TED2005
Robert Full: The sticky wonder of gecko feet
Robert Full sul movimento animale
Filmed:
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Con una serie di filmati al rallentatore, il biologo Robert Full ci mostra alcune creature affascinanti. Vedrete le zampe aculeate con le quali una blatta può sfrecciare su una rete e il piede a fasci di micro-setole che permette ai gechi di arrampicarsi senza problemi sui muri.
Robert Full - Biologist
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering. Full bio
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering. Full bio
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00:12
I want you to imagine that you're a student in my lab.
0
0
5000
Voglio che immaginiate di essere studenti del mio laboratorio.
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
5000
4000
Cio che voglio è che creiate un modello ispirato alla biologia.
00:21
And so here's the challenge:
2
9000
2000
Ecco i termini della sfida:
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
11000
6000
voglio che mi aiutiate a creare un modello di contatto parametrizzato, 3D, dinamico.
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
17000
4000
In altre parole "Potete aiutarmi a costruire un piede?"
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
21000
2000
È una vera sfida e voglio che mi aiutiate.
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
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23000
2000
Naturalmente, ogni sfida prevede un premio.
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
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25000
7000
Non proprio il TED prize, ma comunque qualcosa di esclusivo: una T-shirt del nostro laboratorio.
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
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32000
6000
Fatemi conoscere le vostre idee, quindi.
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
38000
4000
Se si vuole progettare un piede, cosa si deve fare?
00:54
We have to first know what a foot is.
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42000
3000
Prima di tutto, dobbiamo sapere cos'è un piede. Sul dizionario c'è scritto:
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
45000
3000
"È l'estremità inferiore di una gamba, che entra in contatto
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
48000
2000
col terreno quando si sta fermi o si cammina"
01:02
That's the traditional definition.
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50000
1000
È la definizione classica.
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
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51000
3000
Ma se voleste fare della vera ricerca, cosa dovreste fare?
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
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54000
3000
Dovreste consultare la letteratura e studiare quello che si sa sui piedi.
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
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57000
2000
Guardiamo la letteratura, allora. (Risate)
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
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60000
2000
Magari siete già pratici di questa letteratura.
01:14
The problem is, there are many, many feet.
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62000
3000
Il problema è che ci sono tanti, tanti piedi.
01:17
How do you do this?
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65000
1000
Come realizzate il vostro?
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
66000
5000
Dovete osservare i tanti possibili piedi e astrarne i principi di funzionamento,
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
71000
2000
e voglio che mi aiutiate a farlo, nella prossima clip.
01:25
As you see this clip, look for principles,
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73000
3000
Man mano che la vedete, cercate di dedurne i principi,
01:28
and also think about experiments that you might design
23
76000
3000
e pensate anche a quali esperimenti potreste mettere a punto
01:31
in order to understand how a foot works.
24
79000
4000
per capire come funziona un piede.
01:44
See any common themes? Principles?
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92000
2000
Non vedete alcun tema comune? Principi?
01:46
What would you do?
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94000
3000
Cosa fareste?
01:59
What experiments would you run?
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107000
2000
Che esperimenti fareste?
03:31
Wow. (Applause)
28
199000
6000
Wow. (Applausi)
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Our research on the biomechanics of animal locomotion
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205000
3000
La nostra ricerca sulla biomeccanica della locomozione animale
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
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208000
2000
ci ha permesso di progettare un modello di piede.
03:42
It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at,
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210000
6000
È un progetto ispirato alla Natura, ma non è la copia di qualche piede particolare,
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
216000
4000
bensì una sintesi dei segreti di molti, molti piedi.
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
220000
3000
Ora, sembra che gli animali possano andare ovunque.
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
223000
2000
Possono muoversi su supporti che variano, come potete vedere,
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
225000
4000
nella probabilità di contatto, nel movimento della superficie,
04:01
and the type of footholds that are present.
36
229000
3000
e nella presa del piede sul terreno.
04:04
If you want to study how a foot works,
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232000
2000
Se volete studiare come funziona un piede
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
234000
4000
dovrete simulare queste superfici, o questi reticoli.
