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.
Deixe compartilhar com vocês uma descoberta original. Mas quero contar a vocês como realmente aconteceu. Não da forma que apresento em um encontro científico, ou na forma que vocês leriam em um documento científico. É uma estória sobre além da "biomimética", para algo que estou chamando de "biomutualismo" Defino isto como uma associação entre biologia e outra disciplina. Onde cada disciplina avança sobre a outra de forma recíproca, mas onde as descobertas que surgem vão além de uma única área. Agora, em termos de biomimética, a medida que a tecnologia humana assume mais as características da natureza, a natureza torna-se uma professora muito útil. Engenharia pode se inspirada pela biologia utilizando seus princípio e analogias quando estas forem vantajosas. E integrando isto com o melhor da engenharia humana, criando assim algo melhor do que a versão natural.
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.
Agora, sendo um biologista, fiquei curioso. Estes são dedos de lagartixa. E ficamos imaginando como utilizam estes dedos estranhos para subir paredes tão rapidamente. Nós descobrimos. E o que encontramos foi que possuem estruturas em formato de folhas em seus dedos, com milhões de minúsculos pêlos similar a um tapete. E cada um destes pêlos possuem o máximo possível de pontas duplas, cerca de 100 a 1000 pontas duplas, são nano estruturas. E o indivíduo possui 2 bilhões destas nano estruturas. Elas não grudam como velcro ou sucção ou cola. Elas na verdade grudam simplesmente através de forças intermoleculares, forças de van der Waals. E estou muito satisfeito em lhes contar hoje que o primeiro adesivo seco, auto limpante sintético foi elaborado. Da versão mais simples na natureza, um ramo, meu engenheiro colaborador , Ron Fearing, em Berkeley, desenvolveu a primeira versão sintética. Assim como muitos outros incríveis colaboradores, Mark Cutkosky, em Standford. Ele fez pêlos muito maiores do que os da lagartixa, mas utilizou os mesmos princípios básicos.
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)
E aqui está o primeiro teste. (Risos) Este é Kellar Autumn, meu ex doutorando, agora professor na Lewis e Clark, literalmente cedendo seu primogênito para este teste. (Risos)
More recently, this happened.
Mais recentemente, isto aconteceu.
Man: This the first time someone has actually climbed with it.
Homem: Esta é a primeira vez que alguém escalou com ela.
Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber, who appeared to be brimming with confidence.
Narrador: Lynn Verinsky, uma escaladora profissional, a qual parece estar bastante confiante.
Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.
Lynn Verinsky: Honestamente, será perfeitamente seguro. Perfeitamente seguro.
Man: How do you know?
Homem: Como você sabe?
Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)
Lynn Verinsky: Devido ao seguro de perdas e danos.
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: Com um colchão embaixo e presa a uma corda de segurança; Lynn iniciou sua subida de 60 pés. Lynn chegou ao topo com uma combinação perfeita de Hollywood e ciência.
Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.
Homem: Então você é o primeiro ser humano a oficialmente emular uma lagartixa.
Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.
Lynn Verinsky: Ha ! Uau. Um previlégio e tanto.
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: Isto foi o que ela fez em superfícies ásperas. Mas ela também as utilizou em superfícies lisas, duas, para escalar, e para se apoiar. e vocês podem testar isto no lobby, e ver o material inspirado na lagartixa. Agora o problema como robôs fazendo isto é que não conseguem se soltar, com este material. Esta é a solução da lagartixa. Elas "descascam" seus dedos da superfície, em alta velocidade, a medida que sobem a parede.
