Добре дошли. Може ли първия кадър, моля? Противно на изчисленията, правени от някои инженери, пчелите могат да летят, делфините могат да плуват, а гущерите могат дори да се катерят нагоре по най-гладките повърхности. За краткото време, с което разполагам, искам да се опитам да позволя на всеки от вас да преживее някак тръпката от разкриването на природния дизайн. Имам възможност да го правя постоянно, и е просто невероятно. Искам да се опитам да споделя само малка частица от това с вас в тази презентация. Предизвикателството от разглеждането на природния дизайн... ще ви кажа как го възприемаме и как сме го използвали. Предизвикателството, разбира се, е да се отговори на този въпрос: Какво позволява съществуването на това изключително постижение на животните, което им позволява по същество да ходят навсякъде? А дали ние можем да открием как да прилагаме този дизайн?
Welcome. If I could have the first slide, please? Contrary to calculations made by some engineers, bees can fly, dolphins can swim, and geckos can even climb up the smoothest surfaces. Now, what I want to do, in the short time I have, is to try to allow each of you to experience the thrill of revealing nature's design. I get to do this all the time, and it's just incredible. I want to try to share just a little bit of that with you in this presentation. The challenge of looking at nature's designs -- and I'll tell you the way that we perceive it, and the way we've used it. The challenge, of course, is to answer this question: what permits this extraordinary performance of animals that allows them basically to go anywhere? And if we could figure that out, how can we implement those designs?
Е, много биолози ще кажат на инженери и други, че организмите имат милиони години, за да го докарат, както трябва, те са зрелищни, могат да правят всичко чудесно. Затова отговорът е биомимикрия - просто пряко копиране на природата. Знаем от работа с животни, че истината е, че точно това не трява да се прави. Защото еволюцията действа на принципа "колкото-толкова", не на принцип за усъвършенстване. А пречките при построяването на който и да е организъм, като се вгледаш, са наистина сурови. Природните технологии имат невероятни препятствия. Помислете за това. Ако сте инженер и ви кажа, че трябва да построите автомобил, но отначало трябва първо да е ето толкова голям, после трябва да израсне до пълен размер и да работи на всяка стъпка по пътя. Помислете за факта, че ако построите автомобил, ще ви кажа, че в него също трябва да сложите фабрика, която ви позволява да направите друг автомобил.
Well, many biologists will tell engineers, and others, organisms have millions of years to get it right; they're spectacular; they can do everything wonderfully well. So, the answer is bio-mimicry: just copy nature directly. We know from working on animals that the truth is that's exactly what you don't want to do -- because evolution works on the just-good-enough principle, not on a perfecting principle. And the constraints in building any organism, when you look at it, are really severe. Natural technologies have incredible constraints. Think about it. If you were an engineer and I told you that you had to build an automobile, but it had to start off to be this big, then it had to grow to be full size and had to work every step along the way. Or think about the fact that if you build an automobile, I'll tell you that you also -- inside it -- have to put a factory that allows you to make another automobile.
(Смях)
(Laughter)
И не можете абсолютно никога, абсолютно никога, заради историята и наследения план, да започнете от нулата. И така, организмите имат тази важна история. Наистина, еволюцията работи повече като калайджия, отколкото като инженер. А това е наистина важно, когато започнеш да разглеждаш животните. Вярваме, че вместо това е нужно да си вдъхновен от биологията. Нужно е да откриваш общите принципи на природата, а после да използваш тези аналогии, когато са благоприятни. Да се прави това е истинско предизвикателство, защото животните, като започнеш наистина да се вглеждаш вътре в тях, как действат, изглеждат безнадеждно сложни. Няма подробна история на проектните планове, не може да отидеш да ги видиш никъде. Имат твърде много движения в ставите си, твърде много мускули, дори най-простото насекомо, за което се сетим - нещо като насекомо, и имат повече неврони и връзки, отколкото може да си представите.
