Разрешете ми да споделя с вас едно оригинално откритие. Искам да ви го разкажа така, както се случи. Не по начина, по който го презентирам на научна среща, или по начина, по който ще го прочетете в научен труд. Това е история отвъд "биомеметика", история за нещо, което аз наричам "биомутуализъм". Дефинирам това, като връзка между биология и друга дисциплина, където всяка дисциплина реципрочно развива другата, но където колективните открития, са отвъд всяка дисциплина по отделно. Сега, говорейки за "биомиметика", овладявайките чрез технологии, все повече от характеристиките на природата тя-природата- се превръща в много по необходим учител. Инженерството може да бъде вдъхновявано от биологията, като се използват принципите и аналогиите ѝ, когато те са предимство. Но целта е да се синхронизира това с най-доброто човешко инженерство, с цел да се направи нещо наистина по-добро от природата.
Let me share with you today an original discovery. But I want to tell it to you the way it really happened -- not the way I present it in a scientific meeting, or the way you'd read it in a scientific paper. It's a story about beyond biomimetics, to something I'm calling biomutualism. I define that as an association between biology and another discipline, where each discipline reciprocally advances the other, but where the collective discoveries that emerge are beyond any single field. Now, in terms of biomimetics, as human technologies take on more of the characteristics of nature, nature becomes a much more useful teacher. Engineering can be inspired by biology by using its principles and analogies when they're advantageous, but then integrating that with the best human engineering, ultimately to make something actually better than nature.
Бидейки биолог, аз бях много любопитен относно това. Това са пръстите на гекон. Чудихме се как ги използват тези странни пръсти, за да изкачват стените толкова бързо. Открихме го. Оказа се, че на пръстите имат структура подобна на листо, с милиони малки косъмчета, които наподобяват килим. И всяко едно от тези косъмчета, има безкрайно много други края, между 100 и 1000 разделяния, които са с нано-размер. Всеки гекон има 2 милиарда от тези косъмчета с нано размери. Те не се залепват чрез Велкро или вакуум или лепило. Те всъщност залепват чрез интермолекулярни сили, "van der Waals" сили. Наистина съм щастлив да докладвам днес пред вас, че първото синтетично самопочистващо се, сухо лепило беше направено. От най-елементарният пример в природата, моят инженерен партньор, Рон Феаринг, от Бъркли, направи първата синтетична версия. И същото е направил другият ми сътрудник Марк Куткоски, в Станфорд. Той направи много по големи косми от тези на гекона, обаче използва същите генерални принципи.
Now, being a biologist, I was very curious about this. These are gecko toes. And we wondered how they use these bizarre toes to climb up a wall so quickly. We discovered it. And what we found was that they have leaf-like structures on their toes, with millions of tiny hairs that look like a rug, and each of those hairs has the worst case of split-ends possible: about 100 to 1000 split ends that are nano-size. And the individual has 2 billion of these nano-size split ends. They don't stick by Velcro or suction or glue. They actually stick by intermolecular forces alone, van der Waals forces. And I'm really pleased to report to you today that the first synthetic self-cleaning, dry adhesive has been made. From the simplest version in nature, one branch, my engineering collaborator, Ron Fearing, at Berkeley, had made the first synthetic version. And so has my other incredible collaborator, Mark Cutkosky, at Stanford -- he made much larger hairs than the gecko, but used the same general principles.
И това тук е първият тест. (Смях) Това е Келар Аутъмн, моя бивш студент - докторантска степен, сега професор в Люис и Кларк, буквално жертвайки първородното си дете заради този тест. (Смях)
And here is its first test. (Laughter) That's Kellar Autumn, my former Ph.D. student, professor now at Lewis and Clark, literally giving his first-born child up for this test. (Laughter)
Всъщност, се случи това.
More recently, this happened.
Мъж: Това е първия път, когато някой се е катерил с него.
Man: This the first time someone has actually climbed with it.