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)
Estou muito animado para lhes mostrar a mais recente versão de um robô, o "Stickybot", o qual utiliza um novo tipo de adesivo seco. Aqui está o robô. E aqui o que ele faz. E se prestarem atenção, podemo ver que ele utiliza o movimento de descascar, igual ao da lagartixa. Se podermos mostrar alguns dos vídeos, poderão vê-lo subindo a parede. (Aplausos) Vejam. E agora ele pode ir para outras superfícies devido ao novo adesivo, que o grupo em Standford criou, ao desenvolver este incrível robô. (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. Uma coisa que gostaria de salientar, vejam o Stickybot. Vêem algo nele. Não serve apenas para que pareça com uma lagartixa. Possui uma cauda. E quando imaginávamos ter entendido a natureza, este tipo de coisa acontece. Os engenheiros nos disseram, para robôs escaladores, que se não possuírem uma cauda, caem da parede. Então nos fizeram uma pergunta importante. Disseram, "Bom, meio que parece com uma cauda." Mesmo que tenhamos colocado uma barra passiva. "Os animais utilizam a cauda ao subirem paredes?" O que estavam fazendo era retornando um favor, nos dando uma hipótese para testar, na biologia, na qual não teríamos 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.
E claro, na verdade, entramos em pânico, sendo os biólogos, já deveríamos saber isto. E dissêmos, "Bem, que fazem as caudas?" Bom, sabemos que caudas armazenam gordura, por exemplo. Sabemos que pode-se segurar em algo com elas. E possivelmente o mais conhecido, elas fornecem o equilíbrio estático. (Risos) E também agem como um contrapeso. Vejam este canguru. Vêem aquela cauda? É incrível ! Marc Raibert construiu um robô que pula , Uniroo. E estava instável sem sua cauda. Agora a maioria das caudas limita as manobras. Como este humano em uma fantasia de dinossauro. (Risos) Meu colega testou estas limitações, aumentando o momentum da inércia de um estudante, tinham uma cauda, e o colocaram a correr em uma pista com obstáculos, e identificaram perda de performance. Como era de se esperar. (Risos) Mas é claro, esta é uma cauda passiva. E você pode ter caudas ativas.
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.
E quando voltei para pesquisar, me dei conta que um dos grandes momentos TED no passado, do Nathan, conversamos sobre uma cauda ativa.
Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs were interested in love, not war.
Vídeo: Myhrvold pensa que dinossauros com cauda estavam interessado em amor, não 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: Ele falou sobre a cauda como sendo um chicote para comunicação. Pode também ser utilizado para defesa. Bem poderoso. Então voltamos e olhamos para o animal. E o fizemos correr em uma superfície. Mas desta vez colocamos uma área escorregadia a qual podem observar em amarelo. E observamos a direita, o que o animal estava fazendo com sua cauda quando escorrega. Aqui em 1/10 da velocidade. Aqui na velocidade normal. E agora observem, ela escorrega, e vejam o que ela faz com a cauda. Tem uma cauda ativa que funciona como uma quinta perna. E ela contribui para a estabilidade. Se você faz ela escorregar bastante, veja o que descobrimos. Isto é incrível. Os engenheiros tiveram uma grande idéia.
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.
E claro imaginamos, ok, possuem uma cauda ativa, mas vamos imaginar. Estão subindo uma parede, ou uma árvore. E quando chegam ao topo encontram algumas folhas. E o que aconteceria se subissem pela parte de baixo da folha, e estivesse ventando, ou se sacudíssemos? E fizemos esta experiência, a qual podem ver aqui. (Aplausos) E aqui está o que descobrimos. Agora isto é em tempo real. Não dá para ver nada. Mas aqui em câmara 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.
O que descobrimos foi o movimento de correção mais rápido do mundo. Para os que lembram de física, é o ajuste ao momentum com ângulo neutro. É como um gato. Sabem, gatos caindo. Eles fazem isto. Giram seus corpos. Mas as lagartixas fazem melhor. Fazem isto com suas caudas. Fazem isto com a cauda ativa a medida que a balançam. E sempre aterrisam parecido com o super homem mergulhando nos céus. Ok, então imaginamos, se estivermos certos, deveríamos conseguir testar isto em um modelo físico, um robô.