And you can absolutely never, absolutely never, because of history and the inherited plan, start with a clean slate. So, organisms have this important history. Really evolution works more like a tinkerer than an engineer. And this is really important when you begin to look at animals. Instead, we believe you need to be inspired by biology. You need to discover the general principles of nature, and then use these analogies when they're advantageous. This is a real challenge to do this, because animals, when you start to really look inside them -- how they work -- appear hopelessly complex. There's no detailed history of the design plans, you can't go look it up anywhere. They have way too many motions for their joints, too many muscles. Even the simplest animal we think of, something like an insect, and they have more neurons and connections than you can imagine.
Как да се осмисли това? Е, ние вярвахме... нашата хипотеза беше... че един начин животните да действат просто е, ако има тенденция контролът на движенията им да е вграден в самите им тела. Открихме, че животните с два, четири, шест и осем крака всички произвеждат едни и същи сили на земята, когато се движат. Всички действат като това кенгуру - скачат. И могат да бъдат моделирани чрез пружинна масова система, която наричаме пружинна масова система, защото сме биомеханици, а всъщност е пружина за скачане. Всички изпълняват схемата на пружина за скачане. Как може да е вярно това? Ами, един човек - един от вашите крака действа като два крака на подтичващо куче, или действа като три крака заедно като един на подтичващо насекомо, или четири крака като един при подтичващ рак. А после се сменят за оттласкване, но всички схеми са едни и същи. Почти всеки организъм, който сме разглеждали по този начин... ще видите следващата седмица... ще ви подскажа - ще излезе една статия, в която се казва, че наистина големите животни като тиранозавър рекс вероятно не са могли да правят това, но ще видите следващата седмица.
How can you make sense of this? Well, we believed -- and we hypothesized -- that one way animals could work simply, is if the control of their movements tended to be built into their bodies themselves. What we discovered was that two-, four-, six- and eight-legged animals all produce the same forces on the ground when they move. They all work like this kangaroo, they bounce. And they can be modeled by a spring-mass system that we call the spring mass system because we're biomechanists. It's actually a pogo stick. They all produce the pattern of a pogo stick. How is that true? Well, a human, one of your legs works like two legs of a trotting dog, or works like three legs, together as one, of a trotting insect, or four legs as one of a trotting crab. And then they alternate in their propulsion, but the patterns are all the same. Almost every organism we've looked at this way -- you'll see next week, I'll give you a hint, there'll be an article coming out that says that really big things like T. rex probably couldn't do this, but you'll see that next week.
Интересното е, че животните, както казахме, подскачат по вертикалната равнина ето така, и при сътрудничеството си с Пиксар и "Животът на една буболечка" дискутирахме чифтокопитната природа на героите-мравки. И им казахме - разбира се, те се движат и в друга плоскост, а те ни зададоха този въпрос. Попитаха: "Защо да моделираме само в стреловидната равнина или вертикалната равнина, щом вие ни казвате, че тези животни се движат в хоризонталната равнина?" Това е добър въпрос. Никой в биологията никога не го е моделирал по този начин. Приехме съвета им и моделирахме животните, движещи се също и в хоризонталната равнина. Взехме трите им крака, огънахме ги като един, повикахме някои от най-добрите математици в света от Принстън да работят по тази задача. И успяхме да създадем модел, при който животните не само скачат нагоре-надолу, а в същото време скачат и от едната на другата страна. Много организми се вписват в тази схема. А защо е толкова важно да имаме този модел? Защото е много интересно. Като вземеш този модел и го обезпокоиш, тласкаш го и той се блъска в нещо, се самостабилизира, без мозък и без рефлекси, само чрез самата структура. Това е красив модел. Да разгледаме математиката.
