I want you to imagine that you're a student in my lab. What I want you to do is to create a biologically inspired design. And so here's the challenge: I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model. The translation of that is, could you help me build a foot? And it is a true challenge, and I do want you to help me. Of course, in the challenge there is a prize. It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab. So please send me your ideas about how to design a foot.
Wyobraźcie sobie, że jesteście studentami w moim laboratorium. Chciałbym, żebyście stworzyli projekt inspirowany naturą. A oto wyzwanie: pomóżcie mi stworzyć trójwymiarowy, ruchomy, sparametryzowany model kontaktu z podłożem. Mówiąc krótko, czy pomożecie mi zbudować stopę? To prawdziwe wyzwanie, i naprawdę chcę żebyście mi pomogli. Oczywiście jest i nagroda. Nie jest to może TED Prize, ale koszulka naszego laboratorium. Proszę więc o wysyłanie pomysłów.
Now if we want to design a foot, what do we have to do? We have to first know what a foot is. If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg that is in direct contact with the ground in standing or walking" That's the traditional definition. But if you wanted to really do research, what do you have to do? You have to go to the literature and look up what's known about feet. So you go to the literature. (Laughter)
Co powinniśmy zrobić, aby zaprojektować stopę? Musimy dowiedzieć się, czym jest stopa. Jeśli poszukamy w słowniku, znajdziemy, że: "Jest to zakończenie nogi będące w kontakcie z ziemią podczas stania lub chodzenia". To tradycyjna definicja. Ale gdybyście chcieli zbadać to dogłębnie, co należałoby zrobić? Musicie znaleźć w literaturze wiadomości na temat stóp. Więc szukacie. (Śmiech)
Maybe you're familiar with this literature. The problem is, there are many, many feet. How do you do this? You need to survey all feet and extract the principles of how they work. And I want you to help me do that in this next clip. As you see this clip, look for principles, and also think about experiments that you might design in order to understand how a foot works.
Może już znacie tę literaturę. Problem w tym, że jest wiele, wiele rodzajów stóp. Jak to zrobicie? Musicie przejrzeć wszystkie stopy i odnaleźć zasady ich działania. Chciałbym żebyście pomogli mi to zrobić w następnym klipie. Podczas oglądania, poszukajcie tych zasad i pomyślcie nad eksperymentami, które możecie przeprowadzić by zrozumieć, jak działa stopa.
See any common themes? Principles? What would you do? What experiments would you run? Wow. (Applause) Our research on the biomechanics of animal locomotion has allowed us to make a blueprint for a foot. It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at, but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
Widzicie jakieś wspólne motywy? Zasady? Co byście zrobili? Jakie eksperymenty byście przeprowadzili? Wow. (Aplauz) Nasze badania na temat biomechaniki poruszania się zwierząt pozwoliły nam na stworzenie projektu stopy. Jest to projekt inspirowany naturą, nie będący jednak kopią żadnej z obejrzanych właśnie stóp, ale to synteza sekretów wielu, wielu stóp.
Now it turns out that animals can go anywhere. They can locomote on substrates that vary as you saw -- in the probability of contact, the movement of that surface and the type of footholds that are present. If you want to study how a foot works, we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris. When we did that, here's a new experiment that we did: we put an animal and had it run -- this grass spider -- on a surface with 99 percent of the contact area removed. But it didn't even slow down the animal. It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
Okazuje się, że zwierzęta mogą pójść gdziekolwiek. Jak widzieliście, mogą się poruszać po podłożach różniących się pod względem prawdopodobieństwa kontaktu, ruchliwości samej powierzchni jak i zapewnianych możliwościach podparcia. Jeśli chcemy dowiedzieć się, jak działa stopa musimy wpierw zasymulować te podłoża. Kiedy to zrobiliśmy, przeprowadziliśmy nowy eksperyment: wzięliśmy zwierzę i skłoniliśmy do biegania - tego pająka - po obszarze z usuniętymi 99% powierzchni kontaktowej. Ale to nawet go nie spowolniło. Dalej biegnie z prędkością odpowiadającą 300 milom na godzinę w wykonaniu człowieka.
