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.
Lăsaţi-mă să împărtăşesc cu voi astăzi o descoperire originală. Dar vreau să v-o spun, aşa cum s-a întâmplat de fapt. Nu aşa cum o prezint într-o întrunire ştiinţifică, sau aşa cum aţi citi-o într-o lucrare ştiinţifică. Este o poveste despre ce e dincolo de biomimetica, către ceva ce eu numesc biomutualism. Definesc asta ca o asociere între biologie şi o altă disciplină. Unde fiecare disciplină, în mod reciproc, o împinge pe cealaltă, dar unde descoperirile colective care apar sunt dincolo de orice singur domeniu. Acum, în termeni de biomimetică, cum tehnologiile umane preiau mai mult din caracteristicile naturii, natura devine un profesor mult mai util. Ingineria poate fi inspirată de biologie folosind principiile şi analogiile ei când sunt avantajoase. Dar apoi integrând asta cu cea mai bună inginerie umană, în cele din urmă, să facă de fapt ceva mai bun ca natura.
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.
Acum, fiind biolog, eram foarte curios de... asta. Acestea sunt degete de gecko. Şi ne-am întrebat cum folosesc ei aceste degete bizare pentru a urca un zid atât de repede. Am descoperit-o. Şi ce am găsit era că au structuri ca frunza pe degetele lor, cu milioane de peri mititei, care arată ca un covor. Şi fiecare din aceşti peri are cel mai rău caz de vârfuri-despicate posibil, aproximativ 100 până la 1000 de vârfuri-despicate, care sunt de dimensiuni nanometrice. Un individ are 2 miliarde de astfel de vârfuri-despicate nano-dimensionate. Nu se prind prin scai (Velcro) sau sucţiune sau lipici. De fapt se prind doar prin forţe intermoleculare, forţe van der Waals. Şi sunt foarte mulţumit să vă prezint astăzi că primul adeziv uscat, sintetic, ce se curăţă singur a fost realizat. De la cea mai simplă versiune în natură, o direcţie, colaboratorul meu inginer, Ron Fearing, la Berkeley, a făcut prima versiune sintetică. Şi aşa a făcut şi celălalt incredibil colaborator al meu Mark Cutkosky, la Stanford. A făcut peri mult mai mari decât cei de gecko dar a folosit aceleaşi principii generale.
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)
Şi iată primul lui test. (Hohote de râs) Acela este Kellar Autumn, fostul meu student de la doctorat, profesor acum la Lewis and Clark, literalmente renunţând la primul său copil născut pentru acest test. (Hohote de râs)
More recently, this happened.
Mai recent..., asta s-a întâmplat.
Man: This the first time someone has actually climbed with it.
Cineva: Asta e prima dată când cineva chiar s-a căţărat cu el.
Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber, who appeared to be brimming with confidence.
Narator: Lynn Verinsky, o căţărătoare profesionistă, care a părut să fie plină de încredere.
Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.
Lynn Verinsky: Sincer, o să fie perfect sigur. Va fi perfect sigur.
Man: How do you know?
Cineva: De unde ştii?
Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)
Lynn Verinsky: Din cauza asigurării de răspundere civilă.
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.
Nrator: Cu o saltea dedesubt şi prinsă de o frânghie de siguranţă, Lynn a început ascensiunea ei de 60 de picioare (aprox. 18 m). Lynn a reuşit să ajungă-n vârf într-o perfectă alăturare a Hollywood-ului şi a ştiinţei.
Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.
Cineva: Deci eşti primul om care imită în mod oficial un gecko.
Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.
Lynn Verinsky: Ha! Uau. Şi ce mai privilegiu a fost ăsta.
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: Asta e ceea ce a făcut ea pe suprafeţe rugoase. Dar de fapt a folosit astea pe suprafeţe netede, două dintre ele, pentru a se căţăra şi a se trage în sus. Şi puteţi încerca asta în hol, şi vă puteţi uita la materialul inspirat de gecko. Acum, problema cu roboţii care fac asta e că ei nu pot să se desprindă, de material. Aceasta este soluţia gecko-ului. Ei de fapt îşi decojesc degetele de pe suprafaţă, la viteze mari, pe măsură ce aleargă pe zid în sus.
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)
Păi, sunt foarte încântat astăzi să vă arăt cea mai nouă versiune a unui robot, Stickybot, folosind un nou adeziv ierarhic uscat. Aici e robotul însuşi. Şi aici e ceea ce face. Şi dacă vă uitaţi, puteţi vedea că foloseşte decojirea degetelor, chiar cum face gecko-ul. Dacă putem arăta o parte din clip, puteţi să-l vedeţi căţărându-se pe zid. (Aplauze) Iată-l. Şi acum poate merge pe alte suprafeţe datorită noului adeziv, pe care grupul de la Stanford a fost în stare să-l facă, proiectând acest robot incredibil. (Aplauze)
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.
