Even nature's most disgusting creatures have important secrets, but who would want a swarm of cockroaches coming towards them?
Тіпті ең жиіркенішті жаратылыстың да маңызды құпиялары бар, бірақ құжынаған тарақандардың өзіне қарай шабуылдағанын кім қалар еді?
Yet one of the greatest differences between natural and human technologies relates to robustness. Robust systems are stable in complex and new environments. Remarkably, cockroaches can self-stabilize running over rough terrain. When we put a jet pack on them, or give them a perturbation like an earthquake, we discovered that their wonderfully tuned legs allow them to self-stabilize without using any of their brainpower. They can go over complex terrain like grass, no problem, and not get destabilized. We discovered a new behavior where, because of their shape, they actually roll automatically to their side to go through this artificial test bit of grass.
Бұған қарамастан табиғи және жасанды технологиялар арасындағы ең ірі айырмашылық мықтылықпен байланысты. Мықты жүйелер күрделі және жаңа ортаға берік келеді. Ғажаптығы сол, тарақан бұдыр жер үстімен жүгіргенде тепе-теңдікті сақтайды. Оны реактивті киіммен немесе дірілдің үстімен жүгірткенде оның ғажап құрылған аяқтарының ешқандай мидың көмегінсіз өздігінен тұрақтана алатынын байқадық. Олар еш қиындықсыз тұрақтылығын бұзбастан шөпке ұқсас күрделі аймақтардан жүріп өте алады. Біз оның жаңа қылығын анықтадық. Пішіні әсерінен олар жасанды шөптің арасымен өтер кезде автоматты түрде бір бүйірлейді.
Robust systems can perform multiple tasks with the same structure. Here's a new behavior we've discovered. The animals rapidly invert and disappear in less than 150 milliseconds — you never see them — using the same structures that they use to run, their legs. They can run upside down very rapidly on rods, branches and wires, and if you perturb one of those branches, they can do this. They can perform gymnastic maneuvers like no robot we have yet. And they have nearly unlimited maneuverability with that same structure and unprecedented access to a variety of different areas. They have wings for flying when they get warm, but they use those same wings to flip over if they get destabilized. Very effective.
Мықты жүйелер бір құралмен бірнеше тапсырма орындай алады. Бұл - біз анықтаған жаңа қылық. Жәндік 150 миллисекунд ішінде лезде төңкеріліп, көзден ғайып болады, сіз бұны еш байқамайсыз. Жүгіргенде пайдаланған құралды, яғни аяқтарын пайдаланады. Олар шыбықтың, таяқтың, сымның бойымен денесін төмен қаратып жылдам зырғып өте алады, Таяқтардың бірін сілкісеңіз, олардың осыны істей алатынын көресіз. Олар әлі роботтардың қолынан келмейтін гимнастикалық айлаларды орындай алады. Сондай-ақ олар сол бір құралдардың арқасында шексіз ептілікке ие, сонымен қатар олардың әр алуан аймақта болуға теңдессіз мүмкіндігі бар. Олардың күн жылығанда ұшуға арналған қанаттары бар, алайда олар дәл осы қанаттарын құлаған кезде аяқтарынан тік тұру үшін пайдаланады. Өте тиімді.
Robust systems are also fault tolerant and fail-safe. This is the foot of a cockroach. It has spines, gluey pads and claws, but if you take off those feet, they can still go over rough terrain, like the bottom video that you see, without hardly slowing down. Extraordinary. They can run up mesh without their feet. Here's an animal using a normal, alternating tripod: three legs, three legs, three legs, but in nature, the insects often have lost their legs. Here's one moving with two middle legs gone. It can even lose three legs, in a tripod, and adopt a new gait, a hopping gait. And I point out that all of these videos are slowed down 20 times, so they're actually really fast, when you see this.
Мықты жүйелер зиянға төзімді, әрі істен шығудан қорғалған. Бұл - тарақанның аяғы. Тікенектері, жабысқақ жастықшалары және тырнақтары бар. Егер осы аяқтарын алып тастасақ, олар бұдыр жердің үстімен видеодан көріп отырғаныңыздай еш баяуламастан жүріп кете алады. Ғажап. Олар аяқтарсыз тормен жоғары өрмелей алады. Мынау кәдімгі алты аяқты жәндіктің жүрісі: үш аяқ, үш аяқ, үш аяқ, алайда табиғатта жәндіктер аяқтарынан жиі айырылып жатады. Мынау ортаңғы қос аяғынан айрылған жәндіктің жүрісі. Тіпті аяқтарының үшеуін жоғалтқанның өзінде секіріп, жаңа жүріс түрін тудырады. Бұл видеолардың барлығы 20 есе баяулатылғанын ескертемін, шындығында олар өте жылдам.