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
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238000
5000
Quando l'abbiamo fatto, in un altro esperimento,
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
243000
2000
abbiamo fatto correre un animale, questo ragno,
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
245000
3000
sopra una superficie dove il 99% dell'area di contatto era stata rimossa.
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
248000
2000
La cosa, tuttavia, nemmeno rallentò l'animale.
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
250000
3000
Sta ancora correndo all'equivalente umano di 300 miglia all'ora.
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
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253000
3000
Come può fare tutto questo? Beh, osservando con più cura,
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
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256000
6000
e rallentando 50 volte, notiamo come la zampa entri in contatto col reticolo.
04:34
The leg is acting as a foot.
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262000
2000
La zampa funge da piede.
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
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264000
3000
E in effetti, l'animale fa entrare in contatto le altre parti della zampa
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
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267000
3000
più spesso del piede tradizionalmente definito.
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
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270000
4000
Il piede è distribuito lungo tutta la zampa.
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
274000
4000
Si può fare un altro esperimento: prendete una blatta
04:50
and you can remove its foot.
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278000
2000
e rimuovete il suo piede.
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
280000
4000
Ne scorro un po' in rassegna. Date uno sguardo ai loro piedi.
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
53
284000
4000
Questo è quello che fa senza un piede: nemmeno rallenta!
05:00
It can run the same speed without even that segment.
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288000
3000
Può correre alla stessa velocità anche senza quel segmento.
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
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291000
3000
Non è un problema per la blatta -- possono farlo ricrescere, se volete saperlo.
05:06
How do they do it?
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294000
2000
Come ci riescono?
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Look carefully: this is slowed down 100 times,
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296000
3000
Guardate con attenzione (questo è rallentato 100 volte)
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
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299000
3000
cosa sta facendo col resto della zampa.
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
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302000
3000
la zampa sta fungendo di nuovo da "piede distribuito".
05:17
very effective.
60
305000
2000
Molto efficace.
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
307000
5000
La nostra domanda ora è: quanto è diffuso in Natura il piede distribuito?
05:24
And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it.
62
312000
9000
Ed il prossimo comportamento che vi mostrerò ci ha proprio sbalordito la prima volta che lo abbiamo visto.
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
321000
5000
Giornalisti, questo è oltre il record, c'è l'embargo su questa roba.
05:38
Take a look at what that is!
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326000
2000
Osservate!
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
328000
7000
Questo è un polpo bipede che si traveste da noce di cocco.
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
335000
4000
Fu scoperto da Christina Huffard
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
339000
3000
e filmato dai Sea Studios proprio qui a Monterey.
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
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344000
5000
Abbiamo descritto anche un'altra specie di polpo bipede.
06:01
This one disguises itself as floating algae.
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349000
3000
Questo si mimetizza da alga galleggiante.
06:04
It walks on two legs and it holds the other arms up in the air so that it can't be seen.
70
352000
5000
Cammina su due zampe e mantiene le altre braccia in aria per non farsi notare.
06:09
(Applause)
71
357000
1000
(Applausi)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
358000
8000
E guardate cosa fa col piede per spostarsi su un terreno così difficile.
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
366000
11000
Usa questo bellissimo piede distribuito per farlo, come se questi ostacoli non ci fossero.
06:29
truly extraordinary.
74
377000
2000
Davvero straordinario.
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
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381000
4000
Nel 1951, Escher fece questo disegno. Pensava di aver creato una fantasticheria animale.
06:38
But we know that art imitates life,
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386000
2000
Ma sappiamo che l'Arte imita la Natura,
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
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388000
3000
e risulta che la Natura, 3 milioni di anni fa, fece evolvere l'animale successivo,
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
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391000
2000
una specie di mollusco chiamato stomatopodo.
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
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393000
4000
Guardate come si muove sulle spiagge di Panama:
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
397000
4000
si rotola, persino in salita.
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
401000
8000
È il piede distribuito definitivo. Il suo intero corpo, in questo caso, sta fungendo da piede.
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
411000
5000
Quindi, se vogliamo aggiungere al nostro disegno la prima importante caratteristica,
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
416000
2000
dobbiamo aggiungere il contatto distribuito del piede.