Разказвач: Лин Верински - професионален катерач, която изглеждаше препълнена със самочувствие.
Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber, who appeared to be brimming with confidence.
Лин Верински: Честно, ще бъде напълно безопасно. Ще е напълно безопасно.
Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.
Мъж: Защо мислиш така?
Man: How do you know?
Лин Верински: Заради застраховката ми.
Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)
Разказвач: С матрак отдолу и вързана към осигурително въже, Лин започна своето 18 метрово изкачване. Лин успя да се изкачи до върха съчетавайки перфектно Холивуд и наука.
Narrator: With a mattress below and attached to a safety rope, Lynn began her 60-foot ascent. Lynn made it to the top in a perfect pairing of Hollywood and science.
Мъж: Ти си първият човек, който официално подражава на гекон.
Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.
Лин Верински: Ха! Уау. И само каква привилегия беше това.
Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.
Робърт Фул: Това е ,което тя принципно прави на груби повърхности. В случая обаче, използва тези върху гладка повърхност, за да се изкачи и да издърпа нагоре себе си. Ще можете да изпробвате това на рецепцията, и да погледнете гекон-вдъхновеният материал. Проблема, когато роботите правят това е, че не могат да се отлепят, от материала. И ето го решението на гекона. Те всъщност отлепват пръстите си от повърхността, с голяма скорост, докато тичат нагоре по стената.
Robert Full: That's what she did on rough surfaces. But she actually used these on smooth surfaces -- two of them -- to climb up, and pull herself up. And you can try this in the lobby, and look at the gecko-inspired material. Now the problem with the robots doing this is that they can't get unstuck, with the material. This is the gecko's solution. They actually peel their toes away from the surface, at high rates, as they run up the wall.
Много съм развълнуван да ви покажа днес, най-новата версия на робот, Лепкабот, който използва ново поколение сухо лепило. Ето това е робота. И ето това е, което може да прави. И ако погледнете, ще видите, че използва отлепването на пръстите точно както го прави и гекона. Ако може да покажем малко от видеото, ще видите как се изкачва по стена. (Аплодисменти) Ето го. Сега вече може да ходи на различни повърхности заради новото лепило, което екипа на Станфорд успя да разработи, създавайки този невероятен робот. (Аплодисменти)
Well I'm really excited today to show you the newest version of a robot, Stickybot, using a new hierarchical dry adhesive. Here is the actual robot. And here is what it does. And if you look, you can see that it uses the toe peeling, just like the gecko does. If we can show some of the video, you can see it climbing up the wall. (Applause) There it is. And now it can go on other surfaces because of the new adhesive that the Stanford group was able to do in designing this incredible robot. (Applause)
О да. Едно нещо, което исках да отбележа е, погледнете Лепкабот. Вижда се нещо на него. То не е само за да изглежда като гекон. Има опашка. И точно, когато си мислиш, че си открил природата, подобни неща се случват. Инженерите ни казаха, че ако изкачващите се роботи, нямат опашка падат от стената. Това което направиха, беше да ни попитат важен въпрос. Те казаха, "Е, изглежда почти като опашка." Въпреки, че сложихме пасивно парче. "Използват ли животните опашките си когато се изкачват по стени?" Това, което правеха беше да върнат жеста, давайки ни хипотеза, която да тестваме, в биологията, за която ние не бихме се сетили.
Oh. One thing I want to point out is, look at Stickybot. You see something on it. It's not just to look like a gecko. It has a tail. And just when you think you've figured out nature, this kind of thing happens. The engineers told us, for the climbing robots, that, if they don't have a tail, they fall off the wall. So what they did was they asked us an important question. They said, "Well, it kind of looks like a tail." Even though we put a passive bar there. "Do animals use their tails when they climb up walls?" What they were doing was returning the favor, by giving us a hypothesis to test, in biology, that we wouldn't have thought of.
