yapıya sahip değiliz.
So you can imagine that building a soft robot is a very different process than stiff robotics, where you have links, gears, screws that you must combine in a very defined way. In soft robots, you just build your actuator from scratch most of the time, but you shape your flexible material to the form that responds to a certain input. For example, here, you can just deform a structure doing a fairly complex shape if you think about doing the same with rigid links and joints, and here, what you use is just one input, such as air pressure.
Yumuşak robot yapmanın çok daha darklı bir süreç olduğunu görebilirsiniz, sert robotlarda birbirine belli şekilde geçirmeniz gereken bağlantılar, vontalar ve cıvatalarla uğraşırsınız. Hassas robotlarda ise yalnızca sıfırdan bir aktüator yapıyorsunuz, çoğu zaman böyle, ama esnek materyalinizi belirli bir girdiye cevap verecek formda şekillendiriyorsunuz. Örneğin burada aynı şeyi sert bağlantı ve eklemlerle yapmayı düşürseniz pek karmaşık olmayan bir şekil için yapıyı deforme edebilirsiniz. Burada ise sadece bir girdi kullanıyorsunuz, örneğin hava basıncı.
OK, but let's see some cool examples of soft robots. Here is a little cute guy developed at Harvard University, and he walks thanks to waves of pressure applied along its body, and thanks to the flexibility, he can also sneak under a low bridge, keep walking, and then keep walking a little bit different afterwards. And it's a very preliminary prototype, but they also built a more robust version with power on board that can actually be sent out in the world and face real-world interactions like a car passing it over it ... and keep working.
Pekâlâ, şimdi bazı yumuşak robot örneklerine bir göz atalım. Burada Harvard Üniversitesi'nde geliştirilen küçük sevimli bir adam var ve vücudu boyunca uygulanan basınç dalgaları sayesinde yürüyor, esnekliği sayesinde alçak bir köprü altından geçebilir ve yürümeye devam edebilir. Sonra biraz daha farklı bir biçimde yürümeye devam ediyor. Bu demo bir prototip, ama sonrasında hayatın içine gönderilerek hayatla etkileşime girecek çok daha dayanıklı bir versiyon yapıldı, örneğin araba üzerinden geçtiği hâlde yürümeye devam etmesi.
It's cute.
Sevimli.
(Laughter)
(Kahkahalar)
Or a robotic fish, which swims like a real fish does in water simply because it has a soft tail with distributed actuation using still air pressure. That was from MIT, and of course, we have a robotic octopus. This was actually one of the first projects developed in this new field of soft robots. Here, you see the artificial tentacle, but they actually built an entire machine with several tentacles they could just throw in the water, and you see that it can kind of go around and do submarine exploration in a different way than rigid robots would do. But this is very important for delicate environments, such as coral reefs.
Belki de gerçek bir balığın suda yüzdüğü gibi yüzen bir robot balık, çünkü dağıtımlı aktüatöre sahip yumuşak bir kuyruğu var ve sabi hava basıncı kullanıyor. Bu örnek MIT'dendi ve tabii robotik ahtapotumuz da var. Bu aslında yeni hassas robot alanında geliştirilen ilk projelerden biriydi. İşte yapay tentakülü görüyorsunuz, aslında birkaç tentakülle tam bir makine inşa ettiler, rahatlıkla suyun içine atabiliyor ve makinenin denizaltı keşfi yapmasını izleyebiliyorsunuz, bunu sert robotlardan oldukça farklı bir şekilde yapıyor. Fakat bu, mercan resifleri gibi hassas ortamlar için çok önemli.
Let's go back to the ground. Here, you see the view from a growing robot developed by my colleagues in Stanford. You see the camera fixed on top. And this robot is particular, because using air pressure, it grows from the tip, while the rest of the body stays in firm contact with the environment. And this is inspired by plants, not animals, which grows via the material in a similar manner so it can face a pretty large variety of situations.
Hadi yeryüzüne geri dönelim. Burada gördüğünüz... Stanford'daki meslektaşlarımın yaptığı büyüyen bir robot. Kamera üstüne sabitlenmiş durumda. Bu robotun özel olmasının sebebi, hava basıncı kullanarak bir uçtan büyümesi, bu esnada kalan kısmı çevreyle sıkı temas halinde kalıyor. Bu teknik için hayvanlardan değil, benzer bir şekilde materyal aracılığıyla büyüyen bitkilerden esinlenildi. bu yüzden oldukça geniş bir çapta farklı durumla yüzleşebilir.