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
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418000
3000
Non solo con il piede tradizionale, ma anche con la zampa
07:13
and even of the body.
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421000
1000
e persino col resto del corpo.
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
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422000
4000
Questo può aiutarci ad ispirare il design di un nuovo robot?
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We biologically inspired this robot, named RHex,
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426000
3000
Per creare questo robot, chiamato RHex, costruito da
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
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429000
4000
ingegneri straordinari, negli ultimi anni, ci siamo ispirati alla biologia.
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
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433000
3000
Il piede di RHex, all'inizio, era molto semplice,
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
436000
5000
poi è stato messo a punto nel corso del tempo e alla fine è diventato questo semicerchio.
07:33
Why is that? The video will show you.
91
441000
2000
Capirete dal filmato perché è fatto così.
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
443000
7000
Guardate dove il robot, ora, mette la zampa per affrontare questo terreno molto difficile.
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
450000
6000
Vedrete che sta usando quel semicerchio di zampa come "piede distribuito".
07:48
Watch it go over this.
94
456000
2000
Guardate come supera gli ostacoli.
07:50
You can see it here well on this debris.
95
458000
2000
Come supera questi reticoli.
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Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
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461000
6000
Straordinario. Nessun sensore, tutto il controllo è costruito dentro le zampe regolate.
07:59
Really simple, but beautiful.
97
467000
2000
Molto semplice, ma bello.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
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469000
3000
Ora, potreste aver notato qualcos'altro sugli animali,
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
472000
2000
quando correvano oltre il terreno sconnesso.
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
474000
2000
Adesso il mio assistente mi aiuterà.
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
476000
4000
Quando hai toccato la zampa della blatta -- possiamo dargli un microfono?
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
480000
3000
Quando hai toccato la zampa della blatta, che sensazione dava?
08:15
Did you notice something?
103
483000
2000
Non hai notato nulla?
08:17
Boy: Spiny.
104
485000
1000
(Ragazzo:) "È aculeata"
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
486000
4000
Robert Full: È proprio aculeata giusto? Fa quasi male.
08:22
Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach.
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490000
6000
Potremmo provare a darla al vostro curatore e vedere se è abbastanza coraggioso da toccarla.
08:28
(Laughter)
107
496000
1000
(Risate)
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
497000
1000
(Chirs Anderson) "L'hai toccata?"
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
498000
3000
Robert Full: Osservando con cura, dunque, si notano gli aculei.
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
501000
3000
Fino a qualche settimana fa, nessuno sapeva cosa facessero.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
504000
3000
Si pensava fossero strutture sensorie e di protezione.
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
507000
4000
Ma abbiamo scoperto che servono anche ad altro -- ecco un segmento di quell'aculeo.
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
511000
3000
Sono messe a punto in modo da ripiegarsi facilmente in una data direzione
08:46
to pull the leg out from debris,
114
514000
2000
(sollevando così la zampa dai reticoli),
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
516000
6000
ma restano rigide nell'altra direzione, così da sentire le irregolarità nella superficie.
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
522000
3000
I granchi non perdono la presa perché normalmente si muovono sulla sabbia,
08:57
until they come to our lab.
117
525000
1000
finché non vengono
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
527000
3000
nel nostro laboratorio e si trovano nei guai con questo tipo di griglia,
09:02
because they don't have spines.
119
530000
2000
perché non hanno gli aculei.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
533000
3000
E quindi se la cavano male in questo terreno sconnesso.
09:08
But of course, we can deal with that
121
536000
3000
Ma è un problema risolvibile,
09:11
because we can produce artificial spines.
122
539000
3000
perché possiamo produrre aculei artificiali.
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
543000
3000
Possiamo creare aculei che si aggrappano al reticolo
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
546000
3000
e si piegano quando il granchio si solleva, liberandosi facilmente.
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
549000
3000
Abbiamo messo questi aculei artificiali nei granchi,
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
552000
2000
come vedete qui, e poi li abbiamo testati.
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
554000
4000
Adesso comprendiamo davvero come regolare gli aculei? Sì!
