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?
Bienvenidos. ¿Me pueden poner la primera diapositiva? En contra de los cálculos de algunos ingenieros, las abejas pueden volar los delfines pueden nadar y las lagartijas pueden escalar sobre las superficies más lisas. Ahora lo que quiero hacer, en el corto tiempo que tengo, es tratar de permitir a cada uno de ustedes experimentar de alguna manera, la emoción de revelar los secretos del diseño natural. Yo lo hago todo el tiempo, y es simplemente increíble. Quiero compartir un poco de eso con ustedes en esta presentación. El desafío de mirar los diseños naturales - y les diré de qué manera lo percibimos, y cómo lo hemos usado. El desafío desde luego, es responder a esta pregunta: ¿Qué concede este extraordinario desempeño que les permite básicamente ir a cualquier parte? Y ¿si pudiéramos encontrar la manera de implementar esos diseños?
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.
Bueno, muchos biólogos le dirán a los ingenieros y a otros, que los organismos han tenido millones de años para perfeccionarse, que son espectaculares, que pueden hacer todo maravillosamente bien. Así que la respuesta es el bio-mimetismo - copiar a la naturaleza directamente. Sabemos al trabajar con animales que la verdad es que eso es exactamente lo que no quieres hacer. Porque la evolución trabaja bajo el principio de “apenas-bien-basta”, no bajo el principio de la perfección. Y las limitaciones en construir cualquier organismo, cuando lo piensas bien, son realmente severas. Las tecnologías naturales tienen increíbles limitaciones, Piénsalo. Si fueras un ingeniero y yo te dijera que tienes que construir un automóvil pero que debes empezar así de pequeñito y luego tiene que crecer a tamaño completo y tiene que funcionar en cada etapa. Piensa en el hecho de que construyeras el automóvil y de que yo te dijera que dentro de él tienes que construirle también un fábrica que le permita hacer otro automóvil.
(Laughter)
(Risas)
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.
Y no puedes absolutamente nunca, absolutamente nunca, a causa de la historia y del plan heredado, comenzar de ceros. Así que los organismos tienen esta importante historia. Realmente la evolución trabaja más como alguien que repara experimentando y jugueteando que como un ingeniero. Y esto es realmente importante cuando comienzas a estudiar a los animales. Al contrario, creemos que debes inspirarse en la biología. Necesitas descubrir los principios generales de la naturaleza y entonces usar esas analogías cuando sean ventajosas. Es un verdadero desafío hacer esto porque los animales, cuando comienzas a mirar dentro de ellos, cómo funcionan, parecen ser desesperantemente complejos. No hay una historia detallada de los planos de diseño, no puedes encontrarlos en parte alguna. Tienen demasiados movimientos para sus articulaciones, demasiados músculos aún el más simple de los animales que se nos ocurra, como un insecto, y tienen más neuronas y conexiones de lo que pueda imaginar.
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.
¿Cómo puedes entender esto? Bueno, creímos - y suponemos - que una manera en la cual los animales pueden funcionar simplemente, es si el control de sus movimientos tendiera a estar construido dentro de sus cuerpos mismos. Hemos descubierto que los animales de dos, cuatro, seis y ocho patas producen las mismas fuerzas sobre el terreno cuando se mueven. Todos funcionan como este canguro, rebotan. Y pueden ser modelados por un sistema de resortes y aunque lo llamamos sistema de resortes porque somos bio-mecánicos, en realidad es un saltador que rebota. Todos producen el patrón de un saltador. ¿De qué forma es esto verdad? Bueno, un ser humano, una de sus piernas, trabaja como dos piernas de un perro trotando y trabaja como las tres piernas juntas de un insecto trotando, o cuatro piernas juntas como en un cangrejo trotando. Y entonces alternan su propulsión pero los patrones son los mismos. Casi todo organismo que hemos estudiado - lo verán la semana entrante - les daré una pista, saldrá un artículo que dice que animales realmente grandes como el T. Rex probablemente no podían hacer esto, pero lo verán la semana próxima.