Now, what's interesting is the animals, then -- we said -- bounce along the vertical plane this way, and in our collaborations with Pixar, in "A Bug's Life," we discussed the bipedal nature of the characters of the ants. And we told them, of course, they move in another plane as well. And they asked us this question. They say, "Why model just in the sagittal plane or the vertical plane, when you're telling us these animals are moving in the horizontal plane?" This is a good question. Nobody in biology ever modeled it this way. We took their advice and we modeled the animals moving in the horizontal plane as well. We took their three legs, we collapsed them down as one. We got some of the best mathematicians in the world from Princeton to work on this problem. And we were able to create a model where animals are not only bouncing up and down, but they're also bouncing side to side at the same time. And many organisms fit this kind of pattern. Now, why is this important to have this model? Because it's very interesting. When you take this model and you perturb it, you give it a push, as it bumps into something, it self-stabilizes, with no brain or no reflexes, just by the structure alone. It's a beautiful model. Let's look at the mathematics.
(Смях)
(Laughter)
Стига толкова.
That's enough!
(Смях)
(Laughter)
Животните - като ги погледнеш как тичат, като че ли се самостабилизират така, по същество чрез пружиниращи крака. Тоест, краката могат да правят изчисления самостоятелно, контролните алгоритми в известен смисъл са вградени във формата на самото животно. А защо не сме били по-вдъхновени от природата и този тип откритие? Е, бих твърдял, че човешките технологии са наистина различни от природните технологии, поне досега. Помислете за типичния вид робот, който виждате. Човешките технологии имат склонност да са големи, плоски, с прави ъгли, вцепенени, направени от метал. Имат търкалящи се устройства и полуоси. Има много малко мотори, много малко сензори. А в природата има склонност към малки, извити неща, те се огъват, усукват и вместо това имат крака и израстъци, имат много мускули и много, много сензори. Така че това е много различен дизайн. Но онова, което се променя, което е наистина вълнуващо... и ще ви покажа малко от него после... е, че докато човешката технология поема повече от характеристиките на природата, тогава природата наистина може да стане много по-полезен учител.
The animals, when you look at them running, appear to be self-stabilizing like this, using basically springy legs. That is, the legs can do computations on their own; the control algorithms, in a sense, are embedded in the form of the animal itself. Why haven't we been more inspired by nature and these kinds of discoveries? Well, I would argue that human technologies are really different from natural technologies, at least they have been so far. Think about the typical kind of robot that you see. Human technologies have tended to be large, flat, with right angles, stiff, made of metal. They have rolling devices and axles. There are very few motors, very few sensors. Whereas nature tends to be small, and curved, and it bends and twists, and has legs instead, and appendages, and has many muscles and many, many sensors. So it's a very different design. However, what's changing, what's really exciting -- and I'll show you some of that next -- is that as human technology takes on more of the characteristics of nature, then nature really can become a much more useful teacher.
Ето един наистина вълнуващ пример. За това си сътрудничим със Станфорд. Те развиха тази нова техника, наречена "Производство със снемане на форма". Това е техника, при която могат да смесят материали заедно, да отлеят която и да било форма, която им хареса, и да вложат вътре свойствата на материала. Могат да вграждат сензори и двигатели направо в самата форма. Например, ето един крак... прозрачната част е вдървена, бялата част е гъвкава и не ви трябват никакви полуоси или каквото и да било. Просто се огъва само прекрасно. И така, може да се вложат тези свойства. Това ги вдъхновило да покажат този дизайн, като направят малък робот, когото нарекли Спроул. Нашата работа също вдъхнови един робот - биологично вдъхновен скачащ робот от университета на Мичиган и МакГил, наречен RHex - от робот хексапод; този е автономен. Нека да преминем към видеото и да ви покажа някои от тези животни в движение. А после - някои от простите роботи, вдъхновени от нашите открития. Ето какво са правили някои от вас тази сутрин, макар и да сте го правили навън, а не на бягаща пътечка. Ето какво правим.