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
558000
5000
Questo è rallentato 20 volte: il granchio semplicemente sfreccia su questo reticolo simulato.
09:35
(Laughter) (Applause)
129
563000
2000
(Risate ed applausi).
09:37
A little better than nature.
130
565000
2000
Un po' meglio della Natura.
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
568000
3000
Al nostro modello, dunque, servono aculei regolati.
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
571000
5000
Questo ci aiuterà a progettare un robot che si arrampica meglio?
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
576000
5000
Beh, ecco RHex. RHex ha problemi con le rotaie lisce.
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
581000
4000
Perchè non aggiungere un aculeo? I miei colleghi della U.Penn l'hanno fatto.
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
585000
4000
Dan Koditscek ha messo delle semplicissime unghie d'acciaio sul robot
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
589000
6000
ed ecco RHex scavalcare questi binari senza problemi!
10:07
How does it do it?
137
595000
1000
Come fa?
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
596000
2000
Rallentiamolo, così potete vedere gli aculei in azione.
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
598000
3000
Guardate la zampa ruotare e afferrare la superficie proprio lì.
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
601000
3000
Prima non ci riusciva, scivolava e restava bloccata.
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
604000
4000
Adesso invece ce la fa.
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
608000
3000
Ora, solo perché abbiamo creato un piede distribuito e aculei
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
611000
2000
non significa che possa arrampicarsi in verticale.
10:26
This is really, really difficult.
144
614000
2000
Quello è molto, molto difficile.
10:28
But look at this animal do it!
145
616000
2000
Ma guardate questo animale mentre lo fa.
10:30
One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate.
146
618000
6000
Gli animali che vi sto mostrando si arrampicano su questa lastra verticale di metallo.
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
624000
2000
È straordinario quanto in fretta ci riescano.
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
626000
4000
Ma se rallentate, vedrete una cosa ancora più incredibile.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
630000
4000
È un segreto. L'animale si arrampica... scivolando!
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
634000
4000
In effetti, scivola moltissimo rispetto a quanto si arrampica sulla superficie,
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
638000
3000
sembra quasi che "nuoti" sulla superficie.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
641000
4000
Infatti guardandolo, possiamo considerare quel comportamento come in un fluido.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
645000
4000
Il piede distribuito, in effetti, sta agendo più da remo.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
649000
4000
Lo stesso vale per questa lucertola, che corre sulla sabbia fluidificata.
11:05
Watch its feet.
155
653000
2000
Guardate i suoi piedi.
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
655000
2000
Stanno funzionando da remo,
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
657000
6000
benché si muova su una superficie che normalmente consideriamo solida.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
663000
5000
Il che non è diverso da quello che la mia ex-studentessa scoprì
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
668000
4000
quando capì come le lucertole possano correre sull'acqua.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
673000
5000
Si può usare tutta questa conoscenza per creare un robot migliore?
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
678000
3000
Lo ha fatto Martin Buehler, che ora lavora alla Boston Dynamics.
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
681000
5000
Con questa idea in mente, trasformò RHex in Aqua RHex.
11:38
So here's RHex with paddles,
163
686000
2000
Ecco RHex con i remi.
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
688000
5000
Lo ha trasformato in un robot nuotante incredibilmente manovrabile.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
694000
3000
Per le superfici irregolari, tuttavia, agli animali servono artigli.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
697000
1000
E probabilmente li sentite, se li afferrate.
11:50
Did you touch it?
167
698000
1000
Lo hai toccato?
11:51
CA: I did.
168
699000
1000
(CA) – Sì.
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
700000
2000
E si aggrappano molto bene, con questi artigli.
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
702000
6000
Mark Cutkosky della Stanford University, uno dei miei collaboratori, è uno straordinario ingegenere,
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
708000
3000
e ha sviluppato questa tecnica chiamata Shape Deposition Manufacturing,
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
711000
3000
con cui può inserire gli artigli dentro un piede artificiale.
12:06
And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit.
173
714000
5000
Ecco la versione base del piede di un nuovo robot che vi mostrerò tra un attimo.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
719000
3000
Attacchiamo gli artigli al nostro modello.