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.
Ahora lo que es interesante es que los animales que dijimos que rebotan en el plano vertical de esta manera, y en nuestra colaboración con Pixar en la película "Bichos", discutimos la naturaleza bípeda de los personajes de las hormigas. Y les dijimos que desde luego, se mueven en otro plano también y nos hicieron esta pregunta. Dijeron, "¿Por qué modelar sólo el plano sagital o plano vertical cuando nos están diciendo que esos animales se mueven en el plano horizontal?" Esta es una buena pregunta. Nadie en biología los había modelado de esta forma. Seguimos su consejo y modelamos a los animales moviéndose en la plano horizontal también. Tomamos sus tres patas y las colapsamos a una pusimos a algunos de los mejores matemáticos del mundo de Princeton a trabajar en este problema. Y pudimos crear un modelo donde los animales no sólo rebotan de arriba a abajo, sino también rebotan de lado a lado al mismo tiempo. Y muchos organismos entran en esta clase de patrón. Ahora, ¿por qué es importante tener este modelo? Porque es muy interesante. Cuando tomas este modelo y lo perturbas, le das un empujón, como cuando choca con algo, se auto-estabiliza, sin cerebro, o sin reflejos, sólo gracias a la estructura. Es un modelo bello. Ahora, veamos las matemáticas.
(Laughter)
(Risas)
That's enough!
Eso es suficiente.
(Laughter)
(Risas)
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.
Los animales, cuando los ves correr, parecen estar auto-estabilizados de esta manera, usando básicamente piernas con resortes. Esto es, las piernas pueden hacer cálculos por sí mismas, en cierto sentido los algoritmos de control están integrados en la forma del animal mismo. ¿Por qué no hemos sido inspirados más por la naturaleza y esta clase de descubrimientos? Bueno, argumentaría que las tecnologías humanas son realmente diferentes de las tecnologías naturales, al menos lo han sido hasta ahora. Piensa en la típica clase de robot que ves. Las tecnologías humanas han tendido a ser grandes, planas con ángulos rectos, rígidas, hechas de metal. Tienen mecanismos para rodar y ejes. Tienen muy pocos motores, muy pocos sensores. Mientras que la naturaleza tiende a ser pequeña, y curva, y flexible y girable y a cambio tiene patas y apéndices, y tiene muchos músculos y muchos, muchos sensores. Así que es un diseño muy diferente. Sin embargo, lo que está cambiando, lo que es realmente excitante - y les mostraré algo de ello enseguida - es que al empezar a tomar la tecnología humana algunas de las características de la naturaleza, entonces la naturaleza puede convertirse en una maestra más útil.
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.
He aquí un ejemplo que es verdaderamente excitante. Esta es una colaboración con Stanford. Y ellos han desarrollado esta nueva técnica llamada Manufactura de Depósito Formado. Es una técnica en la cual mezclan los materiales y moldean cualquier forma que gusten, y entonces ponen las propiedades del material. Pueden integrar sensores y actuadores dentro de la forma misma. Por ejemplo, aquí está una pata - la parte clara es rígida, la parte blanca es flexible, y no necesitas ejes o cualquier otra cosa. Se dobla por sí misma bellamente. Así que puedes poner tales propiedades dentro. Les inspiró a presumir este diseño en la producción de un pequeño robot llamado Sprawl [desgarbado]. Nuestro trabajo ha inspirado también otro robot, un robot saltador inspirado en la biología de las universidades de Michigan y McGill llamado RHex, por robot hexápodo, y este es autónomo. Vayamos al video y déjenme mostrarles a algunos de esos animales moviéndose. Y después algunos de los robots simples que han sido inspirados por nuestros descubrimientos. He aquí lo que algunos de ustedes hicieron esta mañana, aunque lo hicieron afuera y no sobre una caminadora. Esto es lo que hacemos.