Now how could it do that? Well, look more carefully. When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris. The leg is acting as a foot. And in fact, the animal contacts other parts of its leg more frequently than the traditionally defined foot. The foot is distributed along the whole leg. You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot, and you can remove its foot. I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet. Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down. It can run the same speed without even that segment. No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care. How do they do it? Look carefully: this is slowed down 100 times, and watch what it's doing with the rest of its leg. It's acting, again, as a distributed foot -- very effective.
Jak to możliwe? Spójrzmy dokładniej. Jeśli spowolnimy 50 razy, zobaczymy, jak noga uderza o powierzchnię. Noga odgrywa rolę stopy. W rzeczywistości, zwierzę stąpa innymi częściami nogi częściej niż tradycyjnie definiowaną stopą. Stopa jest rozszerzona na całą nogę. Możecie przeprowadzić kolejny eksperyment, w którym weźmiecie zdrowego karalucha i usuniecie jego stopę. Posyłam zatem kilka karaluchów. Spójrzcie na ich stopy. Oto co robi bez stopy; nawet nie zwalnia. Może biec z tą samą prędkością nawet bez tego segmentu. To żaden problem dla karalucha - nie ma się co przejmować, ich stopy odrastają. Jak one to robią? Przyjrzyjcie się uważnie, to jest stukrotnie spowolnione, i obserwujcie co karaluch robi z resztką swojej nogi. Ponownie odgrywa ona rolę zastępczej stopy. Bardzo efektywne.
Now, the question we had is, how general is a distributed foot? And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it. Journalists, this is off the record; it's embargoed. Take a look at what that is! That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut. It was discovered by Christina Huffard and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
Pytanie: jak bardzo powszechny jest ten mechanizm? Następne zachowanie, które pokażę, po prostu wstrząsnęło nami, kiedy zobaczyliśmy je pierwszy raz. Do dziennikarzy, to jest informacja poufna i nieoficjalna - spójrzcie na to! To "dwunożna" ośmiornica, kamuflująca się pod postacią toczącego się kokosa. Zostało to odkryte przez Christinę Huffard, i nakręcone przez Sea Studios z tutejszego Monterey.
We've also described another species of bipedal octopus. This one disguises itself as floating algae. It walks on two legs and it holds the other arms up in the air so that it can't be seen. (Applause) And look what it does with its foot to get over challenging terrain. It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there -- truly extraordinary.
My opisaliśmy inny gatunek dwunożnej ośmiornicy. Ta maskuje się jako unosząca się alga. Chodzi na dwóch nogach, a resztę trzyma w górze, aby pozostać niewidocznym. (Aplauz) Spójrzcie co robi ze swoimi nogami by przejść przez trudny teren. Używa do podparcia całej kończyny, i radzi sobie jak gdyby przeszkody w ogóle nie było. Naprawdę niezwykłe.
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy. But we know that art imitates life, and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal. It's a shrimp-like animal called the stomatopod, and here's how it moves on the beaches of Panama: it actually rolls, and it can even roll uphill. It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
W 1951r., Escher stworzył ten rysunek. Myślał, że stworzył zwierzęcą fantazję. Ale wiemy, że sztuka imituje życie i okazuje się, że w naturze już 3 mln lat temu wyewoluowało nasze następne zwierzę. To krewetkopodobne zwierzę, zwane ustonogiem, a oto jak porusza się po plażach Panamy. W zasadzie toczy się, potrafi to robić nawet pod górę. To ekstremalny przykład zastępczej stopy: całe ciało spełnia jej zadania.
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature, we want to add distributed foot contact. Not just with the traditional foot, but also the leg, and even of the body. Can this help us inspire the design of novel robots? We biologically inspired this robot, named RHex, built by these extraordinary engineers over the last few years. RHex's foot started off to be quite simple, then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle. Why is that? The video will show you. Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain. What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot. Watch it go over this. You can see it here well on this debris. Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs. Really simple, but beautiful.
