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.
Robot. Robot có thể được lập trình để làm những công việc trùng lặp hàng nghìn lần với ít sai sót nhất, một điều mà rất khó cho chúng ta, đúng không? Và nó có thể rất ấn tượng khi xem robot làm việc. Hãy nhìn chúng kìa. Tôi có thể nhìn chúng trong hàng giờ liền Không ư? Điều ít ấn tượng hơn đó là khi bạn lấy những con robot này ra khỏi nhà máy, nơi mà môi trường không được biết rõ và đo lường một cách hoàn hảo như ở đây, để mà làm một việc đơn giản và không đòi hỏi quá nhiều sự chính xác thì đây là điều có thể xảy ra. Ý tôi là, mở một cánh cửa không cần quá nhiều sự chính xác
(Laughter)
(Cười)
Or a small error in the measurements, he misses the valve, and that's it --
Hoặc một sự sai sót nhỏ trong tính toán, Nó đã mất van, và thế là hết --
(Laughter)
(Cười)
with no way of recovering, most of the time.
và không có cách nào sửa lại được, đa phần là vậy.
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.
Vậy, tại sao lại thế? Trong nhiều năm Robot đã được thiết kế để tăng cường tốc độ và độ chính xác, và điều này đồng nghĩa với một thiết kế rất chuyên biệt. Nếu bạn lấy tay robot, nó là một tập hợp rạch ròi gồm những liên kết cứng và các mô-tơ, gọi là thiết bị truyền động, dịch chuyển những liên kết ở các khớp. Trong cấu trúc Robot này, bạn phải đo lường hoàn hảo môi trường của bạn, cái gì ở xung quanh, và bạn phải lập trình hoàn hảo từng chuyển động của các khớp robot, bởi vì một lỗi nhỏ có thể tạo ra sai lầm rất lớn, và có thể tổn hại vật gì đó hoặc khiến robot bị hư nếu vật kia cứng hơn.
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?
Vậy hãy nói về chúng một chút, và đừng nghĩ về não của các con robot này hay chúng được lập trình cẩn thận thế nào, mà hãy nhìn vào cơ thể của chúng. Rõ ràng là có gì sai với nó, bởi vì điều khiến một con robot mạnh và chính xác cũng khiến chúng cực kì nguy hiểm và không hiệu quả ngoài đời thực, bởi cơ thế của chúng không thể biến dạng hay điều chỉnh thích hợp với sự tác động với môi trường thực. Nên hãy nghĩ đến cách tiếp cận khác, trở nên mềm hơn mọi thứ xung quanh bạn có thể bạn nghĩ rằng bạn sẽ không làm được gì nếu bạn mềm, có thể. Tự nhiên dạy chúng ta điều ngược lại. Ví dụ, dưới đáy biển, dưới hàng nghìn pound của áp lực nước, một sinh vật hoàn toàn mềm, có thể di chuyển và tương tác với vật thể cứng hơn nó rất nhiều. Nó di chuyển bằng cách mang theo cái vỏ dừa này nhờ vào sự linh hoạt của các xúc tu, với vai trò của cả chân và tay. Rõ ràng, bạch tuộc còn có thể mở được cái lọ. Khá ấn tượng, phải không?
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.
Nhưng rõ ràng điều này không thể thực hiện chỉ với não của con vật này, mà còn là nhờ cơ thể của nó, và đây là một ví dụ rõ, có thể là rõ ràng nhất, của trí thông minh cơ thể, nó là một loại trí thông minh mà mọi sinh vật sống đều có. Chúng ta đều có nó. cơ thể chúng ta, hình dạng, chất liệu và kết cấu, đóng vai trò nền móng trong công việc thể chất, vì chúng ta có thể thay đổi với môi trường nên ta có thể thành công trong nhiều tình huống không cần tính toán và lên kế hoạch trước.
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.