Robust systems are also damage resistant. Here's an animal climbing up a wall. It looks like a rapid, smooth, vertical climb, but when you slow it down, you see something very different. Here's what they do. They intentionally have a head-on collision with the wall so they don't slow down and can transition up it in 75 milliseconds. And they can do this in part because they have extraordinary exoskeletons. And they're really just made up of compliant joints that are tubes and plates connected to one another. Here's a dissection of an abdomen of a cockroach. You see these plates, and you see the compliant membrane.
Мықты жүйелер зақымдануға да төзімді келеді. Мынау қабырға бойымен өрмелеп бара жатқан жәндік. Жылдам, бірқалыпты, тік өрлеуге ұқсайды, алайда бұны баяулатсақ, өте өзгеше бірнәрсені көресіз. Мінеки, олар не істеп жатыр. Олар әдейі басымен қабырғаға соғысып, бәсеңсіместен 75 миллисекундта жоғары өрлей алады. Әрі олар бұны біртіндеп істей алады, себебі олар ерекше экзоқаңқаға ие. Олар иілгіш буындардан, яғни бір-біріне жалғанған түтіктер мен табақшалардан құралған. Мынау тарақанның ашылған құрсақ қуысы. Сіз жаңағы табақшаларды, әрі иілгіш қабықты көріп тұрсыз.
My engineering colleague at Berkeley designed with his students a novel manufacturing technique where you essentially origami the exoskeleton, you laser cut it, laminate it, and you fold it up into a robot. And you can do that now in less than 15 minutes. These robots, called DASH, for Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod, are highly compliant robots, and they're remarkably robust as a result of these features. They're certainly incredibly damage resistant. (Laughter) They even have some of the behaviors of the cockroaches. So they can use their smart, compliant body to transition up a wall in a very simple way. They even have some of the beginnings of the rapid inversion behavior where they disappear.
Берклидегі инженер әріптесім студенттерімен бірге үйреншікті емес робот жасау техникасын ойлап шығарды. Сіз жалпы алғанда экзоқаңқаны оригамише жинайсыз: лазермен кесіп, ламинаттайсыз да, робот қылып жинайсыз. Әрі сіз қазір бұны 15 минуттың ішінде жасай аласыз Бұл роботтар DASH деп аталады, яғни Динамикалық Автономды Созылған Гексапод, өте иілгіш роботтар, осы ерекшеліктердің нәтижесінде олар аса мықты келеді. Олар зақымдануға ерекше төзімді. (Күлкі) Олар тіпті тарақандарға тән қасиеттер көрсетеді. Сондықтан олар қабырғаға аса оңай жолмен өрмелеп шығу үшін епті, иілгіш денесін пайдалана алады. Тіпті олардың көзден ғайып болу, яғни бірден төңкерілу нышаны бар.
Now we want to know why they can go anywhere. We discovered that they can go through three-millimeter gaps, the height of two pennies, two stacked pennies, and when they do this, they can actually run through those confined spaces at high speeds, although you never see it. To understand it better, we did a CT scan of the exoskeleton and showed that they can compress their body by over 40 percent. We put them in a materials testing machine to look at the stress strain analysis and showed that they can withstand forces 800 times their body weight, and after this they can fly and run absolutely normally.
Олар неліктен кез келген жерге бара алады? Олардың үш миллиметрлік саңылаудың бойымен өте алатынын анықтадық, бұл - бірінің үстіне бірі қойылған қос тиынның биіктігі. Әрі олар сол кезде тұйық кеңістіктердің бойымен жоғары жылдамдықта жүгіріп өте алады, бірақ сіздер бұны ешқашан байқамайсыз. Бұны жете түсіну үшін экзоқаңқаны томографиядан өткіздік, ол денесін 40 пайыздан астам мөлшерге шейін сыға алатынын көрсетті. Олардың сығылып-созылуын көру үшін тестілеу аппаратына салған кезде оның өз денесінен 800 есе ауыр салмаққа төзе алатынын көрсетті, әрі бұдан кейін олар ештеңе болмағандай ұшып, жүгіріп кете береді.
So you never know where curiosity-based research will lead, and someday you may want a swarm of cockroach-inspired robots to come at you. (Laughter)
Сондықтан сіз ешқашан әуестіктен туған зерттеудің қайда апаратынын білмейсіз, бәлкім сіз бір күні құжынаған тарақан-роботтардың өзіңізге қарай төнгенін қалайтын шығарсыз. (Күлкі)
Thank you.
Рахмет.
(Applause)
(Қошемет)