Jeżeli chcemy więc do naszego projektu dodać pierwszą ważną cechę, musimy zapewnić rozszerzoną możliwość kontaktu z podłożem. Nie tylko za pomocą tradycyjnej stopy, ale również całej nogi, a nawet reszty ciała. Czy pomoże nam to w projektowaniu nowatorskich robotów? Ten inspirowany biologicznie robot, zwany RHex, został zbudowany przez nadzwyczajnych inżynierów w ciągu ostatnich kilku lat. Początkowo stopa RHexa była całkiem prosta, lecz z czasem, po wielu modyfikacjach, przekształciła się w to półkole. Dlaczego? To wideo wam pokaże. Obserwujcie umiejscowienie punktów podparcia nóg podczas chodzenia w bardzo trudnym terenie. Zobaczycie, że faktycznie robot używa całych półkolistych nóg jako rozszerzonych stóp. Patrzcie jak przechodzi przez to. Widać to dobrze na tych belkach. To nadzwyczajne. Żadnych czujników, całe sterowanie jest oparte o te nogi. Naprawdę proste, ale piękne.
Now, you might have noticed something else about the animals when they were running over the rough terrain. And my assistant's going to help me here. When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him? When you touched the cockroach leg, what did it feel like? Did you notice something?
Mogliście wcześniej zaobserwować coś jeszcze, kiedy zwierzęta przebiegały przez wyboisty teren. Teraz pomoże mi mój asystent. Kiedy dotknąłeś nogi karalucha... - Możecie mu podać mikrofon? Kiedy dotknąłeś nogi karalucha, co czułeś? Czy zauważyłeś coś szczególnego?
Boy: Spiny.
Chłopak: Kłujący.
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts. Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach. (Laughter)
Robert Full: Kłujący, prawda? Tak jakby trochę bolało. Może damy go naszemu kuratorowi i zobaczymy, czy jest na tyle odważny, by go dotknąć. (Śmiech)
Chris Anderson: Did you touch it?
Chris Anderson: A ty go dotknąłeś?
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines and until a few weeks ago, no one knew what they did. They assumed that they were for protection and for sensory structures. We found that they're for something else -- here's a segment of that spine. They're tuned such that they easily collapse in one direction to pull the leg out from debris, but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
RF: Jeśli dokładniej się przyjrzycie, zobaczycie, że mają kolce, i jeszcze kilka tygodni temu nikt nie wiedział, po co im one. Przyjmowano, że służą do obrony i stanowią struktury czuciowe. My odkryliśmy coś jeszcze. Oto segment tego kolca. Okazuje się, że kolce z łatwością układają się w jednym kierunku, aby umożliwić wyjęcie nogi ze szczeliny, za to nie odkształcają się w przeciwnym kierunku, zaczepiając się o nierówności powierzchni.
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand -- until they come to our lab. And where they have a problem with this kind of mesh, because they don't have spines. The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain. But of course, we can deal with that because we can produce artificial spines. We can make spines that catch on simulated debris and collapse on removal to easily pull them out. We did that by putting these artificial spines on crabs, as you see here, and then we tested them. Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes! This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris. (Laughter) (Applause) A little better than nature.
Kraby nie miały problemów ze znajdywaniem stabilnego podparcia na piasku - dopóki nie pojawiły się w naszym laboratorium. Tutaj zaczęły mieć problemy z tego rodzaju siatką, ponieważ nie mają kolców. Krabom brakuje kolców, więc mają problem z tego typu trudnym terenem. Ale my oczywiście możemy sobie z tym poradzić, ponieważ możemy wyprodukować sztuczne kolce. Możemy stworzyć kolce chwytające siatkę, i składające się przy ciele, co ułatwia wyjmowanie ich ze szczelin. Zrobiliśmy to, zakładając te sztuczne kolce krabom, tak jak tu widzicie, i następnie poddaliśmy je testom. Czy naprawdę zrozumieliśmy zasadę działania kolców? Odpowiedź brzmi: tak! To jest spowolnione dwudziestokrotnie; krab po prostu pędzi po przygotowanej przez nas siatce. (Śmiech) (Aplauz) Przewyższyliśmy o odrobinę naturę.
