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.
Bugün sizlerle orijinal bir keşfi paylaşmak istiyorum. Keşif nasıl gerçekleştiyse ben de size öyle aktaracağım. Yani, bilimsel bir toplantıda sunacağım şekilde veya bir bilim dergisinde okuyacağınız haliyle anlatmayacağım. Anlatacağım, biyomimetiğin ötesinde bir hikaye. Biyokarşılıklılık olarak adlandırdığım olguyla ilgili bir hikaye. Bu terimi, biyoloji ve diğer bir disiplin arasındaki ilişki olarak tanımlıyorum. Biyokarşılıklılıkta disiplinler birbirlerini geliştirir, ancak yapılan ortak keşifler tek bir alana ait olmanın çok ötesindedir. Biyomimetik açısından bakıldığında, insan eliyle yaratılan teknolojiler tabiata benzedikçe tabiat çok daha yararlı bir öğretmene dönüşür. Mühendislik, kendisine avantaj sağladığında biyolojinin ilke ve analojilerini kullanarak ilham alabilir. Tabii, nihayetinde tabiattan daha iyi bir şey yapmak için, bu ilhamı en iyi mühendislikle birleştirmek gerekiyor.
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.
Bir biyolog olarak, bu konuyu çok merak ediyordum. Bunlar kertenkele parmakları. Bu garip parmakları bir duvara bu kadar hızlı tırmanırken nasıl kullandıklarını merak ettik. Ve nasıl olduğunu keşfettik; parmaklarında yaprağa benzeyen kısımlar bulunuyor ve bunların da üstünde halı gibi görünen milyonlarca minik kıl var. Her bir kıl ucu maksimum sayıda çatallaşmış, nano ölçülerde yaklaşık 100 ila 1000 çatallı uçlar. Bu bireyde nano ölçüdeki çatallı uçlardan 2 milyar tane var. Tutunma cırt cırt, emme veya tutkalla sağlanmıyor. Aslında sadece moleküller arası güçler yardımıyla tutunuyorlar. van der Waals güçleri. Bugün sizlere ilk sentetik, kendi kendini temizleyen, kuru yapıştırıcının üretildiğini duyurmaktan çok memnunum. Doğadaki en basit versiyonu, bir dalı kullanan Berkeley'deki mühendis arkadaşım Ron Fearing ilk sentetik versiyonu yapmıştı. Stanford'daki arkadaşım Mark Cutkosky de bir sentetik versiyon yaptı. Kertenkelede bulunanlardan çok daha büyük kıllar yaptı, fakat aynı genel ilkeyi kullandı.
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)
İşte, ilk denemesi. (Kahkaha) Bu Kellar Autumn, eski doktora öğrencim, kendisi şu anda Lewis and Clark'ta profesör, kendi çocuğunu deneyde kullanıyor. (Kahkaha)
More recently, this happened.
Bu, daha yakın bir tarihte gerçekleşti.
Man: This the first time someone has actually climbed with it.
Adam: Bugün ilk kez biri bununla duvara tırmandı.
Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber, who appeared to be brimming with confidence.
Konuşmacı: Lynn Verinsky, profesyonel bir tırmanışçı, görünüşe bakılırsa kendine güveni tamdı.
Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.
Lynn Verinsky: Gerçekten, gayet güvenli olacak. Son derece güvenli.
Man: How do you know?
Adam: Nereden biliyorsun?
Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)
Lynn Verinsky: Malî sorumluluk sigortam var çünkü.
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.
Konuşmacı: Aşağıya konmuş bir minder ve bağlandığı güvenlik halatı eşliğinde Lynn 60 foot'luk tırmanışına başladı. Hollywood ile bilimin mükemmel bir karışımı ile Lynn tepeye ulaştı.
Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.
Adam: Böylece resmi olarak bir kertenkelenin hareketlerini kopyalayan ilk insan oldun.
Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.
Lynn Verinsky: Öyle mi ? Vay be, ne büyük ayrıcalık!
