TED2002
Robert Full: Robots inspired by cockroach ingenuity
Robert Full despre inginerie şi evoluţie
Filmed:
Readability: 3.6
1,087,679 views
Insectele şi animalele au evoluat spre o serie de abilităţi uimitoare -- dar, după cum remarcă Robert Full, multe animale sunt de fapt supra-inginerizate. Trucul e să copiem doar ce e necesar. El ne arată cum inginerii-oameni pot învăţa din trucurile animalelor.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:19
Welcome. If I could have the first slide, please?
0
1000
5000
Bine aţi venit. Aș putea avea primul slide, vă rog?
00:33
Contrary to calculations made by some engineers, bees can fly,
1
15000
5000
Contrar calculelor făcute de unii ingineri, albinele pot zbura,
00:38
dolphins can swim, and geckos can even climb
2
20000
7000
delfinii pot înota, iar gecko se pot căţăra
00:45
up the smoothest surfaces. Now, what I want to do, in the short time I have,
3
27000
6000
chiar şi pe cele mai netede suprafeţe. Acum, ce vreau să fac, în scurtul timp pe care îl am,
00:51
is to try to allow each of you to experience
4
33000
4000
este să încerc să vă fac pe fiecare să gustați,
00:55
the thrill of revealing nature's design.
5
37000
6000
oarecum, emoţia dezvăluirii naturii ca proiectant.
01:01
I get to do this all the time, and it's just incredible.
6
43000
2000
Eu fac asta tot timpul, şi e pur şi simplu incredibil.
01:03
I want to try to share just a little bit of that with you in this presentation.
7
45000
6000
Vreau să încerc să împărtăşesc doar un pic din asta cu voi în această prezentare.
01:09
The challenge of looking at nature's designs --
8
51000
2000
Provocarea de a te uita la proiectele naturii --
01:11
and I'll tell you the way that we perceive it, and the way we've used it.
9
53000
4000
şi vă voi spune felul în care o percepem, şi felul în care am folosit-o.
01:15
The challenge, of course, is to answer this question:
10
57000
2000
Provocarea, desigur, este de a răspunde la această întrebare:
01:17
what permits this extraordinary performance of animals
11
59000
3000
Ce permite această extraordinară perfomanţă a animalelor,
01:20
that allows them basically to go anywhere?
12
62000
3000
care le îngăduie să meargă în fond oriunde?
01:23
And if we could figure that out, how can we implement those designs?
13
65000
7000
Şi dacă reuşim să ne dăm seama de asta, atunci cum vom implementa aceste planuri?
01:30
Well, many biologists will tell engineers, and others,
14
72000
3000
Mulţi biologi vor spune inginerilor şi altora
01:33
organisms have millions of years to get it right;
15
75000
3000
că organismele au milioane de ani să tot încerce până le iese bine,
01:36
they're spectacular; they can do everything wonderfully well.
16
78000
3000
că sunt spectaculoase, că pot face totul minunat de bine.
01:39
So, the answer is bio-mimicry: just copy nature directly.
17
81000
4000
Răspunsul este deci biomimetismul -- doar copierea directă a naturii.
01:43
We know from working on animals that the truth is
18
85000
5000
Ştim din lucrul cu animalele că adevărul e că acest lucru
01:48
that's exactly what you don't want to do -- because evolution works
19
90000
4000
e exact ceea ce nu vrei să faci. Deoarece evoluţia lucrează
01:52
on the just-good-enough principle, not on a perfecting principle.
20
94000
3000
pe principiul doar-suficient-de-bun, nu pe un principiu perfectabil.
01:55
And the constraints in building any organism, when you look at it,
21
97000
4000
Iar dacă priveşti constrângerile în construirea unui organism,
01:59
are really severe. Natural technologies have incredible constraints.
22
101000
5000
ele sunt foarte mari. Tehnologiile naturale au constrângeri incredibile.
02:04
Think about it. If you were an engineer and I told you
23
106000
3000
Gândiţi-vă la asta. Dacă ați fi un inginer şi v-aș spune
02:07
that you had to build an automobile, but it had to start off to be this big,
24
109000
5000
că tebuie să construiţi un automobil, dar că trebuie să înceapă prin a fi atât de mare,
02:12
then it had to grow to be full size and had to work every step along the way.
