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.
Permítanme que comparta hoy con ustedes un descubrimiento original. Pero quiero contarlo del modo en que ocurrió realmente. No de la manera en que lo presento en un encuentro científico, o como lo podríais leer en un artículo científico. Es una historia que va más allá de la biomimética, a lo que yo llamo "biomutualismo". Defino esto como un asociación entre la biología y alguna otra disciplina. Donde cada disciplina recíprocamente contribuye al avance de la otra, y los descubrimientos que emergen conjuntamente van más allá de cada campo individual. Ahora, en términos de la biomimética, en la medida en que las tecnologías humanas se acercan a las características de la naturaleza, la naturaleza se convierte en un maestro mucho más útil. La ingeniería puede inspirarse en la biología utilizando sus principios y analogías cuando son ventajosos. Y entonces integrando esto con la mejor ingeniería humana para llegar a hacer algo que en realidad supera la naturaleza.
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.
Siendo un biólogo, sentía una gran curiosidad acerca de esto. Estos son dedos de gecos. Y nos preguntábamos cómo los gecos utilizan estos dedos tan extraños para trepar por una pared tan rápidamente. Lo descubrimos. Y lo que encontramos fue que los gecos tienen estructuras como hojuelas en los dedos con millones de pequeños vellos que les hace parecer como una alfombra. Y cada uno de estos vellos tiene el peor caso de extremos partidos posible, alrededor de 100 a 1000 extremos partidos, de tamaño nanométrico Y el individuo tiene 2000 millones de estos extremos partidos. No se adhieren por Velcro, o succión, o un adhesivo. En realidad se adhieren únicamente por fuerzas entre moléculas, fuerzas de van der Waals. I realmente me complace anunciarles hoy que se ha hecho el primer adhesivo sintético seco, que no deja residuos. Partiendo de la versión más simple en la naturaleza, una rama, mi colaborador en temas de ingeniería, Ron Fearing de Berkeley, ha hecho la primera versión sintética. Y lo mismo ha hecho mi otro colaborador increíble, Mark Cutkosky, de Stanford. Él ha hecho vellos mucho mayores que los del geco, pero utilizando los mismos principios generales.
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)
Y aquí tienen su primera prueba. (Risas) Éste es Kellar Autumn, mi antiguo estudiante de Doctorado, que ahora es profesor en Lewis and Clark, literalmente entregando su primogénito para esta prueba. (Risas)
More recently, this happened.
Más recientemente, sucedió esto.
Man: This the first time someone has actually climbed with it.
Hombre: Esta es la primera vez que alguien ha escalado realmente con esto.
Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber, who appeared to be brimming with confidence.
Narrador: Lynn Verinsky, una escaladora profesional, que parece estar llena de confianza.
Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.
Lynn Verinsky: Honradamente, va a ser perfectamente seguro. Será perfectamente seguro.
Man: How do you know?
Hombre: ¿Cómo lo sabe?
Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)
Lynn Verinsky: Por el seguro de responsabilidad.
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.
Narrador: Con un colchón debajo y atada a una cuerda de seguridad, Lynn comenzó su escalada de 20 metros. Lynn llegó al tope en una combinación perfecta de Hollywood y ciencia.
Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.
Hombre: De modo que eres la primera persona que oficialmente emula a un geco.
Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.
Lyn Verinsky: Ajá! Caramba. Y qué privilegio ha sido el mío.
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.
Robert Full: Ésto es lo que ella hizo sobre superficies rugosas. Pero realmente los utilizó tambien sobre superficies lisas, dos de ellas, para escalar, tirando de su propio peso. Y pueden probarlo por sí mismos en el recibidor, y ver el material inspirado por los gecos. Ahora bien, el problema cuando los robots intentan hacer esto es que no pueden despegarse, con el material. Ésta es la solución de los gecos. En realidad ellos separan sus dedos pelándolos de la superficie, a altas velocidades, al tiempo que escalan la pared.
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)
Bueno, me emociona realmente mostrarles la última versión de un robot, Stikybot, que utiliza un nuevo adhesivo seco jerárquico. Aquí tienen el robot. Y esto es lo que hace. Y si se fijan, pueden ver que utiliza el despegue de los dedos, tal y como lo hace el geco. Si podemos mostrarle algo del video, podrán verlo subir trepando la pared. (Aplausos) Aquí lo tienen. Y ahora puede trepar otras superficies a causa del nuevo adhesivo, que el grupo de Standford pudo hacer, al proyectar este robot increíble. (Aplausos)
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.
