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.
Дозволите ми да данас са вама поделим оригинално откриће. Али, желим да вам испричам онако како се догодило, а не на начин на који се презентује на научним састанцима, или на начин који бисте прочитали у научном журналу. То је прича која превазилази биомиметику, до нечега што ја називам биоузајамношћу. То дефинишем као удружење биологије и неке друге дисциплине, где свака дисциплина реципрочно унапређује ону другу и где колективна открића која настају превазилазе индивидуална поља. У смислу биомиметике, како људске технологије попримају све више караткеристика природе, природа постаје много кориснија учитељица. Инжењерство се може инспирисати биологијом тако што ће користити принципе и аналогије када су они повољни. Онда следи састављање тога са најбољим људским инжењерингом како би се направило нешто заправо боље од природе.
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.
Као биолог, ја сам био веома радознао у вези са тим. Ово су геконови прсти. Питали смо се како користе те бизарне прсте да би се попели уза зид тако брзо. Открили смо. Оно што смо нашли је да они на прстима имају структуре у облику листа са милионима сићушних длака које изгледају као тепих. А свака од тих длака има најгори могући случај искрзаних крајева, око 100 до 1000 подељених крајева који су нано величине. Јединка има 2 милијарде ових подељених нано крајева. Они се не лепе на чичак или вакуум или лепак. Они се заправо лепе самим интермолекуларним силама, такозваним Ван дер Валсовим везама. Заиста ми је драго да данас могу да кажем да је пронађено прво синтетичко, суво лепило, које се само чисти. Од најједноставније верзије у природи, на грани, мој инжењерски сарадник, Рон Фиринг, на Берклију је направио прву синтетичку верзију, као што је и мој неверватан сарадник Марк Куткоски, на Стенфорду. Он је направио много дуже длаке од геконових, али користећи исте генералне принципе.
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)
Ево га први тест. (Смех) То је Келар Отм, мој некадашњи докторски студент, данас професор на Луис и Кларку, који буквално даје своје прворођенче за овај тест. (Смех)
More recently, this happened.
Нешто скорије, ово се десило.
Man: This the first time someone has actually climbed with it.
Човек: ово је први пута да се неко заправо тиме попео.
Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber, who appeared to be brimming with confidence.
Наратор: Лин Верински, професионални планинар, која је изгледа препуна поверења.
Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.
Лин Верински: искрено, биће савршено безбедно. Биће савршено безбедно.
Man: How do you know?
Човек: како знаш?
Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)
Лин Верински: због осигурања.
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.
Наратор: са душеком испод и везана сигурносним ужетом, Лин је почела успон од 18 метара. Лин је стигла до врха уз помоћ савршене комбинације Холивуда и науке.
Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.
Човек: ти си прво људско биће које је званично имитирало гекона.
Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.
Лин Верински: ха! Човече. Која је то привилегија.
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: то је оно што је урадила на грубим подлогама. Али користила је ово на оним глатким површинама, њих два да се попне и да се повуче навише. Можете ово да пробате испред, у лобију, као и да погледате материјале инспирисане геконом. Проблем са роботима који ово раде је што не могу да се ослободе ако се залепе, са материјалом. Ово је геконово решење. Они заправо ољуште своје прсте са површине, при високим стопама, док се пењу уз зид,
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)
Веома сам узбуђен што данас могу да вам покажем најновију верзију робота ”Стикибот”, користећи ново хијерархијско, суво лепило. Ево робота. А, ево и онога што ради. Ако погледате можете видети да користи љушћење прстију, баш као и гекон. Ако можемо да покажемо снимак можете га видети како се пење уз зид. (Аплауз) Ево га. А сада, захваљујући новом лепилу може ићи и на друге подлоге, што је група са Стенфорда успела да уради, када је дизајнирала овог невероватног робота. (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.
А да, једна свар коју желим да нагласим, погледајте Стикибота. Видите нешто на њему. То није да би само личио на гекона. Има реп. И баш када помислите да сте схватили природу, догоди се оваква ствар. Инжењери су нам рекли да ће ови роботи ако не буду имали реп пасти са зида. Они су нас питали важно питање. Рекли су, ”Па, изгледа као реп.” Иако смо тамо ставили пасивну полугу. Да ли животиње користе реп када се пењу уз зид?” Они су нам узвратили услугу тако што су нам дали да тестирамо хипотезу у биологији, које се не бисмо сетили.
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.
Дакле, наравно, онда смо се успаничили, с’ обзиром на то да смо биолози и да бисмо то већ требало да знамо. Рекли смо, ”Па, шта репови раде?” Па, знамо да су репови, на пример, складишта масти. Знамо да се њима можете закачити за ствари. А можда је најпознатије да нам пружају статичку равнотежу. (Смех) Такође могу да буду и против-равнотежа. Погледајте овог кенгура. Видите реп? То је невероватно! Марк Рејберт је направио Јунируа - робота који скаче. Био је нестабилан без свог репа. Репови углавном ограничавају покретање. Као овај човек у оделу диносауруса. (Смех) Моје колеге су тестирале ово ограничење тако што су повећале моменат инерције студента, имали су реп који су провукли кроз путању са препреком; пронашли су смањење учинка. Као што бисте и предвидели. (смех) Али наравно, ово је пасивни реп. Можете имати и активне репове.
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.
А када сам ово поново истражио, схватио сам да је један од највећих TED момената у прошлости од Нејтана, разговарали смо о активном репу.
Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs were interested in love, not war.
Видео: Мирволд мисли да су диносауруси који су ударали репом били заинтересовани за љубав, а не рат.
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: причао је о репу као о бичу за комуникацију. Може се користити и као одбрана. Веома моћно. Онда смо се вратили и погледали животињу. И попели смо је уз површину. Али овог пута смо поставили клизави део који видите овде у жутом. И гледајте сада шта животиња ради са репом када се оклизне. Ово је успорено 10 пута. Ево нормалне брзине. И гледајте сада када се оклизнуо и видите шта ради са репом. Има активан реп који функционише као пета нога. И он доприноси стабилности. Ако се много оклизне, открили смо следеће. Ово је невероватно. Инжењери су имали јако добру идеју.
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.
А онда смо се, наравно питали у реду, имају активан реп, али замислимо их. Пењу се уз зид или уз дрво. И стигну до врха и рецимо да тамо има неког лишћа. Шта би се десило да се попну на доњу страну тог листа и да дуне ветар, или да га протресемо? Урадили смо тај експеримент, видите га овде. (Аплауз) Открили смо ово. Ово је у реалном времену. Ништа се не види. Али, ево успореног снимка.
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.
Открили смо најбржи одговор исправљања у ваздуху. За оне од вас који се сећате физике, то је нулти моменат импулса, одговор исправљања. Али је као мачка. Знате, мачке и падање. То и мачке раде. Изврну своја тела. Али гекони то раде боље. Они то раде својим репом. Својим активним репом док се врте укруг. А, онда увек слете у пози летећег супермена. У реду, онда смо се запитали, ако смо у праву требало би да ово можемо да тестирамо и у физичком моделу, у роботу.
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)
Дакле за TED смо заправо направили робота. Ево прототипа са репом. Покушаћемо први пут исправљање у ваздуху са репом робота. Можемо ли добити светла на роботу? У реду, ево га. И покажимо видео. Ево га. Ради исто као и код животиње. Све што вам је потребно је замах репом у десно. (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)
Сада, наравно, били смо уплашени зато што животиња није адаптирана за једрење, па смо помислили, ”Ма то је у реду. Уградићемо вертикални тунел за ветар. Напунићемо га ваздухом и обезбедити му мету за слетање, као на пример дебло, управо поред кавеза од плексигласа и видећемо шта ће урадити. (Смех) То смо и урадили. Ево шта ради. Ветар долази одоздо. Ово је успорено 10 пута. Дешава се уравнотежено једрење. Веома контролисано. То је на неки начин невероватно. Али је, заправо, јако лепо када га сликате. А још је боље од тога, само клизање и маневрисање у ваздуху. Начин на који то ради је да својим репом замахне на једну страну да би ишао лево, а онда на другу да би ишао десно. На тај начин можемо да маневришемо. Морали смо да снимамо неколико пута да бисмо поверовали. Онда ради и ово. Гледајте. Осцилира репом горе-доле као делфин. Заправо може да плива кроз ваздух. Али погледајте му предње ноге. Да ли можете да видите шта раде? Шта то значи за порекло летења? Можда је еволуирало из силажења са дрвећа и покушајем контроле једрења. Будите у току са тим. (Смех)
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.
Онда смо се запитали, ”Да ли могу маневрисати овим?” Ево мете слетања. Да ли могу да скрену ка њој са својим способностима? Ево га у тунелу ветра. И заиста, изгледа да могу. Још боље се види одозго. Гледајте животињу. Дефинитивно се креће ка мети слетања. Гледајте врх његовог репа док то ради. Погледате то. То је невероватно.
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.
Сада смо заиста били збуњени. Јер, није било извештаја о његовом ваздушном једрењу. Помислили смо да морамо да одемо на терен и видимо да ли то можемо урадити. Потпуно супротно него што бисте, наравно, видели у неком филму о природи. Питали смо се: ”Да ли они заправо једре у природи?” Отишли смо у шуме Сингапура и југоисточне Азије. Овај видео који ћете видети нисмо раније показали.
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.
То је веродостојан видео, није намештен, прави истраживачки снимак, животиње која једри - видите црвену линију путање. Погледајте крај да видите животињу. Али онда, како се приближава дрвету, погледајте снимак изблиза и да ли можете да га видите како слеће. Ево га, спушта се. Видите гекона на крају линије путање. Видите га овде? Тамо? Гледајте како силази. Сада гледајте горе и видећете како слеће. Да ли сте видели како је ударио? Он користи и свој реп. Као што смо видели у лабораторији.
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)
Сада можемо да наставимо ову узајамност тако што ћемо предложити да направе активан реп. А, ево првог активног репа на роботу који је направио ”Бостон Дајнемикс”. Дакле да закључим, мислим да морамо да правимо биоузајамност, као што сам показао, који ће повећати брзину основног отркића путем његове апликације. Да бисмо то постигли, морамо значајно променити образовање како бисмо изједначили дубину са међудисциплинарном комуникацијом. Морамо тренирати људе да томе доприносе и да имају корист од других области. Наравно, требају нам организми и природна околина да бисмо то постигли. Без обзира да ли верујемо у безбедност, потрагу и спасавање или здравље, морамо очувати природне дизајне, у супротном тајна ће заувек бити изгубљена. А на основу онога што сам чуо од нашег новог председника, ја сам веома оптимистчан. Хвала вам. (Аплауз)