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: Pürüzlü yüzeylerde böyle yaptı. Fakat, pürüzsüz yüzeylerde bunların ikisini tırmanmak ve kendisini yukarı çekmek için kullandı. Bunu siz de lobide deneyebilir, kertenkeleden esinlenilerek üretilen malzemelere bakabilirsiniz. Robotlar bu eylemi yaparken ortaya çıkan sorun malzemeyle yüzeyden ayrılamamaları. Bu, kertenkelenin çözümü. Duvardan yukarı ızlıca koşarken, çok büyük bir hızla parmaklarını duvardan adeta soyar gibi ayırıyorlar.
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)
Bugün sizlere Stickybot adlı robotun hiyerarşik kuru yapışkan kullanan en yeni versiyonunu göstereceğim için çok heyecanlıyım. İşte, bahsettiğim robot. Bakın neler yapabiliyor. Baktığınızda tıpkı kertenkele gibi parmak soyma hareketini yaptığını görebilirsiniz. Videonun bir kısmını gösterirsek, duvara tırmandığını görebilirsiniz. (Alkış) İşte, buyrun. Standford grubunun bu müthiş robotu tasarlarken geliştirdiği yeni yapışkan sayesinde artık diğer yüzeylerde de gezebiliyor. (Alkış)
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.
Ha, bir noktaya dikkati çekmek istiyorum, Stickybot'a bakın. Üzerinde bir şey görüyorsunuz. Sadece kertenkele gibi görünmesi için konmadı. Bir kuyruğu var. Tam da tabiatı çözdüğünüzü sandığınızda böyle bir şey oluveriyor. Mühendisler, tırmanan robotlarla ilgili olarak kuyrukları olmazsa duvardan düştüklerini söylediler. Bu nedenle de bize önemli bir soru sordular. "Şey, az çok bir kuyruğa benziyor." dediler. Oraya pasif bir bar koysak da. "Hayvanlar duvara tırmanırken kuyruklarını kullanıyorlar mı?" Yardımımıza karşılık verip, bize, biyolojide cevabını bulmamız için üzerinde hiç düşünmediğimiz bir hipotezi sunmuş oldular.
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.
Elbette, bunun üzerine aslında panikledik, biyologlar olarak bunu biliyor olmamız gerekiyordu. "Peki, kuyruk ne işe yarar?" dedik. Mesela, kuyrukların yağ depolamada kullanıldığını biliyoruz. Nesnelere tutunurken kullanıldığını biliyoruz. Belki de en çok bilinen özellikleri ise, statik denge sağlayabilmeleri. (Kahkaha) Kuyruk aynı zamanda karşı denge de oluşturur. Şimdi, bu kanguruyu izleyin. Kuyruğu görüyor musunuz? İnanılmaz! Marc Raibert Uniroo adında zıplayan bir robot yaptı. Robot, kuyruğu olmadan dengesini kuramıyordu. Bir de, kuyruklar çoğu zaman manevra kabiliyetini kısıtlar. Tıpkı dinozor kılığındaki bu insanda olduğu gibi. (Kahkaha) Meslekdaşlarım bu sınırlandırmayı test ettiler. Öğrencinin atalet momentumunu arttırdılar, yani kuyruk eklediler ve engellerin arasından koşturdular. Sonuç olarak, performanslarında düşüş kaydettiler. Tahmin edebileceğiniz gibi. (Kahkaha) Elbette, bu pasif bir kuyruk. Bunun yanında aktif kuyruklar da var.
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.
Dönüp bunu araştırmaya koyulduğumda ise Geçmişteki en müthiş TED konferanslarından birinde, Nathan'ın aktif kuyruklardan bahsetmiş olduğunu farkettim.
Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs were interested in love, not war.
Video: Myhrvold kuyruklarını hızla yere vuran dinozorların savaşla değil aşkla ilgilendiklerini düşünüyor.