And here's one example that's really exciting. This is a collaboration we have with Stanford. And they developed this new technique, called Shape Deposition Manufacturing. It's a technique where they can mix materials together and mold any shape that they like, and put in the material properties. They can embed sensors and actuators right in the form itself. For example, here's a leg: the clear part is stiff, the white part is compliant, and you don't need any axles there or anything. It just bends by itself beautifully. So, you can put those properties in. It inspired them to show off this design by producing a little robot they named Sprawl. Our work has also inspired another robot, a biologically inspired bouncing robot, from the University of Michigan and McGill named RHex, for robot hexapod, and this one's autonomous. Let's go to the video, and let me show you some of these animals moving and then some of the simple robots that have been inspired by our discoveries. Here's what some of you did this morning, although you did it outside, not on a treadmill. Here's what we do.
(Смях)
(Laughter)
Това е хлебарка "глава на смъртта" - това е американска хлебарка, която мислите, че нямате в кухнята си. Това е осмокрак скорпион, шестокрака мравка, стоножка с четиридесет и четири крака. Казах, че всички тези животни са един вид пружини за скачане - те скачат, докато се движат; виждате това в този рак-дух от плажовете на Панама и Северна Каролина. Той достига скорост четири метра в секунда, когато тича. Всъщност скача във въздуха и има въздушни фази, като го прави, като кон - ще го видите да скача тук. Открихме, че независимо дали гледаш крака на човек като Ричард, или хлебарка, или рак, или кенгуру, относителната крачна вцепененост на тази струна е една и съща за всичко, което сме виждали досега. Тогава за какво са пружиниращите крака - какво могат да правят? Е, искахме да видим дали те позволяват на животните да имат много по-голяма стабилност и маневреност. Затова построихме терен, в който имаше препятствия с височина, три пъти по-висока от височината на хълбоците на животните, които разглеждаме, и бяхме сигурни, че не могат да се справят. Ето какво направиха. Животното претича над него и дори не забави. Изобщо не намали предпочитаната си скорост. Не можахме да повярваме, че може да го направи. Това ни каза, че може да се построи робот с много прости пружиниращи крака, може да се направи по-маневрен от всеки, правен някога.
This is a death's head cockroach. This is an American cockroach you think you don't have in your kitchen. This is an eight-legged scorpion, six-legged ant, forty-four-legged centipede. Now, I said all these animals are sort of working like pogo sticks -- they're bouncing along as they move. And you can see that in this ghost crab, from the beaches of Panama and North Carolina. It goes up to four meters per second when it runs. It actually leaps into the air, and has aerial phases when it does it, like a horse, and you'll see it's bouncing here. What we discovered is whether you look at the leg of a human like Richard, or a cockroach, or a crab, or a kangaroo, the relative leg stiffness of that spring is the same for everything we've seen so far. Now, what good are springy legs then? What can they do? Well, we wanted to see if they allowed the animals to have greater stability and maneuverability. So, we built a terrain that had obstacles three times the hip height of the animals that we're looking at. And we were certain they couldn't do this. And here's what they did. The animal ran over it and it didn't even slow down! It didn't decrease its preferred speed at all. We couldn't believe that it could do this. It said to us that if you could build a robot with very simple, springy legs, you could make it as maneuverable as any that's ever been built.
Ето първият пример за това - това е произведеният със станфордското снемане на форма робот на име Спроул. Той има шест крака - ето ги настроените пружиниращи крака. Движи се с походка на насекомо; тук върви по бягаща пътечка. Важното в този робот, в сравнение с други роботи е, че той не вижда нищо, не усеща нищо, няма мозък, и все пак може да маневрира над тези пречки без никаква трудност. Заради тази техника да се вграждат свойствата във формата. Това е дипломант; това прави за дипломния си проект - много е яко, ако един дипломант прави това за дипломния си проект.
Here's the first example of that. This is the Stanford Shape Deposition Manufactured robot, named Sprawl. It has six legs -- there are the tuned, springy legs. It moves in a gait that an insect uses, and here it is going on the treadmill. Now, what's important about this robot, compared to other robots, is that it can't see anything, it can't feel anything, it doesn't have a brain, yet it can maneuver over these obstacles without any difficulty whatsoever. It's this technique of building the properties into the form. This is a graduate student. This is what he's doing to his thesis project -- very robust, if a graduate student does that to his thesis project.