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
722000
3000
Gli animali, per potersi veramente muovere su tutte le superfici,
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
725000
2000
usano meccanismi ibridi,
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
727000
4000
che includono artigli, aculei, peli, cuscinetti, colla, adesione capillare
12:23
and a whole bunch of other things.
178
731000
1000
e molte altre cose.
12:24
These are all from different insects.
179
732000
2000
Queste sono tutte foto di insetti differenti.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
734000
2000
Questa è una formica che si arrampica in verticale.
12:28
Let's look at that ant.
181
736000
1000
Osserviamola.
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
738000
5000
Questo è il piede di una formica. Vedete i peli, gli artigli e questa cosa qui.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
743000
2000
Questo succede quando il suo piede è in aria.
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
745000
4000
Guardate cosa succede quando il piede entra nel vostro sandwich.
12:41
You see what happens?
185
749000
2000
Vedete cosa succede?
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
751000
4000
Esce questo cuscinetto, che contiene la colla.
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
756000
3000
Questo è un piede di formica ripreso da sotto
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
759000
6000
Quando gli artigli non scavano, quel cuscinetto automaticamente viene fuori senza che la formica faccia nulla.
12:57
It just extrudes.
189
765000
1000
Semplicemente esce.
12:58
And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings.
190
766000
5000
È stato difficile scattare questa foto: sembra la foto di un piede di formica sulle superstringhe.
13:03
So it's pretty tough to do.
191
771000
1000
Una cosa difficile.
13:04
This is what it looks like close up --
192
772000
3000
Ecco che aspetto ha, vista da vicino:
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
775000
2000
qui c'è un piede di formica e qui c'è la colla.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
777000
4000
E abbiamo scoperto che questa colla potrebbe essere un'interessante miscela bicomponente.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
781000
2000
Sicuramente lo aiuta a fare presa.
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
783000
4000
Aggiungiamo quindi al nostro modello dei cuscinetti adesivi.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
787000
4000
Potreste ora pensare che per le superfici lisce potremmo prendere ispirazione da qui.
13:23
Now we have something better here.
198
791000
3000
Qui abbiamo però qualcosa di meglio:
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
794000
3000
Il geco, in Natura, è un ottimo esempio di nanotecnologia.
13:29
These are its feet.
200
797000
2000
Questi sono i suoi piedi.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
799000
4000
Hanno un aspetto quasi alieno. E il segreto della loro tenace adesione
13:35
involves their hairy toes.
202
803000
2000
si nasconde nelle setole delle dita.
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
805000
4000
Possono scalare qualunque superficie ad un metro al secondo,
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
809000
3000
e fare 30 passi in quel secondo. È difficile seguirli con lo sguardo.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
812000
3000
Se rallentiamo, notiamo come attaccano i loro piedi ad 8 millisecondi,
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
815000
3000
e li staccano a 16 millisecondi.
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
818000
7000
E il modo in cui li staccano è bizzarro.
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
825000
5000
Si "strappano via" dalla superficie allo stesso modo in cui voi togliereste un pezzo di scotch.
14:02
Very strange. How do they stick?
209
830000
3000
Come si incollano?
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
833000
3000
Se osservate i piedi, notate delle strutture a foglia chiamate lamine,
14:08
with millions of hairs.
211
836000
1000
con milioni di setole.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
837000
3000
E ciascuna setola ha nel peggior caso possibile una doppia punta.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
840000
3000
Ha da cento ad un migliaio di doppie punte,
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
843000
3000
ed è quello il segreto. Perchè permette il contatto profondo.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
846000
4000
Ogni geco ha un miliardo di queste doppie punte, lunghe 200 nanometri.
14:22
And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction.
216
850000
5000
E non si attaccano con la colla, non funzionano come il velcro, o come una ventosa.
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
855000
4000
Abbiamo scoperto che funzionano con le sole forze di Van der Waals.