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: Kuyruğun iletişimi sağlayan kamçı gibi kullanıldığından söz ediyor. Aynı zamanda savunma amaçlı da kullanılabilir. Son derece güçlü. Böylelikle geri dönüp hayvanı inceledik. Bir yüzeye tırmandırdık. Fakat bu sefer, burda sarı renkli olarak gördüğünüz kaygan bir yama yerleştirdik. Ve sağ tarafta, hayvan kaydığı zaman kuyruğunu nasıl kullanıyor izledik. Bu görüntü 10 kat yavaşlatılmış. İşte bu da normal hızdaki görüntü. Bakın şimdi kayıyor ve kuyruğuyla ne yaptığına bir bakın. Beşinci bir bacak işlevine sahip aktif bir kuyruğu var. Dengesini kurmasına yardımcı oluyor. Çok fazla kaymasını sağladığımızda ise işte bunu keşfettik. İnanılmaz bir şey. Mühendisler çok parlak bir fikir bulmuşlardı.
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.
Tabii, sonrasında şunu merak ettik; peki, aktif bir kuyrukları var, dilerseniz bir kez resmedelim. Bir duvara veya ağaca tırmanıyorlar. Tepeye çıkıyorlar, diyelim o noktada bir miktar yaprak var. Peki bu yaprakların alt tarafına tırmanmış olsalar ve bir rüzgar çıksa, ya da biz dalı sallasak ne olacaktı? Burada gördüğünüz deneyi gerçekleştirdik. (Alkış) Sonucunda da bunu keşfettik. Bu gerçek zamanlaması. Hiçbir şey göremezsiniz. İşte bu ağır çekimde.
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.
Dünyadaki en hızlı havada denge sağlama yanıtını keşfetmiş olduk. Fizik derslerini hatırlayanlarınız varsa, bahsettiğim şey sıfır açısal momentum yanıtı. Fakat, kedilerin yaptığına benziyor. Bildiğiniz gibi, kediler düşerken şu hareketi yaparlar. Vücutlarını kıvırırlar. Ancak, kertenkeleler bu konuda daha başarılı. Bunu kuyruklarıyla yapıyorlar. Sallanırken işte bu aktif kuyruğu kullanarak hareket ediyorlar. Ayrıca, yere daima Süpermen'in havadaki duruşuna benzer bir edayla iniyorlar. Sonra dedik ki: Eğer haklıysak, aynı şeyi fiziksel bir modelde, bir robotta da deneyebiliriz.
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)
Sonuçta, TED için kuyruklu bir robot, görmüş olduğunuz prototipi ürettik. Bir robot kullanarak, kuyruktaki havada denge sağlama yanıtını test edeceğiz. Üzerine ışık alabilir miyiz lütfen ? Tamam, işte başlıyor. Video'yu görelim. Buyrun. Tıpkı hayvandaki gibi çalışıyor. Dengeni sağlamak için tek gereken kuyruğun bir hareketi. (Alkış)
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)
Sonraki aşamada doğal olarak korktuk, çünkü hayvanın havada süzülmek için gerekli uzvu yok. Biz de, "Olsun, o zaman kertenkeleyi dikey bir rüzgar tüneline koyarız" diye düşündük. Bu deneyde, tünele hava vereceğiz, pleksiglas bariyerin hemen dışındaki ağaç gövdesini iniş hedefi olarak belirleyip sonucu seyredeceğiz. (Kahkaha) Dediklerimi yaptık. İşte kertenkelenin yanıtı. Rüzgar dipten geliyor. Bu görüntüler 10 kat yavaşlatılmış. Son derece kontrollü bir denge süzülüşü gerçekleştiriyor. Bu neredeyse inanılmaz. Aslına bakarsanız, resmini çektiğinizde gayet güzel olduğunu göreceksiniz. Daha fazlası da var. Tek bir kayma hareketiyle, havada asılı halde manevra yapıyor. Manevrayı şöyle gerçekleştiriyor: kuyruğunu bir taraftan sola diğer taraftan sağa sallıyor. Böylece, bu yöne doğru hareket edebiliyor. Buna inanabilmek için birkaç kez filme çekmemiz gerekti. Aynı zamanda şunu da yapabiliyor. İzleyin. Tıpkı bir yunus gibi kuyruğunu aşağı yukarı sallıyor. Aslında havada yüzüyor. Ön ayaklarına bir bakın. Hareketini görebiliyor musunuz? Peki bu kanat çırpma hareketinin kökeniyle ilgili ne anlama geliyor? Belki de, ağaçlardan aşağıya düşerken süzülmeyi kontrol etme çabasından evrimleşmiştir. Dikkatli izleyin yani. (Kahkaha)
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.