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)
Então para TED, contruímos um robô, ali, um protótipo, com a cauda. E vamos tentar o primeiro movimento de correção em uma cauda, com um robô. Se puderem por favor iluminá-lo. Ok, lá vai ele. Mostrem o vídeo. Lá está. E funciona exatamente como no animal. Então tudo que você precisa é balançar a cauda para alinhar-se. (Aplausos)
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)
Agora é claro, estávamos um pouco temerosos pois o animal não estava adaptado para flutuar, então imaginamos, ok, vamos colocá-lo em um túnel de vento. Sopramos ar para cima, lhe damos um local para pousar, um tronco de árvore, fora da caixa, e vejamos o que ela faz. (Risos) E fizemos. E aqui está o que ela faz. Então o vento vem de baixo. Aqui em 1/10 da velocidade. Ela faz um vôo equilibrado. Altamente controlado. Isto é incrível mas também muito lindo, quando tira-se uma foto. E melhor ainda, ao deslizar, ela manobra em pleno ar. E como ela faz, ela balança a cauda para um lado para virar a esquerda e gira para o outro lado para virar a direita. Então podemos manobrar desta forma. Então -- tivemos que filmar várias vezes para acreditar -- Ela também faz isto. Vejam só. Ela oscila a cauda para cima e para baixo como um golfinho. Ela pode "nadar" através do ar. Vejam as patas dianteiras. Conseguem ver o que ela está fazendo ? O que isto significa para a origem do vôo ? Talvez tenha evoluído descendo-se de árvores, e tentando controlar uma flutuação. Fiquem ligados. (Risos)
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.
Então imaginamos, "Será que podem manobrar?" Então lá está o ponto de aterrisagem. Conseguem manobrar até ele com estas habilidades? E aqui está ela no túnel de vento. E certamente parece que sim. Pode-se ver até melhor olhando de cima. Vejam o animal. Definitivamente movendo-se na direção do ponto de aterrisagem. Vejam a chicotada de cauda. Vejam só. É inacreditável.
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.
Agora estávamos muito confusos. Pois não há registro de lagartixas flutuando no ar. Então pensamos, "Meu Deus, temos que ir a campo, para ver se ela realmente faz isto." Completamente diferente do que você veria em um filme sobre a natureza, é claro. Imaginamos, "Será que realmente flutuam no ar, na natureza?" Fomos para as florestas na Singapura e Sudoeste Asiático. E o próximo vídeo será exibido pela primeira vez.
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 é o vídeo original, sem ensaios, o vídeo real da pesquisa, do animal flutuando -- ali está uma linha vermelha da trajetória. Olhem no final para ver o animal. Mas a medida que aproxima-se da árvore, vejam o close-up. Vejam se conseguem vê-la aterrisando. Então lá vem ela. Tem uma lagartixa no final da linha da trajetória. Você vê, ali ? Ali? Vejam ela descendo. Agora olhem bem e conseguem vê-la aterrisando. Viram ela acertando a árvore? Ela também utiliza a cauda. Da mesma forma que vimos no laboratório.
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)
Agora podemos continuar este mutualismo sugerindo que podem construir uma cauda dinâmica. E aqui está a primeira cauda dinâmica, em um robô, feita pela Boston Dynamics. Então, concluindo, creio que precisamo construir biomutualismo, como mostrei, o qual aumentará o passo de descobertas básicas, em suas aplicações. Mas para fazer isto precisamos rever a educação de forma abrangente, equilibrando profundidade com comunicação interdisciplinar. E especificamente treinar pessoas em como contribuir e beneficiar-se com outras disciplinas. E claro precisamos dos organismos e do ambiente para fazê-lo. Isto é, seja na área de segurança, busca e resgate, ou saúde, devemos preservar os designs da natureza, caso contrário estes segredos serão perdidos para sempre. E pelo que ouvi de nosso novo presidente, Estou muito otimista. Obrigado. (Aplausos)