Така всъщност ние се паникьосахме, бидейки билозите, трябваше да знаем това досега. Казахме си, "Е, каква работа вършат опашките?" Например знаем, че опашките съхраняват мазнини. Знаем, че можеш да се захващаш за предмети с тях. И може би най-известен е факта, че предлагат статичен баланс. (Смях) Също така може да действа за контратежест. Наблюдавайте това кенгуру. Виждате ли тази опашка? Това е невероятно! Марк Раибер построи "Униру" подскачащ робот. Който беше нестабилен без опашка. Повечето опашки, лимитират маневреноста. Като този човек в костюм на динозавър. (Смях) Моите колеги всъщност, изпробваха това ограничение, като увеличават инерционния момент на студент, тоест имаха опашка, пускайки ги да тичат през поле с препятствия, откриха спад в постижението. Както всеки би предположил. (Смях) Обаче това беше пасивна опашка. А съществува и активна опашка.
So of course, in reality, we were then panicked, being the biologists, and we should know this already. We said, "Well, what do tails do?" Well we know that tails store fat, for example. We know that you can grab onto things with them. And perhaps it is most well known that they provide static balance. (Laughter) It can also act as a counterbalance. So watch this kangaroo. See that tail? That's incredible! Marc Raibert built a Uniroo hopping robot. And it was unstable without its tail. Now mostly tails limit maneuverability, like this human inside this dinosaur suit. (Laughter) My colleagues actually went on to test this limitation, by increasing the moment of inertia of a student, so they had a tail, and running them through and obstacle course, and found a decrement in performance, like you'd predict. (Laughter) But of course, this is a passive tail. And you can also have active tails.
И когато се върнах да проучвам това, осъзнах, че това един от великите TED моменти в миналото, с Натан, говорихме за активни опашки.
And when I went back to research this, I realized that one of the great TED moments in the past, from Nathan, we've talked about an active tail.
Видео: Мирволд мисли, че пляскайки с опашката, динозаврите били склонни на любов, не война.
Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs were interested in love, not war.
Робърт Фул: Той говореше за опашката, като средство за комуникация. Също така може да бъде използвана при защита. Доста мощно. Върнахме се обратно и разгледахме отново животното. Пуснахме го по една повърхност. Но това, което направихме този път беше да сложим хлъзгав участък който виждате в жълто тук. И гледайте в дясно, какво прави животното с опашката си докато се подхлъзва. Това е забавено 10 пъти. Ето това е нормална скорост. Гледайте го сега как се подхлъзва, и вижте какво прави с опашката си. Има активна опашка, която функционира като пети крак. И допринася за стабилността. Ако го принудите да се подхлъзне по-сериозно, това е което открихме. Това е невероятно. Инженерите имаха наистина добра идея.
Robert Full: He talked about the tail being a whip for communication. It can also be used in defense. Pretty powerful. So we then went back and looked at the animal. And we ran it up a surface. But this time what we did is we put a slippery patch that you see in yellow there. And watch on the right what the animal is doing with its tail when it slips. This is slowed down 10 times. So here is normal speed. And watch it now slip, and see what it does with its tail. It has an active tail that functions as a fifth leg, and it contributes to stability. If you make it slip a huge amount, this is what we discovered. This is incredible. The engineers had a really good idea.
И тогава разбира се, се зачудихме, добре, имат активна опашка, но нека ги заснемем. Изкачват се по стена или дърво. Стигат върха и нека предположим, че има листа там. Какво би станало ако се качат от долната страна на това листо, и излезе вятър или го разклатим? Направихме експеримента, който виждате тук. (Аплодисменти) Това е, което открихме, Това е в реално време. Не можете да видите нищо. Но ето това е на забавен кадър.
And then of course we wondered, okay, they have an active tail, but let's picture them. They're climbing up a wall, or a tree. And they get to the top and let's say there's some leaves there. And what would happen if they climbed on the underside of that leaf, and there was some wind, or we shook it? And we did that experiment, that you see here. (Applause) And this is what we discovered. Now that's real time. You can't see anything. But there it is slowed down.