(Laughter)
(Risas)
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.
Esta es una cucaracha calavera - esta es una cucaracha americana la cual ustedes piensan que no tienen en su cocina. Este es un escorpión de ocho patas, hormiga de seis patas, y un ciempiés de cuarenta y cuatro patas. He dicho que todos esos animales funcionan como un saltador - rebotan al moverse y ustedes pueden verlo en el cangrejo fantasma de las playas de Panamá y Carolina del Norte. Puede alcanzar los cuatro metros por segundo cuando corre. De hecho brinca en el aire y tiene fases aéreas cuando lo hace, como un caballo, y verán que está rebotando aquí. Lo que descubrimos es que ya sea que mires la pierna de un ser humano, como Richard, o de una cucaracha, o de un cangrejo o de un canguro, la rigidez relativa de la pierna en el brinco es la misma para todo lo que hemos visto hasta ahora. Ahora ¿de qué sirven piernas con resorte? ¿qué pueden hacer? Bueno, queríamos ver si les permitían a los animales tener mayor estabilidad y maniobrabilidad. Así que construimos un terreno que tenía obstáculos tres veces más altos que la cadera de los animales que estábamos observando y estábamos seguros que no podían hacerlo. Y esto es lo que hicieron. El animal corre sobre los obstáculos y sin siquiera disminuir su velocidad. No disminuyó su velocidad preferida para nada. No podíamos creer que pudiera hacer esto. Esto nos dijo que si construyes un robot con una piernas con resorte muy simples puedes hacerlo tan maniobrable como cualquier cosa que se haya construido antes.
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.
Aquí está el primer ejemplo de ello, este es el robot de Stanford construido con la Manufactura de Depósito Formado llamado Sprawl. Tiene seis patas - y son las patas sincronizadas con resorte. Se mueve de la misma manera que un insecto y aquí está en la caminadora. Ahora, lo que es importante respecto de este robot comparado con otros robots, es que no puede ver, no puede sentir, no tiene un cerebro, sin embargo puede maniobrar sobre estos obstáculos sin dificultad alguna. Esta es la técnica de integrar las propiedades en la forma. Este es un estudiante de doctorado, esto es lo que él le hace a su proyecto de tesis, muy robusto si un estudiante de doctorado le hace esto a su proyecto de tesis.
(Laughter)
(Risas)
This is from McGill and University of Michigan. This is the RHex, making its first outing in a demo.
Este viene de las universidades de Michigan y McGill, este es el RHex, haciendo su primer salida en una demostración.
(Laughter)
(Risas)
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.
El mismo principio. Sólo tiene seis partes móviles. Seis motores, pero tiene patas con resorte, patas sincronizadas. Se mueve con postura de un insecto la pata central se mueve en sincronía con la frontal y la trasera del lado opuesto. Como un trípode alternante, y puede maniobrar obstáculos tal como el animal.
(Laughter)
(Risas)
(Voice: Oh my God.)
¡Dios Mío!
(Applause)
(Aplausos)
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.
Puede moverse en diferentes superficies, aquí en la arena, aunque no hemos perfeccionado los pies todavía, pero hablaré de ello más tarde. Aquí está RHex entrando al bosque.
(Laughter)
(Risas)
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.
Otra vez, este robot no puede ver, no puede sentir cosa alguna, no tiene cerebro. Trabaja solamente con un sistema mecánico sincronizado con partes muy simples. Pero está inspirado en las dinámicas fundamentales del animal. ¡Ah! Lo adoro Bob. Aquí avanza sobre un pasillo. Le presenté esto al Jet Propulsion Lab de la NASA y dijeron que ellos no tenían la habilidad de bajar a los cráteres para buscar hielo, y finalmente vida, en Marte. Y él dijo - particularmente usando robots con patas, porque son demasiado complicados. Nada puede hacer eso. Yo hablo después. Les muestro este video con el simple diseño de RHex, y solo para convencerlos que debemos ir a Marte en el 2011, entinté el video en color naranja para darle la impresión de estar en Marte.