(Смях)
(Laughter)
Това е от МакГил и университета в Мичиган; това е RHex на първото си излизане за демонстрация.
This is from McGill and University of Michigan. This is the RHex, making its first outing in a demo.
(Смях)
(Laughter)
Същият принцип. Има само шест движещи се части. Шест мотора, но има пружиниращи, настроени крака. Движи се с походката на насекомо, средният крак се движи в синхрон с предния и задния крак от другата страна. Нещо като редуващ се трипод и могат да преодоляват пречки точно като животното.
Same principle: it only has six moving parts, six motors, but it has springy, tuned legs. It moves in the gait of the insect. It has the middle leg moving in synchrony with the front, and the hind leg on the other side. Sort of an alternating tripod, and they can negotiate obstacles just like the animal.
(Смях)
(Laughter)
О, Боже.
(Voice: Oh my God.)
(Аплодисменти)
(Applause)
Ще върви по различни повърхности - ето пясък, макар и още да не сме усъвършенствали краката, но ще говоря за това по-късно. Тук RHex влиза в горите.
Robert Full: It'll go on different surfaces -- here's sand -- although we haven't perfected the feet yet, but I'll talk about that later. Here's RHex entering the woods.
(Смях)
(Laughter)
Отново - този робот не вижда нищо, не усеща нищо, няма мозък. Просто работи с настроена механична система, с много прости части. Но е вдъхновен от фундаменталната динамика на животното. О, обичам го, Боб. Ето го, тръгва по една пътечка. Представих това на една лаборатория за реактивни двигатели в НАСА, а те казаха, че нямат способност да слизат надолу по кратери, за да търсят лед, и в крайна сметка живот, на Марс. Той каза... особено с роботи с крака, защото те са твърде сложни. Нищо не може да прави това. И след това говоря аз. Показах им това видео с простия дизайн на RHex, и просто за да ги убедя, че трябва да отидем на Марс през 2011-та, оцветих видеото оранжево, само за да им дам усещане, че са на Марс.
Again, this robot can't see anything, it can't feel anything, it has no brain. It's just working with a tuned mechanical system, with very simple parts, but inspired from the fundamental dynamics of the animal. (Voice: Ah, I love him, Bob.) RF: Here's it going down a pathway. I presented this to the jet propulsion lab at NASA, and they said that they had no ability to go down craters to look for ice, and life, ultimately, on Mars. And he said -- especially with legged-robots, because they're way too complicated. Nothing can do that. And I talk next. I showed them this video with the simple design of RHex here. And just to convince them we should go to Mars in 2011, I tinted the video orange just to give them the sense of being on Mars.
(Смях)
(Laughter)
(Аплодисменти)
(Applause)
Друга причина животните да имат изключително изпълнение и да могат да ходят навсякъде е това, че имат ефективно взаимодействие с околната среда. Животното, което ще ви покажа - което проучихме, за да разгледаме това, е гущерът. Имаме един тук - забележете позицията му. Той се държи. А сега ще ви предизвикам. Ще ви покажа едно видео. Едно от животните ще тича хоризонтално, а другото ще тича нагоре по стена. Кое прави кое? Движат се с метър в секунда. Колко от вас мислят, че онова вляво тича нагоре по стената?
Another reason why animals have extraordinary performance, and can go anywhere, is because they have an effective interaction with the environment. The animal I'm going to show you, that we studied to look at this, is the gecko. We have one here and notice its position. It's holding on. Now I'm going to challenge you. I'm going show you a video. One of the animals is going to be running on the level, and the other one's going to be running up a wall. Which one's which? They're going at a meter a second. How many think the one on the left is running up the wall?