Това което открихме беше, най-бързото въздушно извъртане в света. За тези от вас, които си спомнят физиката, това е нула градусова инерция при завъртане. Точно като котка. Знаете, котките падат. Това правят котките. Извъртат си телата. Но геконите го правят по добре. И го правят с опашката си. Правят го с тази активна опака, която размахват напосоки. След което винаги кацат в позата на супермен - скайдайвър. Добре, започнахме да се чудим, ако сме прави, би трябвало да тестваме това във физически модел, като робот.
What we discovered was the world's fastest air-righting response. For those of you who remember your physics, that's a zero-angular-momentum righting response. But it's like a cat. You know, cats falling. Cats do this. They twist their bodies. But geckos do it better. And they do it with their tail. So they do it with this active tail as they swing around. And then they always land in the sort of superman skydiving posture. Okay, now we wondered, if we were right, we should be able to test this in a physical model, in a robot.
Специално за TED създахоме робот, ето там, прототип, с опашка. Ще изпорбваме първото извъртане във въздуха чрез опашка, изпълнено от робот. Ако може да пуснем светлините. Добре, ето го. Покажете видеото. Ето го. И работи по същия начин, както работи при животното. Всичко, от което имате нужда е замах с опашката за да изправите себе си. (Аплодисменти)
So for TED we actually built a robot, over there, a prototype, with the tail. And we're going to attempt the first air-righting response in a tail, with a robot. If we could have the lights on it. Okay, there it goes. And show the video. There it is. And it works just like it does in the animal. So all you need is a swing of the tail to right yourself. (Applause)
Разбира се, бяхме леко изплашени, защото животното няма приспособление за плъзгане, помислихме си, "Добре, ще го поставиме във вертикален аеродинамичен тунел. Ще пуснем въздух от долу, ще му дадем цел на кацане - дънер на дърво, точно зад плексиглас кутията, след което ще видим какво ще направи. (Смях) Така и направихме. И ето какво се случи. Вятъра идва отдолу. Това е 10 пъти по-бавно. Плъзга се в равновесие. Прецизно контролирано. Това е невероятно. Но всъщност е много красиво, когато го заснемеш. И става по-добро дори и от това, то просто маневрира във въздуха. Начина, по който го прави е да вземе опашката си и да я размаха на едната посока, за да завие на ляво, и на другата за да завие на дясно. По този начин може да маневрира. После трябваше да заснемем това няколко пъти,за да повярваме Също така прави и това. Гледайте сега. Движи си опашката нагоре-надолу като делфин. Буквално плува във въздуха. Обаче наблюдавайте предните му крачета. Можете ли да видите какво правят те? Какво означава това за произхода на летенето? Може би се е развило като способност, за слизане от дърветата, опитвайки се да контролира плъзгането. Очаквайте след малко. (Смях)
Now, of course, we were normally frightened because the animal has no gliding adaptations, so we thought, "Oh that's okay. We'll put it in a vertical wind tunnel. We'll blow the air up, we'll give it a landing target, a tree trunk, just outside the plexi-glass enclosure, and see what it does. (Laughter) So we did. And here is what it does. So the wind is coming from the bottom. This is slowed down 10 times. It does an equilibrium glide. Highly controlled. This is sort of incredible. But actually it's quite beautiful, when you take a picture of it. And it's better than that, it -- just in the slide -- maneuvers in mid-air. And the way it does it, is it takes its tail and it swings it one way to yaw left, and it swings its other way to yaw right. So we can maneuver this way. And then -- we had to film this several times to believe this -- it also does this. Watch this. It oscillates its tail up and down like a dolphin. It can actually swim through the air. But watch its front legs. Can you see what they are doing? What does that mean for the origin of flapping flight? Maybe it's evolved from coming down from trees, and trying to control a glide. Stay tuned for that. (Laughter)
След това се зачудихме, "Могат ли всъщност да маневрират с това?" Ето я целта на кацане. Могат ли да се насочат към нея с тези способности? Ето го тук в аеродинамичният тунел. И със сигурност изглежда, че могат. Тук можете да го видите по-добре от горе. Гледайте животното. Определено се движи към целта на кацане. Гледайте замаха на опашката, докато го прави. Вижте това. Невероятно е.