So to our blueprint, we need to add tuned spines. Now will this help us think about the design of more effective climbing robots? Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here. So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn. Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot, and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem! How does it do it? Let's slow it down and you can see the spines in action. Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there. It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over. And watch again, right there -- successful.
Więc do naszego projektu musimy dodać składające się kolce. Czy pomoże nam to w projektowaniu bardziej efektywnych robotów potrafiących się wspinać? Cóż, mamy tu RHexa - RHex ma problemy z szynami - takimi śliskimi szynami, jak tu widzicie, Dlaczego więc nie zamontować kolców? Zrobili to moi koledzy z Uniwersytetu Pensylwanii. Dan Koditschek przyczepił do robota trochę stalowych igieł - bardzo proste rozwiązanie - i teraz RHex bez problemu potrafi przejść przez tą stalową szynę. Jak on to robi? Spowolnijmy trochę, żebyście mogli zobaczyć kolce w akcji. Obserwujcie krążącą nogę, i zobaczycie że zahacza się właśnie dzięki nim. Wcześniej nie było to możliwe, noga ześlizgiwała się za każdym razem. Zobaczcie jeszcze raz - teraz już robot może przejść.
Now just because we have a distributed foot and spines doesn't mean you can climb vertical surfaces. This is really, really difficult. But look at this animal do it! One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate. It's extraordinary how fast it can do it -- but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary. It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look -- and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface. It looks, in fact, like it's swimming up the surface. We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it. The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
Jednak nawet posiadanie rozszerzonych stóp i kolców nie umożliwia wspinania się po pionowych powierzchniach. Jest to naprawdę bardzo, bardzo trudne. Ale zobaczcie, to zwierzę to potrafi! To, które pokazuję, wspina się właśnie po pionowej powierzchni - gładkiej metalowej płycie. To niesamowite, jak szybko potrafi to robić, ale jeśli trochę spowolnimy, zobaczycie coś naprawdę niezwykłego. To sekret. To zwierzę skutecznie wspina się ślizgając - zobaczcie: radzi sobie okropnie, jeśli chodzi o chwytanie się powierzchni. Wygląda to, jakby zwierzę płynęło w górę. Zachowanie to faktycznie lepiej zaklasyfikować jako płynięcie, a nie chodzenie. Rozszerzona stopa działa praktycznie jak płetwa.
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand. Watch its feet. It's actually functioning as a paddle even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid. This is not different from what my former undergraduate discovered when she figured out how lizards can run on water itself. Can you use this to make a better robot? Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics -- he took this idea and made RHex to be Aqua RHex. So here's RHex with paddles, now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
To samo można zaobserwować u tej jaszczurki biegającej po sypkim piasku. Obserwujcie jej stopy. Funkcjonują podobnie do płetw, nawet jeśli stykają się z podłożami zazwyczaj traktowanymi jako ciała stałe. Nie różni się to niczym od odkrycia mojej byłej studentki, która zaobserwowała jaszczurki potrafiące biegać po powierzchni wody. Czy możecie użyć tego do budowy lepszych robotów? Martin Buehler - pracujący obecnie w Boston Dynamics - skorzystał z tych obserwacji, i z RHexa stworzył Aqua RHexa. Mamy więc RHexa z płetwami, który okazał się być niezwykle zwrotnym robotem pływającym.
For rough surfaces, though, animals add claws. And you probably feel them if you grabbed it. Did you touch it?
W trudnym terenie zwierzęta stosują dodatkowo pazury. Mogłeś je zapewne wyczuć, jeżeli je dotknąłeś. Wyczułeś je?
CA: I did.
CA: Ja wyczułem.
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws. Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing, where he can imbed claws right into an artificial foot. And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit. So to our blueprint, let's attach claws. Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces, the animals use hybrid mechanisms that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion and a whole bunch of other things. These are all from different insects. There's an ant crawling up a vertical surface. Let's look at that ant.