(Аплодисменти)
(Applause)
Добре. Смисълът е, че наистина е трудно да се разбере, нали? Невероятно е - опитвахме със студенти, те също не могат да различат. Могат да тичат нагоре по стена с един метър в секунда, 15 стъпки в секунда и изглеждат, все едно тичат хоризонтално. Как го правят? Просто е феноменално. Онзи отдясно се изкачваше нагоре. Как го правят - имат странни пръсти на краката... имат пръсти на краката, които се развиват като парти свирки, щом ги надуеш, а после се обелват от повърхността като скоч лепенка. Ако имахме парче скоч, и ние бихме го белили така. Те го правят с пръстите на краката си. Странно е. Това отлепяне вдъхнови iRobot, с които работим, за да изградим "Меко-Геко". Ето една версия с крака и тракторна версия, или булдозерна версия. Да видим някои от гущерите в движение на видео, а после ще ви покажа малък клип с роботите. Ето го гущерът, тичащ нагоре по вертикална повърхност - ето го, в реално време, ето го пак. Очевидно, трябва да го забавим малко.
Okay. The point is it's really hard to tell, isn't it? It's incredible, we looked at students do this and they couldn't tell. They can run up a wall at a meter a second, 15 steps per second, and they look like they're running on the level. How do they do this? It's just phenomenal. The one on the right was going up the hill. How do they do this? They have bizarre toes. They have toes that uncurl like party favors when you blow them out, and then peel off the surface, like tape. Like if we had a piece of tape now, we'd peel it this way. They do this with their toes. It's bizarre! This peeling inspired iRobot -- that we work with -- to build Mecho-Geckos. Here's a legged version and a tractor version, or a bulldozer version. Let's see some of the geckos move with some video, and then I'll show you a little bit of a clip of the robots. Here's the gecko running up a vertical surface. There it goes, in real time. There it goes again. Obviously, we have to slow this down a little bit.
Не може да се използват обикновени камери. Трябва да правиш 1000 снимки в секунда, за да видиш това. Ето видео при 1000 кадъра в секунда. Искам да погледнете гърба на животното. Виждате ли колко много се огъва, ето така? Не можем да проумеем това... това е неразрешена мистерия. Не знаем как работи. Ако имате син или дъщеря, които искат да дойдат в Бъркли, елате в лабораторията ми и ще го проумеем. Така, пратете ги в Бъркли, защото това е следващото нещо, което искам да направя. Това е гущерската мелница.
You can't use regular cameras. You have to take 1,000 pictures per second to see this. And here's some video at 1,000 frames per second. Now, I want you to look at the animal's back. Do you see how much it's bending like that? We can't figure that out -- that's an unsolved mystery. We don't know how it works. If you have a son or a daughter that wants to come to Berkeley, come to my lab and we'll figure this out. Okay, send them to Berkeley because that's the next thing I want to do. Here's the gecko mill.
(Смях)
(Laughter)
Това е прозрачна пътечка с прозрачен колан за бягаща пътечка, така че да можем да гледаме краката на животните и да ги записваме на видео през колана на бягащата пътечка, за да видим как се движат. Ето животното, което имаме тук, тичащо по вертикална повърхност, изберете един крак, опитайте се да гледате един пръст и вижте дали може да видите какво прави животното. Вижте го как развива, а после отлепя тези пръсти. може да го прави за 14 милисекунди. Невероятно е. Ето ги роботите, вдъхновени от тях - "Меко-Геко" от iRobot. Първо ще видим как се отлепят пръстите на краката на животното... погледнете това. А ето отлепящото действие на "Меко-Геко" - той използва чувствително към налягане лепило, за да го прави. Отлепяне при животното, отлепяне при "Меко-Геко", което им позволява да се катерят автономно, да преминават от плоска повърхност към стена, а после да продължат към таван. Ето я булдозерната версия. Тя не използва чувствително към натиск лепило. Животното не използва това. Но до това сме ограничени за момента.