So then we wondered, "Can they actually maneuver with this?" So there is the landing target. Could they steer towards it with these capabilities? Here it is in the wind tunnel. And it certainly looks like it. You can see it even better from down on top. Watch the animal. Definitely moving towards the landing target. Watch the whip of its tail as it does it. Look at that. It's unbelievable.
Сега, бяхме наистина объркани. Защото нямаше никакви доказателства за летене. Казахме си, "Господи, трябва да отидем на полето, и да видим дали наистина го прави." Напълно противоположно на това, което бихте видели в научен филм. Чудехме се, "Наистина ли летят в природата?" Така че, отидохме в горите на Сингапур и югоизточна Азия. Следващото видео, което ще видите, ще бъде показано за първи път.
So now we were really confused, because there are no reports of it gliding. So we went, "Oh my god, we have to go to the field, and see if it actually does this." Completely opposite of the way you'd see it on a nature film, of course. We wondered, "Do they actually glide in nature?" Well we went to the forests of Singapore and Southeast Asia. And the next video you see is the first time we've showed this.
Това е същинското видео, без нагласяне, истинско изследователско видео, на животно, което се плъзга във въздуха надолу -- има червена линия на траекторията. Погледнете в края, за да видите животното. Но тогава, когато се приближава по-близко до дървото, погледнете приближението. И вижте дали може да го видите да каца. Ето го, как пада. Има гекон на края на тази линия на траекторията. Виждате ли го там? Там? Гледайте го как пада. Гледайте ето там горе и можете да видите кацането. Видяхте ли го как каца? Всъщност използва и опашката си. Както видяхме в лабораторията.
This is the actual video -- not staged, a real research video -- of animal gliding down. There is a red trajectory line. Look at the end to see the animal. But then as it gets closer to the tree, look at the close-up. And see if you can see it land. So there it comes down. There is a gecko at the end of that trajectory line. You see it there? There? Watch it come down. Now watch up there and you can see the landing. Did you see it hit? It actually uses its tail too, just like we saw in the lab.
Сега можем да продължим този мутуализъм съветвайки инжинерите да направят активна опашка. И ето я първата активна опашка, в робота, направена от Бостън Динамикс. За да завърша, мисля, че трябва да строим биомутуализми, както показах, които ще увеличат фундаменталните открития и тяхната употреба. За да постигнем това, трябва да преразгледаме образователната система основно да балансираме в дълбочина, комуникацията между предметите. И специално да тренираме хората как да допълват едни и печелят от други дисциплини. Разбира се имаме нужда от организмите и средата за да го направим. Това е, без значение дали се интересувате от сигурност, търсене и спасяване или здраве, трябва да опазваме моделите дадени ни от природата, иначе тези тайни ще бъдат загубени завинаги. А от това, което чух от новият ни президент, съм много оптимистично настроен. Благодаря ви. (Аплодисменти)
So now we can continue this mutualism by suggesting that they can make an active tail. And here is the first active tail, in the robot, made by Boston Dynamics. So to conclude, I think we need to build biomutualisms, like I showed, that will increase the pace of basic discovery in their application. To do this though, we need to redesign education in a major way, to balance depth with interdisciplinary communication, and explicitly train people how to contribute to, and benefit from other disciplines. And of course you need the organisms and the environment to do it. That is, whether you care about security, search and rescue or health, we must preserve nature's designs, otherwise these secrets will be lost forever. And from what I heard from our new president, I'm very optimistic. Thank you. (Applause)