Ah. Algo que quiero señalar es, miren a Stickybot. Verán algo en el robot. Y no sirve sólo para que parezca un geco. Tiene una cola. Y es que cuando te crees que has entendido la naturaleza, esta clase de cosas sucede. Los ingenieros nos dijeron, de los robots trepadores, que si no tienen una cola se desprenden de la pared y caen. De modo que hicieron una pregunta importante. Dijeron, "Bueno, parece como una cola." A pesar que lo que pusimos es una barra pasiva. "¿Utilizan los animales sus colas cuando trepan las paredes?" Lo que hicieron fué devolvernos el favor, dándonos una hipótesis que probar, en biología, en la que no habríamos pensado.
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.
Así que por supuesto, en realidad nos dió pánico, porque siendo los biólogos, ya deberíamos haber sabido esto. Dijimos, "Bueno, ¿qué hacen las colas?" Sabemos que las colas acumulan grasa, por ejemplo. Sabemos que puedes asirte a objetos utilizando las colas. Y lo que quizás todos saben que las colas proveen balance estático. (Risas) Pueden también actuar como contrapeso. Así que observen este canguro. ¿Ven ésa cola? ¡Es increíble! Marc Raibert construyó un robot saltador "Uniroo" Y era inestable sin su cola. Ahora bien, mayormente las colas limitan la maniobrabilidad Como este humano dentro del disfraz de dinosaurio. (Risas) Mis colegas realmente probaron esta limitación incrementando el momento de inercia de un estudiante, así que le pusieron una cola, y le hicieron correr una carrera de obstáculos, y encontraron que perdió agilidad. Como era predecible. (Risas) Pero por supuesto, esta es una cola pasiva. Y también puedes tener colas activas.
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.
Y cuando retorné a investigar esto, me di cuenta que en uno de los grandes momentos TED en el pasado, de Nathan, hablamos acerca de una cola activa.
Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs were interested in love, not war.
Vídeo: Myhrvold piensa que los dinosaurios que restallaban las colas estaban interesados en el amor, no en la guerra.
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.
Robert Full: Él habló acerca de la cola como un látigo para la comunicación Puede también ser usado como defensa. Muy poderoso. De modo que retornamos y miramos al animal. Y le hicimos subir una superficie. Pero esta vez le pusimos una zona resbaladiza que pueden ver aquí en amarillo. Y observen a la derecha, lo que el animal está haciendo con su cola cuando resbala. Esta escena está ralentizada 10 veces. Así que aquí la tienen a velocidad normal. Y véanlo ahora resbalar, y vean lo que hace con su cola. Tiene una cola activa que funciona como una quinta pata. Y que contribuye a la estabilidad. Si le hacemos resbalar una gran distancia, ésto es lo que descubrimos. Esto es increíble. Los ingenieros tuvieron una idea realmente buena.
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.
Y entonces, por supuesto, nos preguntamos, vale, tienen una cola activa, pero imaginémosles. Están trepando una pared, o un árbol. Y llegan al tope y digamos que hay algunas hojas allí. Y ¿qué pasaría si treparan a la cara inferior de ésa hoja, y soplara una ráfaga, o la sacudiéramos? E hicimos ése experimento, que pueden ver aquí. (Aplausos) Y ésto es lo que descubrimos. Ahora ésto es a velocidad normal. No se puede ver nada. Pero aquí está a cámara lenta.
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.
Lo que descubrimos fué la reacción aérea de enderezamiento más rápida del mundo Para aquellos que recuerden su física, ésta es una respuesta de enderezamiento, sin cambio de momento angular. Pero es como un gato. Ya saben, gatos cayendo. Los gatos hacen esto. Retuercen sus cuerpos. Pero los gecos lo hacen mejor. Y lo hacen con su cola. Así que lo hacen con esta cola activa girándola alrededor Y entonces tocan el suelo en una postura como la de superman aterrizando. Vale, nos preguntamos, si llevamos razón, deberíamos poder probar esto en un modelo físico, en un robot.