It's a see-through treadmill with a see-through treadmill belt, so we can watch the animal's feet, and videotape them through the treadmill belt, to see how they move. Here's the animal that we have here, running on a vertical surface. Pick a foot and try to watch a toe, and see if you can see what the animal's doing. See it uncurl and then peel these toes. It can do this in 14 milliseconds. It's unbelievable. Here are the robots that they inspire, the Mecho-Geckos from iRobot. First we'll see the animals toes peeling -- look at that. And here's the peeling action of the Mecho-Gecko. It uses a pressure-sensitive adhesive to do it. Peeling in the animal. Peeling in the Mecho-Gecko -- that allows them climb autonomously. Can go on the flat surface, transition to a wall, and then go onto a ceiling. There's the bulldozer version. Now, it doesn't use pressure-sensitive glue. The animal does not use that. But that's what we're limited to, at the moment.
А какво прави животното? Животното има странни пръсти на краката, а ако се вгледате в пръстите на краката, имат едни малки листенца там. Ако ги разгледате с увеличение, ще видите, че в тези листенца има малки набраздявания. А при увеличение 270 пъти ще видите, че прилича на черга. А ако увеличите това 900 пъти, виждате, че там има косми - мънички косми, и ако гледате внимателни, тези мънички косми са набраздени. А ако ги увеличите 30 000 пъти, ще видите, че всеки косъм има разцепени краища. Ако ги увеличите - те имат едни малки структури накрая. Най-малкото разклонение на космите прилича на шпатула, а едно животно като това има 1 милиард от тези разцепени краища с нано-размер, за да стигне много близо до повърхността. Всъщност, ето диаметъра на вашия косъм - един гущер има 2 милиона такива, а всеки косъм има от 100 до 1000 разцепени краища Помислете какъв контакт е възможен с това.
What does the animal do? The animal has weird toes. And if you look at the toes, they have these little leaves there, and if you blow them up and zoom in, you'll see that's there's little striations in these leaves. And if you zoom in 270 times, you'll see it looks like a rug. And if you blow that up, and zoom in 900 times, you see there are hairs there, tiny hairs. And if you look carefully, those tiny hairs have striations. And if you zoom in on those 30,000 times, you'll see each hair has split ends. And if you blow those up, they have these little structures on the end. The smallest branch of the hairs looks like spatulae, and an animal like that has one billion of these nano-size split ends, to get very close to the surface. In fact, there's the diameter of your hair -- a gecko has two million of these, and each hair has 100 to 1,000 split ends. Think of the contact of that that's possible.
Имахме щастието да работим с друга група в Станфорд, която ни построи специален сензор, така че да можем да измерим силата на един отделен косъм. Ето един отделен косъм с малко разцепени краища там, когато измерихме силите, бяха огромни - бяха толкова големи, че една кръпка от косми с горе-долу този размер, кракът на гущера можеше да издържи тежестта на едно малко дете... спокойно около 40 паунда (18 кг.). А как го правят? Наскоро го открихме. Дали го правят чрез триене? Не, силата е твърде ниска. Дали го правят чрез електростатика? Не - може да се промени зарядът, но все още се държат. Дали го правят чрез интерлокинг? Това е нещо подобно на велкро. Не - може да ги поставиш върху молекулярно равни повърхности - не го правят. Ами засмукване? Залепят се във вакуум. Ами мокро залепване? Или капилярно залепване? Нямат никакво лепило и се залепват дори под вода, направо прекрасно. Ако сложите крака им под вода, се хващат. Как тогава го правят? Не е за вярване, но се хващат чрез междумолекулярни сили, чрез сили ван дер Ваалс.