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
859000
4000
Per il nostro modello, dunque, sdoppieremo alcune punte.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
863000
3000
Questo ha ispirato il design del primo adesivo secco autopulente
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
866000
2000
in corso di brevettazione, siamo lieti di dirlo.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
868000
3000
Ecco la più semplice versione in Natura,
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
871000
3000
ecco il tentativo del mio collaboratore, Ron Fearing,
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
874000
5000
di realizzarne una versione artificiale in poliuretano.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
879000
3000
Ed ecco il primo test di carico. In molti campi diversi
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
882000
3000
si sta guardando a questo adesivo con enorme interesse, ne sono sicuro.
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
885000
3000
Potete pensare a mille usi possibili.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
888000
5000
Molte persone l'hanno fatto e l'idea di ricavarne un prodotto ci esalta.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
893000
2000
Abbiamo immaginato molti prodotti, come per esempio questo:
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
896000
5000
abbiamo immaginato un cerotto "bio-ispirato" senza colla:
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
901000
2000
prendiamo alcune setole da un geco in muta,
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
903000
4000
applichiamo tre giri di adesivo e facciamo questo cerotto.
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
907000
2000
Questo è uno studente volontario,
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
909000
3000
- ne abbiamo 30000, quindi possiamo scegliere -
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
912000
2000
questo è solo un evidenziatore rosso.
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
914000
2000
Ma è un cerotto incredibile.
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
916000
8000
È areato, può essere facilmente rimosso, non causa alcuna irritazione, funziona anche sott'acqua,
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
924000
5000
penso sia uno straordinario esempio di come una ricerca basata sulla curiosità
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
929000
2000
(ci eravamo solo chiesti come si arrampicano)
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
931000
3000
possa portare a cose che non avreste mai potuto immaginare.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
934000
4000
È un esempio del perché serve sostenere la ricerca basata sulla curiosità.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
938000
3000
E adesso rimuoviamo il cerotto.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
941000
4000
Dunque. Abbiamo ridefinito cos'è un piede.
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
945000
2000
Ma allora possiamo riutilizzare questa conoscenza
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
947000
3000
nella progettazione di un piede migliore di uno esistente in Natura?
16:02
Here's the new project:
245
950000
2000
Ecco il nuovo progetto:
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
952000
6000
stiamo cercando di creare il primo robot di ricerca e soccorso in grado di arrampicarsi senza ventose né magneti,
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
958000
3000
che possono muoversi solo su alcuni tipi di superfici.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
961000
5000
Chiamo il nuovo robot RiSE, Robot in Ambiente di Scalata, un ambiente ripido.
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
966000
4000
Abbiamo un team straordinario di biologi ed ingegneri che stanno creando questo robot.
16:22
And here is RiSE.
250
970000
2000
Ed ecco RiSE.
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
974000
3000
Ha sei zampe e una coda. Eccolo su uno steccato e su un albero.
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
977000
4000
E questi sono i primi passi di RiSE su un piano inclinato.
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
981000
3000
Avete l'audio? Potete sentirlo salire.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
984000
6000
E qui si sta avvicinando a voi, nei suoi primi passi su un muro.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
990000
5000
Qui sta usando solo il suo piede più semplice, è la prima versione
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
995000
3000
ma pensiamo di avergli dato la dinamica giusta.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
999000
2000
Mark Cutkosky, tuttavia, lo sta portando un passo oltre.
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1001000
5000
Lui è quello in grado di costruire piedi e dita con la Shape Deposition Manufacturing.
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1006000
4000
Il prossimo passo è provare a costruire dita compatibili,
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1010000
2000
provare ad aggiungere aculei e artigli, e infine farlo funzionare con gli adesivi secchi.
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1012000
3000
L'idea era di ottenere dita giuste, un piede giusto,
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1015000
3000
cercare di farlo arrampicare e alla fine metterlo sul robot.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1018000
2000
Ed è esattamente ciò che ha fatto.
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1020000
5000
Ha costruito un piede robotico, ispirato alla Natura e in grado di arrampicarsi.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1025000
4000
Ecco Cutcosky ed il progetto dei suoi incredibili studenti.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1029000
6000
Queste sono sei dita regolate
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1035000
9000
e usano i vari principi che vi ho descritto per il nostro modello.