(Laughter)
(Risas)
(Applause)
(Aplauso)
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?
Otra razón por la cual los animales tienen este extraordinario desempeño y pueden ir a donde sea, es porque tienen una interacción efectiva con el medio. El animal que voy a mostrarles que estudiamos para ver esto es la lagartija. Tenemos una aquí y noten su posición. Se adhiere. Ahora, los voy a desafiar. Les mostraré un video. Uno de los animales está corriendo en una superficie horizontal, y el otro está escalando una pared. ¿Cuál es cuál? Están corriendo a un metro por segundo. ¿Cuántos de ustedes piensan que el de la izquierda está escalando una pared?
(Applause)
(Aplauso)
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.
Muy bien. El punto es que es realmente difícil distinguirlos, ¿no es así? Es increíble, vimos a estudiantes hacer esto y no podían diferenciarlos. Pueden correr sobre una pared a un metro por segundo, 15 pasos por segundo y parece que estuvieran corriendo en un plano horizontal. ¿Cómo lo hacen? Es fenomenal. El de la derecha está escalando la pared. ¿Cómo hacen esto? - tienen dedos extraños - tienen dedos que se desenrrollan como espantasuegras cuando los inflas y luego se despegan de la superficie como cinta adhesiva. Como si tuviéramos un pedazo de cinta adhesiva y lo despegáramos de esta forma. Esto es lo que hacen con sus dedos. Es estrafalario. Este despegarse inspiró el iRobot con el que trabajamos, para construir Mecho-Geckos. Esta es la versión con patas y la versión tractor, o una versión bulldozer. Veamos algunas lagartijas moverse en el video y entonces les mostraré un corto de los robots. Aquí está la lagartija escalando una superficie vertical, aquí va, en tiempo real, aquí va otra vez. Obviamente tenemos que lentificar esto un poco.
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.
No puedes usar cámaras comunes. Tienes que tomar 1,000 cuadros por segundo para ver esto. Aquí está un video a 1,000 cuadros por segundo. Ahora, miren la espalda del animal. ¿Ven cuánto se dobla de esa manera? No lo entendemos - es un misterio por resolver. No sabemos cómo funciona. Si tienen un hijo o hija que quiere venir a Berkeley, que vengan a mi laboratorio y resolveremos esto. Bueno, mándenlos a Berkeley porque es la siguiente cosa que quiero hacer. Aquí está la caminadora para lagartijas.
(Laughter)
(Risas)
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.
Es una caminadora transparente con una banda transparente para que podamos ver las patas de los animales y tomarles video a través de la banda, para ver cómo se mueven. Aquí está el animal que tenemos, corriendo sobre una superficie vertical, escojan una pata y traten de ver un dedo, a ver si pueden ver lo que el animal está haciendo. Véanlo desenrrollar y despegar esos dedos. Lo puede hacer en 14 milisegundos. Es increíble. Aquí están los robots que han inspirado, el Meco-Geckos de iRobot. Primero vemos los dedos del animal despegarse - miren eso. Y aquí está la acción de despegar del Meco-Gecko usa un adhesivo sensible a la presión para hacerlo. Despegar en el animal, despegar en el Meco-Gecko, que les permite escalar autónomamente, subir una superficie plana, pasar a una pared y luego al techo. Esta es la versión bulldozer. Ahora, no usa el pegamento sensible a la presión. El animal no usa eso. Pero eso es a lo que estamos limitados por el momento.
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.