25
114000
4000
apoi trebuie să crească la talie normală şi trebuie să funcţioneze în fiecare pas intermediar.
02:16
Or think about the fact that if you build an automobile, I'll tell you that you also -- inside it --
26
118000
4000
Gândiţi-vă că, dacă veți construi un automobil, vă voi spune că, de asemenea, în interiorul lui
02:20
have to put a factory that allows you to make another automobile.
27
122000
4000
trebuie să puneţi o fabrică în care să puteţi să face un alt automobil.
02:24
(Laughter)
28
126000
2000
(Râsete)
02:26
And you can absolutely never, absolutely never, because of history
29
128000
4000
Şi nu puteţi niciodată, absolut niciodată, datorită istoricului
02:30
and the inherited plan, start with a clean slate.
30
132000
4000
şi planului moştenit, să porniţi de la zero.
02:34
So, organisms have this important history.
31
136000
3000
Organismele au acest istoric important.
02:37
Really evolution works more like a tinkerer than an engineer.
32
139000
5000
Evoluţia lucrează de fapt mai mult ca un reparator decât ca un inginer.
02:42
And this is really important when you begin to look at animals.
33
144000
3000
Şi asta e deosebit de important când începi să priveşti animalele.
02:45
Instead, we believe you need to be inspired by biology.
34
147000
7000
În schimb, noi credem că trebuie să ne inspirăm din biologie.
02:52
You need to discover the general principles of nature,
35
154000
4000
Trebuie să descoperim principiile generale ale naturii,
02:56
and then use these analogies when they're advantageous.
36
158000
3000
şi apoi să folosim aceste analogii acolo unde sunt avantajoase.
03:02
This is a real challenge to do this, because animals,
37
164000
3000
E o adevărată provocare să facem asta pentru că animalele,
03:05
when you start to really look inside them -- how they work --
38
167000
3000
când începi să te uiţi cu adevărat în interiorul lor, la cum funcţionează,
03:08
appear hopelessly complex. There's no detailed history
39
170000
4000
par să fie iremediabil de complexe. Nu există nici un istoric detaliat
03:12
of the design plans, you can't go look it up anywhere.
40
174000
3000
al planurilor după care au fost proiectate, nu le poţi căuta nicăieri.
03:15
They have way too many motions for their joints, too many muscles.
41
177000
4000
Au mult prea multe grade de libertate pentru încheieturi, prea mulţi muşchi,
03:19
Even the simplest animal we think of, something like an insect,
42
181000
3000
chiar şi cele mai simple animale la care ne gândim, ceva precum o insectă,
03:22
and they have more neurons and connections than you can imagine.
43
184000
3000
şi au mult mai mulţi neuroni şi conexiuni decât vă puteţi imagina.
03:25
How can you make sense of this? Well, we believed --
44
187000
5000
Cum poţi să înţelegi toate astea? Ei bine, noi credem --
03:30
and we hypothesized -- that one way animals could work simply,
45
192000
5000
şi am emis această ipoteză -- că un mod în care animalele pot să funcţioneze simplu,
03:35
is if the control of their movements
46
197000
3000
e când controlul mişcărilor lor
03:38
tended to be built into their bodies themselves.
47
200000
6000
tinde să fie integrat în chiar corpurile lor.
03:44
What we discovered was that two-, four-, six- and eight-legged animals
48
206000
7000
Ce am descoperit e că animalele cu două, patru, şase şi opt picioare
03:51
all produce the same forces on the ground when they move.
49
213000
3000
produc toate aceleaşi forţe pe suprafeţele pe care se mişcă.
03:54
They all work like this kangaroo, they bounce.
50
216000
4000
Toate funcţionează ca acest cangur, fac salturi.
03:58
And they can be modeled by a spring-mass system that we call the spring mass system
51
220000
4000
Şi pot fi modelate de un sistem de masă cu arcuri, pe care îl numim sistemul de masă cu arcuri
04:02
because we're biomechanists. It's actually a pogo stick.
52
224000
3000
pentru că suntem bio mecanicieni; de fapt e un pogo stick.