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1044000
2000
Questo non usa ventose, né colla
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1046000
3000
e alla fine, quando sarà attaccato al robot
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
270
1049000
3000
--è ispirato alla biologia quanto l'animale--
17:44
hopefully be able to climb any kind of a surface.
271
1052000
5000
speriamo possa arrampicarsi su ogni tipo di superficie.
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Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
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Qui lo vedete arrampicarsi sul lato di un edificio a Stanford.
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It's sped up -- again, it's a foot climbing.
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Il filmato è accelerato, è un piede che si arrampica, non è ancora
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It's not the whole robot yet, we're working on it --
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l'intero robot, ma ci stiamo lavorando,
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now you can see how it's attaching.
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per ora potete vedere come si aggrappa.
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These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
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Queste strutture regolate permettono agli aculei, ai cuscinetti di attrito e alla fine alle setole adesive
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to grab onto very challenging, difficult surfaces.
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di aggrapparsi anche su superfici molto difficili.
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And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
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E sono stati in grado di fare questo -il video è accelerato 20 volte-
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can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
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potete immaginare che vada di sopra e soccorra qualcuno al piano superiore?
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You can visualize this now; it's not impossible.
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Potete immaginarlo adesso, non è impossibile -
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It's a very challenging task. But more to come later.
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È un compito molto impegnativo. Ma sta per arrivare anche altro.
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To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
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Per concludere, abbiamo carpito segreti alla Natura osservando come sono costruiti i piedi.
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We've learned we should distribute control to smart parts.
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Abbiamo imparato che dovremmo distribuire il controllo a parti intelligenti.
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Don't put it all in the brain,
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Non fate fare tutto al cervello,
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but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
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date una parte del controllo a piedi regolati, zampe e perfino all'intero corpo.
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That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
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Abbiamo imparato che la Natura usa soluzioni ibride, non una soluzione unica per questi problemi,
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and they're integrated and beautifully robust.
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e queste soluzioni sono integrate e meravigliosamente solide.
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And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,
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E in terzo luogo, crediamo fermamemnte di non voler imitare la Natura, ma piuttosto farci ispirare dalla biologia
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and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
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combinando questo col meglio che la ricerca ingegneristica là fuori può offrire,
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to make -- potentially -- something better than nature.
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creando, potenzialmente, qualcosa di migliore della Natura.
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So there's a clear message:
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Quindi lancio un chiaro messaggio:
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whether you care about a fundamental, basic research
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che voi vogliate fare ricerca di base
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of really interesting, bizarre, wonderful animals,
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su animali interessanti, bizzarri, meravigliosi,
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or you want to build a search-and-rescue robot
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oppure vogliate costruire un robot di ricerca e soccorso,
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that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
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che possa aiutarvi in un terremoto, o a salvare qualcuno in un incendio,
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or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
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o siate interessati alla Medicina - dobbiamo in ogni caso preservare i progetti della Natura.
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Otherwise these secrets will be lost forever.
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Altrimenti, questi segreti saranno persi per sempre.
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Thank you.
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Grazie.
ABOUT THE SPEAKER
Robert Full - BiologistRobert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering.
Why you should listen
UC Berkeley biologist Robert Full is fascinated by the motion of creatures like cockroaches, crabs and geckos having many legs, unusual feet or talented tails. He has led an effort to demonstrate the value of learning from Nature by the creating interdisciplinary collaborations of biologists, engineers, mathematicians and computer scientists from academia and industry. He founded CiBER, the Center for interdisciplinary Bio-inspiration in Education and Research, and the Poly-PEDAL Laboratory, which studies the Performance, Energetics and Dynamics of Animal Locomotion (PEDAL) in many-footed creatures (Poly).
His research shows how studying a diversity of animals leads to the discovery of general principles which inspire the design of novel circuits, artificial muscles, exoskeletons, versatile scampering legged search-and-rescue robots and synthetic self-cleaning dry adhesives based on gecko feet. He is passionate about discovery-based education leading to innovation -- and he even helped Pixar’s insect animations in the film A Bug's Life.
Robert Full | Speaker | TED.com