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.
Дозволете ми денес да споделам со вас едно оригинално откритие Сакам да ви раскажам како навистина се случи тоа а не она што го презентирам на научните состаноци, или она што би го прочитале во научен труд. Тоа е приказна вон биониката, за нешто што јас го нарекувам биомутyлизам. Јас го дефинирам тоа како здружување меѓу биологијата и некоја друга дисциплина, каде секоја дисциплина реципрочно ја унапредува другата. а произлезените заеднички откритија се поголеми од откритијата во поединечните области. Сега, од страна на биониката, како што технологиите земаат се повеќе карактеристики од природата, така природата постанува се покорисна учителка. Инжинерингот може да биде инспириран од биологијата преку користење на нејзините принципи и аналогии, кога тие се подобри. И преку нивно интегрирање со најдобрата човекова техника, за конечно да се создаде нешто што е подобро од самата природа.
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.
Сега, како биолог, јас бев многу љубопитен во овој поглед. Ова се прсти од геко. и ние се запрашавме како тие ги користат овие бизарни прсти за толку брзо искачување по ѕид. И откривме. И она што го пронајдовме беше дека тие имаат структури налик на лист на нивните прсти, и милиони малечки влакна кои личат на тепих. И секое од тие влакна го има најлошиот можен случај на расцепени краеви, од околу 100 до 1000 расцепени краеви, кои се од нано-големина. А секое поединечно има 2 билиони од овие нано-расцепени краеви. Тие не се лепат со лепенка или со вшмукување или со лепило Тие всушност се прилепуваат само преку интермолекуларни сили, преку ван дер Валсовите сили. Нависина ми e задоволство денес да ви соопштам дека е направен првиот синтетички само-чистечки, сув адхезив. Од наједноставната верзија во природата, една гранка, мојот технички соработник, Рон Фиринг, од Беркли, ја има направано првата синтетичка верзија. Како и мојот друг неверојатен соработник Марк Циткоски, од Стенфорд. Тој направи многу подолги влакна од тие на гекото, но ги користеше истите општи закони.
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)
И еве го неговиот прв тест. (смеење) Тоа е Келр Отм, мој поранешен докторант, сега професор на Луис и Кларк, буквално го дава своето првородено дете за овој тест. (смеење)
More recently, this happened.
Неодамна, се случи ова:
Man: This the first time someone has actually climbed with it.
Човек: Ова е прв пат некој навистина да се искачи со него.
Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber, who appeared to be brimming with confidence.
Раскажувач: Лин Верински, професионален планинар, која изгледаше полна со самодоверба.
Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.
Лин Верински: Искрено, ќе биде перфектно сигурно. Перфектно сигурно.
Man: How do you know?
Човек: Како знаете?
Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)
Лин Веински: Заради осигурувањето на одговорните.
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.
Раскажувач: Со душек долу и прикачена со сигурносно јаже, Лин го започна своето искачување од 60-стапки. Лин се искачи до врвот со перфектна комбинација на Холивуд и науката.
Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.
Човек: Вие сте првата личност официјално да имитира геко
Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.
Лин Верински: Ха! Ух. И тоа кава привилегија беше тоа за мене!
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.
Роберт Фул: Тaа го направи тоа на нерамна површина. Но всушност таа ги користеше овие за рамни провршини, две, да се искачи, и да се извлече себе си нагоре. И вие можете да ги пробате овие во лобито, и да погледнете материјали инспирирани од гекото. Сега, кога ова се прави со роботи проблемот e што тие не можат да се одлепат, од материјалот. Ова е геко решението. Тие всушност ги одлепуваат своите прсти од површината, со голема брзина, додека трчаат нагоре по ѕидот.
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)
Денес сум навистина возбуден да ви ја покажам најновата верзија на робот, Стикибот(лепибот), кој користи нови хиерархиски суви лепила. Еве го вистинскиот робот и еве што тој може да направи. И ако погледнете, можете да видите дека тој го користи лупењето на прстите, исто како што го прави гекото. Ако можеме да ви го прикажеме видеото, ќе видите дека тој се искачува по ѕид. (Аплауз) Ете го. И сега може да оди и по други површини благодарение на новите лепила, што ги направи групата на Стенфорд, при дизајнирањето на овој неверојатен робот. (Аплауз)
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.