RF: Pazury znakomicie przydają się do chwytania się podłoża. Mark Cutkosky ze Stanford University, jeden z moich współpracowników, jest niezwykłym inżynierem, który rozwinął technikę zwaną Shape Deposition Manufacturing, dzięki której może osadzać pazury wprost w sztucznej stopie. Tutaj mamy prostą wersję stopy nowego robota; pokażę go wam za chwilę. Dodajmy więc do naszego schematu pazury. Zauważmy, że w celu osiągnięcia pełnej ruchliwości na każdej powierzchni zwierzęta używają mechaniki hybrydowej na którą składają się pazury, kolce, włosy, opuszki, klej, przyleganie kapilarne i cała masa innych rzeczy. Wszystkie występują u różnych owadów. Mamy tu mrówkę wspinającą się po pionowej ścianie. Przyjrzyjmy się jej.
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here. This is when its foot's in the air. Watch what happens when the foot goes onto your sandwich. You see what happens? That pad comes out. And that's where the glue is. Here from underneath is an ant foot, and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything. It just extrudes. And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings. So it's pretty tough to do. This is what it looks like close up -- here's the ant foot, and there's the glue.
To jest stopa mrówki. Możecie zobaczyć włosy i pazury, i tą rzecz pośrodku. Tak to wygląda, gdy stopa jest w powietrzu. Obserwujcie, co dzieje się, gdy stopa ląduje na waszej kanapce. Zauważyliście? Pojawia się opuszka, i na niej znajduje się klej. Tutaj widzimy stopę mrówki od spodu. Kiedy pazury nie zakopują się, opuszka jest automatycznie wysuwana, bez interwencji mrówki. Po prostu jest wypychana. To było trudne do zdobycia ujecie - myślę, że pokazuje stopę mrówki na superstrunach, więc faktycznie trudno je było nakręcić. Tak to wygląda z bardzo bliska - tu jest stopa mrówki, a tu jest klej.
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture. It certainly helps it to hold on. So to our blueprint, we stick on some sticky pads. Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here. Now we have something better here. The gecko's a really great example of nanotechnology in nature. These are its feet. They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with, involves their hairy toes. They can run up a surface at a meter per second, take 30 steps in that one second -- you can hardly see them. If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds, and detach them in 16 milliseconds. And when you watch how they detach it, it is bizarre. They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape. Very strange. How do they stick?
Odkryliśmy, że ten klej może być ciekawą dwufazową miksturą. Zdecydowanie pomaga ona w utrzymaniu się. Zatem do naszego projektu dokładamy klejące się opuszki. Moglibyście pomyśleć, że to stąd czerpiemy wzorce przy problemie gładkich powierzchni. Mamy jednak w zanadrzu coś lepszego. Gekon jest świetnym przykładem naturalnej nanotechnologii. To są jego stopy. Wyglądają niemal kosmicznie. A sekret ich przylegania kryje się w włoskowatych palcach. Gekony mogą biegać z prędkością metra na sekundę, robiąc 30 kroków w trakcie tej sekundy - niemal ich nie widać Jeżeli spowolnimy nagranie, zobaczymy, że kładą stopę w ciągu 8 milisekund, i podnoszą ją przez 16 milisekund. Zobaczmy, jak one to robią - wygląda to przedziwnie. Odrywają je od powierzchni, tak jak my odrywalibyśmy kawałek taśmy. Bardzo dziwne. Jak one się trzymają?
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae with millions of hairs. And each hair has the worst case of split ends possible. It has a hundred to a thousand split ends, and that's the secret, because it allows intimate contact. The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends. And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction. We discovered they work by intermolecular forces alone. So to our blueprint, we split some hairs. This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive -- the patent issued, we're happy to say. And here's the simplest version in nature, and here's my collaborator Ron Fearing's attempt at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane. And here's the first attempt to have it work on some load.