But I'm a biomedical engineer, and perhaps the application I like the most is in the medical field, and it's very difficult to imagine a closer interaction with the human body than actually going inside the body, for example, to perform a minimally invasive procedure. And here, robots can be very helpful with the surgeon, because they must enter the body using small holes and straight instruments, and these instruments must interact with very delicate structures in a very uncertain environment, and this must be done safely. Also bringing the camera inside the body, so bringing the eyes of the surgeon inside the surgical field can be very challenging if you use a rigid stick, like a classic endoscope.
Ben biyotıp mühendisiyim, belki de en çok sevdiğim uygulama tıp alanı ve minimal invasif bir cerrahi müdahelede olduğu gibi insan vücudunun içine girmektense insan vücuduyla daha yakın bir etkileşim hayal etmek çok zor. Ve burada robotlar, cerraha yardımcı olabiliyorlar, çünkü küçük delikler ve sabit aletler kullanarak vücudun içine girmeleri gerekiyor ve bu aletlerin çok belirsiz bir ortamda çok hassas yapılarla etkileşime girmesi gerekiyor ve bunun güvenle yapılması lazım. Ayrıca vücudun içine kamera girmesi klasik bir endoskop gibi sert bir çubuk kullanarak cerrahın gözlerini cerrahi alanın içine getirmek çok zor olabilir.
With my previous research group in Europe, we developed this soft camera robot for surgery, which is very different from a classic endoscope, which can move thanks to the flexibility of the module that can bend in every direction and also elongate. And this was actually used by surgeons to see what they were doing with other instruments from different points of view, without caring that much about what was touched around. And here you see the soft robot in action, and it just goes inside. This is a body simulator, not a real human body. It goes around. You have a light, because usually, you don't have too many lights inside your body.
Avrupa'da önceki araştırma grubumla klasik endoskoptan çok farklı olan her yöne bükülen ve uzayan modülün esnekliği sayesinde hareket edebilen bu hassas kamera robotunu geliştirdik. Aslına bakarsanız cerrahlar tarafından kullanıldı, çevrede neye temas edildiğine bakılmaksızın değişik açılardan diğer aletlerin nasıl işlediğini görmeyi amaçlıyorlardı. Burada da hassas robotu iş başında görüyorsunuz, gördüğünüz gibi içeri giriyor. Bu bir vücut simülatörü, gerçek insan vücudu değil. İçeride hareket ediyor. Bir ışığı var çünkü genellikle vücudumuzun içinde çok fazla ışık yok.
We hope.
Öyle umuyoruz.
(Laughter)
(Kahkahalar)
But sometimes, a surgical procedure can even be done using a single needle, and in Stanford now, we are working on a very flexible needle, kind of a very tiny soft robot which is mechanically designed to use the interaction with the tissues and steer around inside a solid organ. This makes it possible to reach many different targets, such as tumors, deep inside a solid organ by using one single insertion point. And you can even steer around the structure that you want to avoid on the way to the target.
Ancak bazen cerrahi bir müdahale basit bir iğne kullanılarak yapılabilir ve şu anda Stanford'da çok esnek bir iğne üzerinde çalışıyoruz, bir bakıma çok minik bir yumuşak robot, mekanik olarak dokularla etkileşim kurmak ve gerçek bir organmış gibi hareket etmek üzere tasarlandı. Bu, tek bir ekleme noktası ile derin bir organın içinde tümörler gibi pek çok farklı hedefe ulaşmayı mümkün kılıyor. Üstelik hedefe doğru ilerlerken kaçınmak istediğiniz yapı etrafında dolaşabilirsiniz.
So clearly, this is a pretty exciting time for robotics. We have robots that have to deal with soft structures, so this poses new and very challenging questions for the robotics community, and indeed, we are just starting to learn how to control, how to put sensors on these very flexible structures. But of course, we are not even close to what nature figured out in millions of years of evolution.
Gördüğünüz gibi bu robotbilim için oldukça heyecan verici bir zaman. Hassas yapılarla üzerinde çalıştırdığımız robotlar var, Bu da robotbilim topluluğu için yeni ve cevaplanması zor sorular demek ve aslında bu esnek yapıların nasıl kontrol edileceğini, sensörlerin nasıl yerleştirileceğini yeni öğrenmeye başlıyoruz. Ancak elbette milyonlarca yıllık evrim sürecinde doğanın keşfettiklerine yakın bile değiliz.
But one thing I know for sure: robots will be softer and safer, and they will be out there helping people. Thank you.
Ancak kesin olarak bildiğim tek şey: robotlar daha hassas ve güvenli olacak ve hayatın içinde insanlara yardım edecekler. Teşekkürler.
(Applause)
(Alkışlar)