¿Qué hace el animal? El animal tiene dedos extraños y si miras sus dedos tienen estas pequeñas hojas ahí, y si las magnificas verás que hay pequeñas estriaciones en esas hojas. Y si amplías 270 veces, verás que parece una alfombra. Y si amplías 900 veces puedes ver que tiene pelos ahí, pequeños pelos, y si miras cuidadosamente esos diminutos pelos tienen estriaciones. Y si los amplías 30,000 veces puedes ver que cada pelo termina en una bifurcación. Y si amplías esos puedes ver que tienen pequeñas estructuras en la punta. La más pequeña rama de los pelos parece una espátula y un animal como este tiene mil millones de esas puntas bifurcadas de nano-tamaño para entrar en contacto con la superficie. De hecho, aquí está el diámetro de un cabello humano una lagartija tiene dos millones de esos y cada pelo tiene entre 100 y 1,000 puntas bifurcadas. Piense en el contacto que eso hace posible.
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.
Tenemos la fortuna de trabajar con otro grupo en Stanford que construyó un sensor nano especial que puede medir la fuerza de una pelo individual. Aquí está un pelo individual con la punta bifurcada aquí, cuando medimos las fuerzas eran enormes, eran tan grandes que un pedazo de pelos de este tamaño, la pata de la lagartija podría soportar el peso de un niño pequeño - unos veinte kilos fácilmente. ¿Cómo lo hacen? Recientemente descubrimos esto. ¿Lo hacen por fricción? No, la fuerza es demasiado baja. ¿Lo hacen por electrostática? No, puedes cambiar la carga, y siguen adheridos. ¿Lo hacen por enlaces? Algo como el velcro. No, puedes ponerlos en superficies molecularmente lisas - no lo hacen. ¿Qué tal succión? Tampoco, pueden sujetarse en el vacío. ¿Qué tal adhesión mojada? ¿O adhesión capilar? No tienen pegamento y se sostienen aun bajo el agua sin problemas. Si pones sus patas bajo el agua igual se sostienen. ¿Cómo lo hacen entonces? Lo creas o no, se sostienen por fuerzas intermoleculares, fuerzas de Van Der Waals.
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.
Probablemente estudiaron esto hace mucho tiempo en Química donde tienes estos dos átomos, muy juntos y los electrones se mueven alrededor. Esa pequeña fuerza es suficiente para permitirles hacer esto porque se multiplica muchas veces con esas pequeñas estructuras. Lo que estamos haciendo es tomar la inspiración de los pelos y con otro colega en Berkeley, los estamos fabricando. Y recientemente tuvimos un avance extraordinario por el cual creemos que vamos a poder crear el primer adhesivo sintético, auto-limpiante, Muchas compañías están interesadas en esto.
(Laughter)
(Risas)
We also presented to Nike even.
También se lo presentamos a Nike.
(Laughter)
(Risas)
(Applause)
(Aplauso)
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.
Ya veremos a dónde nos lleva esto. Estamos muy contentos por ello y nos dimos cuenta que a pequeña escala, y donde todo se vuelve adherible y la gravedad ya no importa, necesitamos mirar a las hormigas y a sus patas porque uno de mis otros colegas en Berkeley, ha construido un robot de silicón de seis milímetros con patas. Pero se queda pegado. No se mueve muy bien. Pero las hormigas lo hacen y tenemos que entender por qué, así que finalmente tendremos que hacer esto. Imaginen, van a ser capaces de tener enjambres de estos robots de seis milímetros corriendo. ¿Qué pasa? Creo que ya lo pueden ver.
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.
Claramente la Internet empieza a tener ojos y oídos, tenemos cámaras web y tal. Pero ahora también tendrá piernas y manos. Van a poder hacer trabajo programable con esa clase de robots, de tal forma que puedan correr, volar y nadar donde sea. Lo vimos con David Kelly al principio con sus peces. Así que en conclusión, creo que el mensaje es claro. Si necesitas un mensaje, si la naturaleza no es suficiente, si te importan las operaciones de búsqueda y rescate, desactivación de minas o la medicina o las varias cosas en las que estamos trabajando, debemos preservar los diseños naturales, de otra manera esos secretos se perderán para siempre. Gracias.
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