Ох. Сакам да истакнам едно нешто, погледнете го Сткикиботот. има нешто на себе. Не само што наликува на геко туку има и опашка. И само што ќе помислите дека ја разбравте природата, се случува ова. Инженерите ни кажаа, дека ако кога се искачуваат роботите немаат опашка тие паѓаат од ѕидот. Па она што направија е, ни поставија важно прашање. Тие рекоа, ’’Па, некако наликува на опашка.’’ И покрај тоа што таму ставивме пасивна шипка. ’’Дали животните ги користат своите опашки кога се искачуваат по ѕидови?’’ Она што тие направија е ни ја возвратија услугата, давајќи ни хипотеза за тестирање, во биологијата, на која нас не би ни текнало.
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.
Се разбира, реално, ние тогаш испаничивне, како биолози, ние би требало веќе да го знаеме ова. Ние рековме, ’’ Па, што прават опашките?’’ Знаеме дека опашките се залихи на масти, на пример. Знаеме дека со нив можат да се зграбат работи И веројатно најопшто познато тие овозможуваат статичка стабилност. (смеење) Исто така може да делува како рамнотежа. Погледнете го кенгуров, Ја гледате оашката? Тоа е неверојатно! Марк Реиберт направи Униру робот скокач. И тој без опашката е нестабилен. Повеќето опашки го ограничуваат движењето. Како овај човек во костим од диносаурус. (смеење) Мои колеги навистина го тестираа ова ограничување, преку зголемување на моментот на инерција на студентот, значи имаа опашка, и терајќи ги да се движат низ систем на пречки, го пронајдоја опаѓањето на нивната изведба. Како што би се предвидело. (смеење) Се разбира, ова е пасивна опашка. a можете да имате и активна опашка.
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.
Кога се вратив да го истражувам ова, сватив дека во еден од минатите сјајни ТЕD моменти од Нејтан, зборувавне за активната опашка.
Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs were interested in love, not war.
Видео: Мирволд мисли дека диносаурусите кои удирале со опашките биле заинтересирани за љубов, а не војна.
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.
Роберт Фул: Тој зборуваше за опашката како бич за комуникација. Исто така може да се користи за одбрана. Многу моќно. Па, ние тогаш се вративме назад и го погледнавме животното. И го пуштивме да се движи по површина. Но овојпат ставивме лизгав дел кој можете да го видите во жолта боја, таму. И погледнете десно, што прави животното со својата опашка кога се лизга. Ова е 10 пати забавено. Ова е во нормална брзина. и погледнете го како се лизга, и погледнете што прави со опашката. Има активна опашка која функционира како петта нога. И допринесува во стабилноста. Еве што откривме кога ќе го пуштите многу да се лизга. Ова е неверојатно. Инжињерите имаа многу добра идеја.
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.
И се разбира потоа ние се прашавме, во ред, тие имаат активна опашка, но ајде да ги сликаме. Се искачуваат по ѕид, или дрво. И стигнуваат до врвот и да речеме дека таму има лисја. И што ќе се случи ако се качат од долната страна на листот, и ако има ветер, или ако ние го затресеме? И го направивне експериментот кој го можете да го видите овде. (Аплауз) И еве што откривме. Ова е со нормална брзина. Не можете да видите ништо. Но, еве го забавено.
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.
Она што откривме е најбрзиот светски одговор во воздушно исправање. За оние од вас кои се сеќаваат на својата физика, тоа е одговор на исправање со нулти-аголен-момент. Но, ова е како кај мачките. Знаете, кога паѓаат мачките. Мачките го прават ова. Го извртуваат своето тело. Но, гекото го прави тоа подобро. И тие го прават тоа со своите опашки. Значи, тие го прават тоа замавнувајќи со своите активни опашки. И притоа секогаш се приземјуваат со поза како супермен кога лета. Во ред, сега се запрашавме, ако сме во право, тогаш треба да го тестираме овој физички модел со робот.