Jeżeli przyjrzycie się ich stopom, dostrzeżecie liściopodobne struktury zwane linalae z milionami włosów. A wszystkie te włosy mają koszmarnie rozdwojone końcówki. Mają setki do tysięcy rozdzielonych końcówek, i to jest ten sekret, ponieważ pozwala na bezpośredni kontakt. Gekon posiada miliard tych 200-nanometrowych rozdwojonych końcówek. Nie przyklejają się one dzięki klejowi, nie chwytają na rzep, ani poprzez przyssanie. Odkryliśmy, że działają dzięki siłom międzycząsteczkowym. Na naszym projekcie pojawiają się maleńkie włosy. To odkrycie zainspirowało nas to zaprojektowania pierwszego samoczyszczącego się, suchego przylepca. Patent został zatwierdzony, co bardzo nas cieszy. A to jest najprostsza wersja w naturze, tu natomiast próba mojego współpracownika Rona Fearinga stworzenia sztucznej wersji tego suchego przylepca z poliuretanów. A tutaj widzimy pierwsze testy pod obciążeniem.
There's enormous interest in this in a variety of different fields. You could think of a thousand possible uses, I'm sure. Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product. We have imagined products; for example, this one: we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid. We took some hairs from a molting gecko; put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
Technologia ta generuje ogromne zainteresowanie, w różnych dziedzinach. Z pewnością można wymyślić tysiące możliwych zastosowań. Wielu ludzi ma takie pomysły, i ekscytuje nas wizja sprzedania tego jako produktu. Wyobraziliśmy sobie, na przykład, taki produkt: inspirowany biologicznie plaster z opatrunkiem, od którego odjęliśmy klej, a w jego miejsce wstawiliśmy włosy ze skóry gekona. Nałożyliśmy trzy zwoje i w ten sposób otrzymaliśmy plaster.
This is an undergraduate volunteer -- we have 30,000 undergraduates so we can choose among them -- that's actually just a red pen mark. But it makes an incredible Band-Aid. It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater. I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research -- we just wondered how they climbed up something -- can lead to things that you could never imagine. It's just an example of why we need to support curiosity-based research. Here you are, pulling off the Band-Aid.
To jest student - ochotnik, mamy 30,000 studentów, więc możemy pośród nich przebierać. Tak naprawdę to tylko czerwony pisak. Stworzyliśmy nieprawdopodobny plaster. Jest napowietrzony, łatwo się zdejmuje, nie podrażnia skóry i działa pod wodą. Myślę, że to doskonały przykład tego, jak badania oparte na ciekawości - zastanowiło nas po prostu, jak one się wspinają - może doprowadzić nas do niewyobrażalnych efektów. To jeden z przykładów uzasadniających wsparcie dla badań opartych na ciekawości. Tak zdejmuje się nasz plaster.
So we've redefined, now, what a foot is. The question is, can we use these secrets, then, to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature? Here's the new project: we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets -- that can only move on limited kinds of surfaces. I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment -- and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot. And here is RiSE. It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree. And here are RiSE's first steps on an incline. You have the audio? You can hear it go up. And here it is coming up at you, in its first steps up a wall. Now it's only using its simplest feet here, so this is very new. But we think we got the dynamics right of the robot.
Tak więc na nowo zdefiniowaliśmy pojęcie stopy. Pytanie brzmi - czy potrafimy użyć tych sekretów do zbudowania lepszej stopy, lepszej niż występujące w naturze? To nasz nowy projekt: budujemy pierwszego wspinającego się robota ratowniczego - bez przyssawek i magnesów - pozwalających poruszać się tylko po wybranych podłożach. Robot nazywa się RiSE, "Robot in Scansorial Environment" - "Robot w Środowisku Wspinaczkowym" - w celu jego stworzenia zebraliśmy niezwykły zespół biologów i inżynierów. A oto RiSE. Ma sześć nóg i posiada ogon. Widzimy go na ogrodzeniu oraz na drzewie. A to są pierwsze kroki RiSE'a na nachylonym terenie. Macie tu dźwięk? Możecie go usłyszeć. Tutaj zbliża się, wykonując swoje pierwsze kroki na ścianie. Wykorzystuje najprostszą wersję stóp, to bardzo wczesny model. Myślimy jednak, że dynamika robota jest poprawna.