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)
Así que para TED realmente construímos un robot, allí está, un prototipo, con la cola. Y vamos a intentar la primera respuesta de enderezamiento en una cola, con un robot. Si podemos tener las luces sobre el robot. Vale, aquí va. Y mostramos el vídeo. Aquí está. Y funciona justo como lo hace en el animal. Así que todo lo que necesitas es un vaivén de la cola para enderezarte. (Aplauso)
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)
Ahora bien, por supuesto, estábamos normalmente asustados porque el animal no tiene adaptaciones para planear, así que pensamos, "Bueno, le pondremos en un tunel de viento vertical Le soplaremos para que vuele, y le daremos un lugar para aterrizar, un tronco de árbol, justo fuera de la caja transparente, y veremos lo que hace. (Risaas) Así lo hicimos. Y aquí está lo que hace. Así que el viento viene de debajo. Esto está ralentizado 10 veces. Hace un planeado de equilibrio. Altamente controlado. Esto parece increíble. Pero es realmente muy bello, cuando lo fotografías. Y más aún, mientras se desliza, maniobra en medio del aire. Y el modo en que lo hace, es que mueve su cola y la tuerce en una dirección para girar a la izquierda, y en la otra dirección para girar a la derecha. Así que podemos maniobrar de esta manera. Y entonces -- tuvimos que filmarlo varias veces para poder creerlo -- También hace esto. Véanlo Oscila su cola hacia arriba y hacia abajo como un delfín. Puede realmente nadar por el aire. Pero observen sus patas frontales. ¿Pueden ver lo que está haciendo? Qué significado tiene esto para el origen del vuelo por aleteado? Quizás ha evolucionado a partir de la caída desde los árboles, y el intento de controlar el planeo. Mantengan la sintonía, que ya volvemos a ésto. (Risas)
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.
Así que entonces nos preguntamos, "¿Pueden realmente maniobrar con esto?" Así que ahí está el punto de aterrizaje. ¿Podrían conducirse hacia este punto con éstas capacidades? Aquí está en el tunel de viento Y ciertamente parece que puede Pueden verlo aún mejor desde arriba. Miren al animal. Definitivamente se mueve hacia el punto de aterrizaje. Vean los coletazos según lo hace. Véanlo. Es increíble!
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.
Así que ahora estábamos realmente confundidos. Porque no hay reportes de gecos planeando. Así que dijimos, "Dios mío! tenemos que ir al campo, y ver si realmente hace esto." Completamente opuesto al modo en que lo veríais en un filme sobre la naturaleza, por supuesto. Nos preguntamos, "Realmente planean en la naturaleza?" Bien, fuímos a los bosques de Singapur y el sudeste asiático. Y el próximo vídeo que verán es la primera vez que hemos mostrado esto.
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.
Este es el vídeo actual, no preparado, un vídeo real de investigación, de un animal en una caída con planeamiento -- hay una línea roja de trayectoria. Miren al final para ver el animal. Pero entonces según se acerca al árbol, miren la imagen en close-up. Y traten de verlo aterrizar. Así que aquí viene bajando. Hay un geco al final de ésta línea de trayectoria. Lo ven? Allí? Véanlo cómo cae. Ahora miren el close-up y pueden ver el aterrizaje. Vieron el impacto? En realidad utiliza su cola también. Exactamente como lo vimos en el laboratorio.
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)
Así que ahora podemos continuar el mutualismo sugiriendo a los ingenieros que pueden hacer una cola activa. Y aquí tienen la primera cola activa, en el robot, hecha por Boston Dynamics. Así que para concluír, creo que necesitamos construír biomutualismos, como les mostré, lo que incrementará el ritmo de los descubrimientos básicos, en su aplicación. Para hacer esto, sin embargo, necesitamos rediseñar profundamente la educación, para balancear la profundidad con la comunicación interdisciplinaria. Y explícitamente enseñar a la gente cómo contribuir a, y beneficiarse de, otras disciplinas. Y por supuesto necesitas los organismos y el entorno para hacerlo. Esto es, igualmente si te interesan la seguridad, el salvamento, o la salud, debemos preservar los diseños naturales, porque de otro modo estos secretos se perderán para siempre. Y por lo que he oído de nuestro nuevo presidente, me siento muy optimista. Gracias. (Aplausos)