Vậy tại sao chúng ta không áp dụng trí thông minh này vào các máy robot, để khiến chúng không phụ thuộc vào quá nhiều việc của tính toán và phán đoán? Để thực hiện, ta cần tuân theo chiến lược của tự nhiên, vì với sự tiến hóa, nó đã làm khá tốt việc thiết kế máy móc cho sự tác động với môi trường. Và dễ dàng nhận thấy, thiên nhiên sử dụng vật liệu mềm thường xuyên và hiếm khi với vật liệu cứng. Và đây là những gì đã được thực hiện trong lĩnh vực robot mới, được gọi "robot mềm", trong đó mục tiêu chính không phải là tạo ra những máy móc siêu chính xác, vì chúng ta đã đạt được điều đó, mà là giúp robot đối mặt với các tình huống bất ngờ ngoài đời thực, và có thể ra ngoài đó. Và thứ đầu tiên khiến robot mềm là cơ thể tuân thủ của nó, được làm từ vật liệu và cấu trúc có thể trải qua sự biến dạng lớn, vậy không còn các liên kết cứng nữa, và thứ hai, để di chuyển, chúng tôi dùng phân bố truyền động, vậy nên chúng tôi phải kiểm soát liên tục hình dạng của cơ thể biến dạng này, thứ mà có hiệu ứng nhờ vào việc có nhiều liên kết và khớp nối, nhưng không hề có cấu trúc cứng nào cả.
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.
Bạn có thể hình dung tạo ra một robot mềm là một quá trình hoàn toàn khác với robot cứng, với khớp nối, bánh răng, đinh vít mà phải kết hợp lại một cách nhất định. Với robot mềm, bạn chỉ cần xây dựng bộ truyền động từ đầu phần lớn thời gian, nhưng bạn tạo hình vật liệu linh hoạt thành hình dạng phản ứng với một đầu vào cụ thể. Ví dụ, ở đây, bạn có thể làm biến dạng một cấu trúc tạo ra một hình dạng khá phức tạp nếu bạn nghĩ đến làm như thế với các liên kết cứng và các khớp nối, và ở đây, bạn chỉ sử dụng một lực truyền vào, như áp lực không khí.
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.
OK, hãy xem một vài ví dụ hay ho về robot mềm. Đây là một chú bé dễ thương được phát triển ở Đại học Harvard, và nó di chuyển nhờ các sóng của áp suất đặt lên cơ thể nó, nhờ vào sự linh hoạt, nó có thể luồn dưới một cái cầu thấp, tiếp tục đi, và vẫn tiếp tục đi với một chút khác biệt sau đó. Và đó là vật mẫu đầu tiên vô cùng cơ bản, nhưng họ còn tạo ra một phiên bản tốt hơn với công suất tích hợp mà có thể thực sự gửi ra ngoài thế giới và đối mặt với các tương tác đời thực chẳng hạn như một chiếc xe cán qua và nó vẫn tiếp tục đi.
It's cute.
Đáng yêu nhỉ
(Laughter)
(cười)
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.
Hoặc một con cá robot có thể bơi như cá thật trong nước đơn giản vì nó có đuôi mềm với phân bố truyền động sử dụng áp lực không khí tĩnh. Nó đến từ MIT. Và đương nhiên, chúng tôi có robot bạch tuộc. Nó thực ra là một trong các dự án đầu tiên được phát triển trong lĩnh vực robot mềm. Ở đây, bạn thấy các xúc tu nhân tạo, nhưng họ có thể thực sự chế tạo một bộ máy với nhiều xúc tu họ có thể chỉ ném vào nước, và bạn thấy nó có thể đi xung quanh, và tìm hiểu thế giới dưới nước một cách khác với các robot cứng sẽ làm. Nhưng điều này rất quan trọng với môi trường mỏng manh,như các rạn san hô.
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.