Merak ettik, "Acaba gerçekten böylelikle manevra yapabiliyorlar mı?" İniş hedefimiz burada. Bu yeteneklerle hedefe doğru yönelebilirler mi? Kertenkelemiz rüzgar tünelinde. Kesinlikle yönelebiliyor. Aşağıdan yukarı baktığınızda daha da iyi görebilirsiniz. Hayvanı izleyin. Kesinlikle iniş hedefine doğru gidiyor. Kuyruğunu nasıl kamçı gibi hareket ettirdiğine bakın. İnanılmaz bir şey.
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.
Bu noktada gerçekten kafamız karışmıştı. Çünkü, kertenkelenin havada süzülebildiğine dair bir kayıt yok. Bunun üzerine, "Hemen araziye çıkıp," gerçekten de bu hareketi yapabiliyor mu görmemiz lazım." dedik. Bir doğa filminde göreceklerinizin tam aksi yönde elbette. "Doğada da havada süzülerek gidebiliyorlar mı?" diye sorduk. Sonra da Singapur ve Güneydoğu Asya'nın ormanlarına gittik. Şimdi izleyeceğiniz videoyu ilk kez gösteriyoruz.
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.
Bu gerçek video, sahne için montajlanmamış, gerçek bir araştırma videosu. Hayvanı, şurada gördüğünüz kırmızı çizgi boyunda havada süzülürken gösteriyor. Hayvanı görebilmek için sona bakın. Ama sonra da ağaca yaklaştığında yakın çekim görüntüsüne bakın. Bakalım inişini görebilecek misiniz. İşte iniyor. Bu çizginin sonunda bir kertenkele var. Görüyor musunuz? Bakın burada. İnişini seyredin. Şimdi de yukarı bakın, nasıl iniş yaptığını görün. Çarptığını gördünüz mü? Aslında kuyruğunu da kullanıyor. Tıpkı laboratuvarda gördüğümüz gibi.
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)
Kertenkelelerin kuyruklarını aktif hale getirebildiklerini söyleyerek bu karşılıklılıktan söz etmeye devam edelim. Bu da Boston Dynamics'in ürettği, ilk aktif robot kuyruğu. Sonuç olarak, uygulamada keşif hızını arttırmamızı sağlayacak, size gösterdiğime benzer biyokarşılıklılıklar kurmamız gerektiğini düşünüyorum. Fakat bunu gerçekleştirebilmek için eğitimi temelden, derinliği disiplinler arası iletişim ile dengeleyecek şekilde yeniden tasarlamamız gerekiyor. Ayrıca, insanları bilinçli olarak diğer disiplinlerden faydalanmaları ve onlara katkı sağlamaları yönünde eğitmeliyiz. Bunu yapmak için de elbette canlılara ve çevreye ihtiyacınız var. Yani, ister güvenlik ister araştırma ve kurtarma veya sağlıkla ilgilenin tabiatın tasarımlarını korumamız gerekiyor, yoksa bu sırlar sonsuza dek kaybedilecek. Yeni başkanımızdan duyduğuma dayanarak da gayet iyimser olduğumu söyleyebilirim. Teşekkür ederim. (Alkış)