A, un lucru pe care vreau să-l evidenţiez este..., uitaţi-vă la Stickybot. Vedeţi ceva pe el. Nu e doar ca să arate ca un gecko. Are o coadă. Şi tocmai când crezi că ai dibuit natura, acest tip de lucru se întâmplă. Inginerii ne-au spus, legat de roboţii căţărători, că dacă nu au o coadă ei cad de pe zid. Deci, ce au făcut a fost să ne pună o întrebare importantă. Au spus, "Păi..., arată oarecum a coadă." Chiar dacă punem o vergea inertă acolo. "Îşi folosesc animalele cozile când se caţără pe ziduri?" Ceea ce făceau a fost să ne întoarcă favoarea, dându-ne o ipoteză s-o testăm în biologie, la care nu ne-am fi gândit.
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.
Aşa că desigur, în realitate, atunci am fost panicaţi, fiind biologii, şi ar trebui să ştim asta deja. Am spus, "Păi..., ce fac cozile?" Păi..., ştim că cozile stocheză grăsime, de exemplu. Ştim că... te poţi prinde de lucruri cu ele. Şi probabil este cel mai bine cunoscut că oferă echilibru static. (Hohote de râs) Poate, de asemenea, acţiona ca un contrabalans. Aşa că priviţi acest cangur. Vedeţi coada aceea? Este incredibil! Marc Raibert a construit un Uniroo - robot ţopăitor. Şi era instabil, fără coada sa. Acum, de cele mai multe ori cozile limitează manevrabilitatea. Ca acest om în interiorul acestui costum de dinozaur. (Hohote de râs) Colegii mei chiar au continuat să testeze această limitare, crescând momentul de inerţie al unui student, deci au avut o coadă, şi alergându-i printr-o cursă de obstacole, şi au găsit o descreştere a performanţei. Aşa cum ai prezice. (Hohote de râs) Dar desigur, aceasta este o coadă pasivă. Şi poţi de asemenea avea cozi active.
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.
Şi când m-am întors să cercetez asta, am realizat că la unul dintre marile momente TED din trecut, de la Nathan, am vorbit despre o coadă activă.
Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs were interested in love, not war.
Video: Myhrvold crede că dinozaurii care produc zgomote cu coada erau interesanţi de dragoste, nu de război.
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: A vorbit despre coadă ca fiind un bici pentru comunicare. Poate fi de asemenea folosit pentru apărare. Destul de puternic. Aşa că apoi ne-am întors şi ne-am uitat la animal. Şi l-am alergat în sus pe o suprafaţă. Dar de data asta, ce am făcut e: am pus un dispozitiv alunecos pe care îl vedeţi în galben acolo. Şi priviţi în dreapta, ce face animalul cu coada lui când alunecă. Ăsta e încetinit de 10 ori. Aşa că, aici e viteza normală. Şi priviţi-l acum alunecând, şi vedeţi ce face cu coada lui. Are o coadă activă care funcţionează ca un al cincilea picior şi contribuie la stabilitate. Dacă-l faci să alunece... o mare distanţă, asta e ceea ce am descoperit. Asta e incredibil. Inginerii au avut o ideea cu adevărat bună.
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.
Şi apoi bineînţeles, ne-am întrebat, okay, au o coadă activă, dar să-i vizualizăm. Se caţără pe un perete... sau pe un copac. Şi ajung în vârf şi să spunem că sunt ceva frunze acolo. Şi ce s-ar întâmpla dacă s-au căţărat pe dosul acelei frunzei şi a fost ceva vânt sau... am scuturat-o? Şi deci, am făcut acel experiment, pe care-l vedeţi aici. (Aplauze) Şi asta e ceea ce am descoperit. Acum, asta e în timp real. Nu puteţi vedea nimic. Dar iată-l încetinit.
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.