Hãy trở về mặt đất. Bạn có thể thấy hình ảnh từ một robot đang lớn phát triển bởi các cộng sự của tôi đến từ Stanford. Bạn thấy máy quay được gắn trên đỉnh. Và robot này đặc biệt, vì sử dụng áp lực không khí, nó vươn ra từ đỉnh, trong khi phần còn lại giữ nguyên tương tác với môi trường. và nó được truyền cảm hứng từ cây, không phải động vật, cây lớn lên thông qua vật liệu với cách thức tương tự nên có thể đối mặt với khá nhiều tính huống.
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.
nhưng tôi là một kĩ sư y sinh, và có lẽ ứng dụng tôi thích nhất là trong lĩnh vực y học, rất khó để tưởng tượng một sự tác động sâu hơn với cơ thể con người hơn là thực sự đi vào cơ thể Ví dụ, để thực hiện cuộc giải phẫu với sự xâm lấn tối thiểu Ở đây, robot có thể rất hữu dụng với các bác sĩ phẫu thuật, vì nó phải tiến vào trong cơ thể sử dụng những lỗ nhỏ và các công cụ thẳng, và các công cụ này phải tương tác với những cấu trúc rất mỏng manh trong một môi trường hay thay đổi, và phải được thực hiện an toàn. Và mang máy quay vào bên trong cơ thể, cũng là mang đôi mắt của bác sĩ phẫu thuật vào các ca mổ có thể rất khó nếu sử dụng cây gậy cứng, như đèn soi điển hình.
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.
Cùng với đội nghiên cứu trước của tôi ở châu Âu, chúng tôi phát triển robot máy quay mềm cho phẫu thuật, nó rất khác so với đèn soi kiểu truyền thống, nó có thể di chuyển nhờ vào sự linh hoạt của bộ phận có thể uốn cong theo mọi hướng và kéo dãn. Và điều này được sử dụng bởi bác sĩ để xem họ đang làm gì với các loại công cụ khác nhau và điểm nhìn khác nhau, mà không phải quá lo lắng về những gì bị chạm vào xung quanh. Và bạn có thể thấy một robot đang làm việc ở đây, nó vừa đi vào trong. Đây là mô hình cơ thể, không phải cơ thể người thật. Nó di chuyển xung quanh. Bạn có ánh sáng, vì thông thường, bạn không có quá nhiều đèn trong cơ thể bạn.
We hope.
Chúng tôi hi vọng vậy
(Laughter)
(cười)
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.
Nhưng đôi khi, một thủ tục phẫu thuật có thể thực hiện chỉ với một cái kim, và ở Stanford bây giờ, chúng tôi đang phát triển một loại kim vô cùng linh hoạt, giống như một loại robot mềm nhỏ xíu được thiết kế cơ học để sử dụng cho tác động với các mô và lái xung quanh bên trong nội tạng. Điều này khiến việc chạm đến các mục tiêu khác nhau, như khối u, ở sâu bên trong nội tạng chỉ bằng sử dụng một mũi tiêm vào. Và bạn có thể lái xung quanh cấu trúc mà bạn muốn tránh khỏi trên đường đến mục tiêu.
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.
Rõ ràng, đây là thời đại đầy hứng khởi cho ngành robot. Chúng tôi có robot phải làm việc với các cấu trúc mềm, nên điều này đặt ra nhiều câu hỏi mới khó khăn cho cộng đồng chế tạo robot, Thật vậy, chúng tôi chỉ mới bắt đầu học cách điều khiển, cách đặt các máy cảm biến lên các cấu trúc linh hoạt này. Nhưng chắc chắn, ta còn rất xa với thứ thiên nhiên đã hiểu được sau hàng triệu năm tiến hóa.
But one thing I know for sure: robots will be softer and safer, and they will be out there helping people. Thank you.
Nhưng có một điều tôi chắc chắn: Robot trở nên mềm hơn và an toàn hơn và chúng sẽ ở ngoài kia, giúp đỡ con người Xin cảm ơn.
(Applause)
(vỗ tay)