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)
Па направивне робот за TED, таму, прототип, со опашка. И ќе го направиме првиот обид на исправање во воздух со опашка, на робот. Ако може да го осветлите него. Во ред, ете го. И покажете го видеото. Ете го. Функционира исто како и кај животното. Значи се што ви треба да се исправите е замавнување со опашката. (Аплауз)
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)
Сега, нормално, ние бевме исплашени затоа што животното нема адаптации за едрење, па помисливме, „Па тоа е во ред. Ќе поставиме вертикален воздушен тунел.“ Ќе го дуваме воздухот нагоре, и ќе му дадеме мета за слетување, стебло, надвор од просторот од плексиглас, и да видиме што ќе се случи. (Смеење) И го сторивме тоа. И еве што се случи. Значи ветрот доаѓа одоздола. Ова е 10 пати забавено. Едри во рамнотежа. Високо контролирана. Ова е некако неверојатно. Но всушност е навистина убаво, кога ке го сликате. И уште подобро, за време на лизгањето, маневрира во воздухот. И тоа го прави така што ја зема опашката и замавнува на една страна за да скршне лево, и на другата страна за да оди кон десно. Значи вака можеме да маневрираме. И потоа -- да би поверувале, моравме да го снимиме ова повеќе пати -- Исто така го прави и ова. Погледнете. Ја осцилира опашката горе-долу како делфин. Всушност тоа плива во воздухот. Но погледнете му ги предните нозе. Можете ли да видите што прават тие? Што значи ова за потеклото на летањето со замавнување на крилја? Можеби летањето еволуирало од паѓањето од дрва, и обидот да се контролира едрењето. Останете вклучени за ова. (Смеење)
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.
После се запрашавме, „Дали со ова тие навистина можат да маневрираат?“ Ете ја целта за слетување. Дали тие можат да управуваат кон неа со овие свои способности? Ете го во воздушниот тунел. И дефинитивно изгледа дека можат. Можете подобро да видите од долу нагоре. Погледнете го животното. Дефинитивно се движи кон целта за слетување. Гледајте го замавнувањето на неговата опашка додека го прави тоа. Само погледнете. Тоа е неверојатно.
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.
Но сега сме многу збунети. Бидејќи нема записи за неговото едрење. Па рековме, „Забога, мора да одиме на терен и да видиме дали навистина го прави ова.“ Се разбира, ова е во целосна спротивност од она како би гледале филм за природата. Се запрашавме, „Дали тие навистина едрат во природата?“ Отидовме во шумите на Сингапур и Југоисточна Азија. И во следното видео кое ќе го погледнете, за прв пат го покажавме ова.
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.
Ова е вистинска снимка, не е сценирана, вистинско научно видео, за животно кое едри надолу -- постои црвена линија на траекторија. Погледнете го животното на крајот. И како што се приближува до дрвото, погледнете одблизу. И видете дали можете да го видите како слетува. Ете го паѓа надолу. Гекото е на крајот од траекторијата. Го гледате ли? Таму? Погледнете го како паѓа. Сега погледнете таму горе и можете да го видите како се приземјува. Дали го видовте како удира? Всушност ја користи и опашката. Исто како што видовме во лабораторијата.
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)
Па сега можеме да го продолжиме овој мутулизам сугерирајќи дека тие можат да направат активна опашка. И ете ја првата активна опашка, на робот, направена од Бостон Динамикс. Во заклучок, мислам дека треба да го градиме биомутулизмот на начин на кој покажав, со што би се зголемил чекорот на основни откритија, и нивната примена. За ова да се направи, треба да го редизајнираме образованието така што, ќе се балансира длабочината во една дисциплина со комуникацијата помеѓу различните дисциплини. И експлицитно, луѓето да се обучуваат како да допринесат во други дисциплини, и како да имаат корист од нив. И се разбира ви требаат организмите и природата за тоа. Тоа е тоа, било да се грижите за сигурност, потрага и спасување или здравје, мораме да го зачуваме дизајнот на природата, во спротивно овие тајни ќе бидат загубени засекогаш. Од она што го слушнав од нашиот нов претседател, јас сум оптимист. Ви благодарам. (Аплауз)