Ce am descoperit a fost cel mai rapid răspuns de redresare în aer din lume. Pentru cei dintre voi care îşi amintesc fizica, acela e un răspuns de redresare cu moment cinetic zero. Dar, e ca o pisică. Ştiţi voi, pisici căzând. Pisicile fac asta. Îşi răsucesc corpurile. Dar gecko-urile o fac mai bine. Şi ei o fac cu coada lor. Deci, ei o fac cu această coadă activă pe măsură ce se răsucesc. Şi apoi, ei întotdeauna aterizează într-o postură de tipul Superman sau skydiving. Okay, acum ne-am întrebat: dacă aveam dreptate, ar trebui să fim în stare să testăm asta într-un model fizic, într-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)
Deci, pentru TED, chiar am construit un robot, acolo, un prototip, cu coadă. Şi vom încerca primul răspuns de redresare în aer într-o coadă, cu un robot. Dacă am putea avea luminile pe el. Okay, începe. Şi arătaţi clipul. Iată-l Şi funcţionează chiar la fel cum o face în animal. Daci, tot ce ai nevoie e o zvârlire de coadă pentru a te redresa. (Aplauze)
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)
Acum, desigur, eram bineînţeles speraţi pentru ca animalul nu are nici o adaptare de planare, aşa că ne-am gândit, "A, asta-i OK. Îl vom pune într-un tunel verical aerodinamic. Vom sufla aerul în sus, îi vom da o ţintă de aterizare, un trunchi de copac, chiar în afara incintei de plexiglas şi vedem ce face." (Hohote de râs) Aşa am făcut. Şi aici e ce face. Deci, vântul vine de jos. Ăsta este încetinit de 10 ori. Face o planare în echilibru. Foarte controlată. Asta e oarecum incredibil. Dar, de fapt, e foarte frumos când îi faci o poză. Şi e mai bine decât atât, manevrează... tocmai în slide-ul ăsta, manevrează în aer. Şi felul în care o face, e: îşi ia coada şi o azvârle într-o parte să facă stânga, şi o azvârle în partea cealaltă să cârmească dreapta. Deci poate să manevreze în felul acesta. Şi apoi -- a trebui să filmăm asta de câteva ori pentru a o crede -- face şi asta. Priviţi asta. Îşi oscilează coada în sus şi în jos ca un delfin. Poate de fapt să înoate prin aer. Dar priviţi-i picioarele din faţă. Puteţi vedea ce fac? Ce înseamnă asta pentru originea zborului prin bătăi? Poate că a evoluat coborând din copaci şi încercând să controleze o planare. Rămâneţi pe frecvenţă pentru asta. (Hohote de râs)
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.
Aşa că apoi ne-am întrebat, "Chiar pot manevra cu asta?" Aşa că, aici este ţinta de aterizare. Pot ei cârmi spre ea cu aceste abilităţi? Aici este în tunelul aerodinamic şi în mod cert aşa pare. O puteţi vedea chiar mai bine de jos în sus. Priviţi animalul. Categoric mişcându-se spre locul de aterizare. Priviţi biciul cozii sale pe măsură ce o face. Uitaţi-vă la asta. Este incredibil.
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.
Aşa că acum eram chiar confuzi. Deoarece nu există atestări cu el planând. Aşa că am făcut "O, Doamne, trebuie să mergem pe teren şi să vedem dacă face într-adevăr asta." Complet diferit de felul în care ai vedea-o într-un film despre natură, desigur. Ne-am întrebat: "Chiar planează în natură?" Păi, am fost în pădurile din Singapore şi Asia de Sud-Est. Şi următorul clip pe care-l vedeţi... este pentru prima dată când arătăm asta...
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.
acesta este clipul real, ne-regizat, un film de cercetare real al animalului care planează în jos -- este o linie roşie de traiectorie. Uitaţi-vă la sfârşit să vedeţi animalul. Dar, apoi, pe măsură ce se apropie de copac, priviţi detaliul de prim-plan şi vedeţi dacă-l puteţi vedea aterizând. Aşa că iată-l cum coboară. E un gecko la capătul acelei linii a traiectoriei. Îl vedeţi acolo? Acolo? Priviţi-l coborând. Acum, priviţi acolo sus şi puteţi vedea aterizarea. L-aţi văzut nimerind? Chiar îşi foloseşte şi coada. Aşa cum am văzut în laborator.
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)
Deci, acum putem continua acest mutualism sugerând că pot să facă o coadă activă. Şi aici este prima coadă activă, în robot, facută de Boston Dynamics. Aşa că pentru a concluziona, cred că trebuie să construim biomutualisme, aşa cum am arătat, ce vor spori ritmul descoperirilor de bază, în aplicarea lor. Însă, pentru a face asta, trebuie să reproiectăm educaţia într-un mod major, pentru a echilibra specializarea cu comunicarea interdisciplinară. Şi să antrenăm oameni în mod explicit... cum să contribuie la şi să beneficieze de la alte discipline. Şi, desigur, aveţi nevoie de organisme şi de mediu pentru a o face. Asta e, dacă vă pasă de securitate, căutare şi salvare sau sănătate, trebuie să conservăm design-urile naturii, altfel aceste secrete vor fi pierdute pentru totdeauna. Şi din ceea ce am auzit de la noul nostru preşedinte, sunt foarte optimist. Mulţumesc. (Aplauze)