We were fortunate to work with another group at Stanford that built us a special manned sensor, that we were able to measure the force of an individual hair. Here's an individual hair with a little split end there. When we measured the forces, they were enormous. They were so large that a patch of hairs about this size -- the gecko's foot could support the weight of a small child, about 40 pounds, easily. Now, how do they do it? We've recently discovered this. Do they do it by friction? No, force is too low. Do they do it by electrostatics? No, you can change the charge -- they still hold on. Do they do it by interlocking? That's kind of a like a Velcro-like thing. No, you can put them on molecular smooth surfaces -- they don't do it. How about suction? They stick on in a vacuum. How about wet adhesion? Or capillary adhesion? They don't have any glue, and they even stick under water just fine. If you put their foot under water, they grab on. How do they do it then? Believe it or not, they grab on by intermolecular forces, by Van der Waals forces.
Вероятно сте учили това отдавна по химия - когато има два атома и те са близо един до друг, електроните се движат. Тази мъничка сила е достатъчна, за да им позволи да го правят, защото се умножава толкова много пъти с тези малки структури. Онова, което правим е, че вземаме вдъхновението от космите и с един друг колега в Бъркли ги произвеждаме. Съвсем наскоро направихме пробив и сега смятаме, че ще можем да създадем първото синтетично, самопочистващо се, сухо лепило. Много фирми се интересуват от това.
You know, you probably had this a long time ago in chemistry, where you had these two atoms, they're close together, and the electrons are moving around. That tiny force is sufficient to allow them to do that because it's added up so many times with these small structures. What we're doing is, we're taking that inspiration of the hairs, and with another colleague at Berkeley, we're manufacturing them. And just recently we've made a breakthrough, where we now believe we're going to be able to create the first synthetic, self-cleaning, dry adhesive. Many companies are interested in this.
(Смях)
(Laughter)
Представихме го дори пред "Найк".
We also presented to Nike even.
(Смях)
(Laughter)
(Аплодисменти)
(Applause)
Ще видим накъде ще тръгне. Толкова сме развълнувани от това, че осъзнахме, че в този малък мащаб, където всичко става лепкаво и гравитацията вече няма значение, трябваше да гледаме мравките и краката им, защото един от другите ми колеги в Бъркли е построил шестмилиметров силиконов робот с крака. Но той се залепва. Не се движи много добре. А мравките го правят и ще открием защо, така че накрая ще го накараме да се движи. Представете си - ще може да има рояк от тези шестмилиметрови роботи, тичащи наоколо. Накъде бие това? Мисля, че вече виждате.
We'll see where this goes. We were so excited about this that we realized that that small-size scale -- and where everything gets sticky, and gravity doesn't matter anymore -- we needed to look at ants and their feet, because one of my other colleagues at Berkeley has built a six-millimeter silicone robot with legs. But it gets stuck. It doesn't move very well. But the ants do, and we'll figure out why, so that ultimately we'll make this move. And imagine: you're going to be able to have swarms of these six-millimeter robots available to run around. Where's this going? I think you can see it already.
Явно, интернет вече има очи и уши, имате уеб камери и така нататък. Но ще има също крака и ръце. Ще можете да вършите програмируема работа чрез тези видове роботи, така че да може да тичате, да летите и да плувате навсякъде. Видяхме Дейвид Кели в началото на това с неговата риба. И така - в заключение, мисля, че посланието е ясно. Ако ви е нужно послание, ако природата не е достатъчна, ако ви е грижа за откриване и спасяване, или прочистване на мини, или медицина, или разнообразните неща, по които работим, трябва да запазим природния дизайн - иначе тези тайни ще бъдат изгубени завинаги. Благодаря.
Clearly, the Internet is already having eyes and ears, you have web cams and so forth. But it's going to also have legs and hands. You're going to be able to do programmable work through these kinds of robots, so that you can run, fly and swim anywhere. We saw David Kelly is at the beginning of that with his fish. So, in conclusion, I think the message is clear. If you need a message, if nature's not enough, if you care about search and rescue, or mine clearance, or medicine, or the various things we're working on, we must preserve nature's designs, otherwise these secrets will be lost forever. Thank you.
(Аплодисменти)
(Applause)