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further. He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes. The next step is to make compliant toes, and try to add spines and claws and set it for dry adhesives. So the idea is to first get the toes and a foot right, attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot. And that's exactly what he's done. He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
Mark Cutkosky poszedł jednak krok dalej. To właśnie on potrafi wyprodukować stopy i palce techniką SDM. Następnym krokiem jest zrobienie podatnych palców, oraz dodanie kolców, pazurów i suchych przylepców. Taki jest pomysł: najpierw zająć się stopami i palcami, sprawić, by umożliwiły one wspinaczkę, i ostatecznie wykorzystać w robocie. I to jest dokładnie to, co on zrobił. Zdołał zbudować wspinającego się robota zainspirowanego naturą.
And here's Cutkosky's and his amazing students' design. So these are tuned toes -- there are six of them, and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint. So this is not using any suction, any glue, and it will ultimately, when it's attached to the robot -- it's as biologically inspired as the animal -- hopefully be able to climb any kind of a surface. Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford. It's sped up -- again, it's a foot climbing. It's not the whole robot yet, we're working on it -- now you can see how it's attaching. These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs to grab onto very challenging, difficult surfaces. And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times -- can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK? You can visualize this now; it's not impossible. It's a very challenging task. But more to come later.
Tu widać niesamowitą konstrukcję Cutkosky'ego i jego studentów. To są te ulepszone palce - jest ich sześć. Wykorzystują one zasady i cechy, które omawiałem i nanosiłem na nasz projekt. Stopy nie posiadają mechanizmu przysysania ani kleju, i ostatecznie, gdy zostaną przymocowane do robota - inspirowanego biologią zwierząt - być może będzie on w stanie wspinać się po dowolnej powierzchni. Tutaj możecie zobaczyć go, jak wspina się po budynku Stanfordu. Film jest przyspieszony; przypominam, że robot chwyta się stopami. To nie jest skończona konstrukcja, wciąż nad nią pracujemy - tutaj widać, jak robot się przyczepia. Ulepszona struktura pozwala kolcom, szorstkim opuszkom i szczególnie przylepnym włosom chwytać się bardzo trudnych, wymagających powierzchni. Popatrzcie, co udało im się osiągnąć - film jest przyspieszony dwudziestokrotnie - możecie wyobrazić go sobie próbującego uratować kogoś na wyższych piętrach? Można to sobie wyobrazić, to nie jest już niemożliwe. To ogromne wyzwanie, o którym opowiem kiedy indziej.
To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built. We've learned we should distribute control to smart parts. Don't put it all in the brain, but put some of the control in tuned feet, legs and even body. That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems, and they're integrated and beautifully robust. And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology, and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there to make -- potentially -- something better than nature.
Podsumowując: odkryliśmy sekrety budowy stopy poprzez szukanie wzorców w naturze. Nauczyliśmy się, że powinniśmy oddać kontrolę małym częściom. Nie opierać się wyłącznie na mózgu, ale przekazać część sterowania stopom, nogom a nawet całemu ciału. Natura korzysta z rozwiązań hybrydowych do poradzenia sobie z tymi problemami, są one zintegrowane i bardzo wydajne. Po trzecie, mocno wierzymy, że nie chcemy wyłącznie naśladować natury, ale poprzez inspirację i wykorzystanie tych nowoodkrytych zasad w naszych rozwiązaniach inżynierskich możemy potencjalnie stworzyć rozwiązania lepsze niż występujące w przyrodzie.
So there's a clear message: whether you care about a fundamental, basic research of really interesting, bizarre, wonderful animals, or you want to build a search-and-rescue robot that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire, or you care about medicine, we must preserve nature's designs. Otherwise these secrets will be lost forever. Thank you.
Mówiąc wprost: czy zależy nam na prowadzeniu badań podstawowych na naprawdę interesujących, dziwacznych i wspaniałych zwierzętach, czy chcemy zbudować robota poszukiwawczo - ratunkowego, który pomoże nam przy trzęsieniu ziemi, albo uratuje kogoś w pożarze, czy może zależy nam na medycynie, musimy ochraniać przyrodę. W przeciwnym razie, jej sekrety zostaną bezpowrotnie stracone. Dziękuję.