04:05
They all produce the pattern of a pogo stick. How is that true?
53
227000
4000
Toate produc modelul unui pogo stick. Cum e asta adevărat?
04:09
Well, a human, one of your legs works like two legs of a trotting dog,
54
231000
6000
Ei bine, un om, unul din picioarele noastre, funcţionează ca cele două picioare ale unui câine la trap,
04:15
or works like three legs, together as one, of a trotting insect,
55
237000
4000
sau ca cele trei picioare care se mişcă deodată ale unei insecte la trap,
04:19
or four legs as one of a trotting crab.
56
241000
2000
sau patru picioare mişcându-se ca unul ale unui crab la trap.
04:21
And then they alternate in their propulsion,
57
243000
4000
Iar apoi alternează în propulsia lor,
04:25
but the patterns are all the same. Almost every organism we've looked at this way
58
247000
5000
dar modelele sunt toate la fel. Aproape orice organism pe care l-am privit în acest fel
04:30
-- you'll see next week, I'll give you a hint,
59
252000
2000
-- veţi vedea săptămâna viitoare -- vă dau un indiciu,
04:32
there'll be an article coming out that says that really big things
60
254000
3000
va apărea un articol care spune că lucrurile foarte mari,
04:35
like T. rex probably couldn't do this, but you'll see that next week.
61
257000
4000
cum ar fi T.Rex, probabil nu puteau face asta, dar veţi vedea asta săptămâna viitoare.
04:39
Now, what's interesting is the animals, then -- we said -- bounce along
62
261000
2000
Ceea ce e interesant e că, aşa cum spuneam, animalele fac salturi
04:41
the vertical plane this way, and in our collaborations with Pixar,
63
263000
3000
în plan vertical în acest fel, şi în colaborarea noastră cu Pixar
04:44
in "A Bug's Life," we discussed the
64
266000
2000
la "A Bug's Life", am discutat
04:46
bipedal nature of the characters of the ants.
65
268000
3000
natura bipedă a personajelor furnici.
04:49
And we told them, of course, they move in another plane as well.
66
271000
2000
Le-am spus că, evident, se mişcă şi în alt plan,
04:51
And they asked us this question. They say, "Why model
67
273000
3000
iar ei ne-au întrebat: "De ce să facem modele
04:54
just in the sagittal plane or the vertical plane,
68
276000
2000
doar în planul sagital sau în cel vertical,
04:56
when you're telling us these animals are moving
69
278000
2000
când voi ne spuneţi că aceste animale se mişcă
04:58
in the horizontal plane?" This is a good question.
70
280000
3000
în planul orizontal?" Iar asta e o întrebare foarte bună.
05:01
Nobody in biology ever modeled it this way.
71
283000
3000
Nimeni nu a mai modelat aşa în biologie.
05:04
We took their advice and we modeled the animals moving
72
286000
4000
Le-am urmat sfatul şi am modelat mişcarea animalelor
05:08
in the horizontal plane as well. We took their three legs,
73
290000
3000
şi în planul orizontal. Am luat cele trei picioare ale lor,
05:11
we collapsed them down as one.
74
293000
1000
le-am combinat într-unul singur,
05:12
We got some of the best mathematicians in the world
75
294000
3000
am luat câţiva din cei mai buni matematicieni din lume,
05:15
from Princeton to work on this problem.
76
297000
2000
de la Princeton, să lucreze la această problemă.
05:17
And we were able to create a model
77
299000
3000
Aşa am reuşit să creăm un model
05:20
where animals are not only bouncing up and down,
78
302000
1000
în care animalele nu fac salturi doar în sus şi-n jos,
05:21
but they're also bouncing side to side at the same time.
79
303000
4000
ci, în acelaşi timp, fac salturi laterale.
05:25
And many organisms fit this kind of pattern.
80
307000
2000
Multe organisme se potrivesc acestui model.
05:27
Now, why is this important to have this model?
81
309000
2000
Acum, de ce e important să avem acest model?
05:29
Because it's very interesting. When you take this model
82
311000
3000
Pentru că e foarte interesant. Când iei acest model
05:32
and you perturb it, you give it a push,
83
314000
3000
şi îl perturbi, îl împingi puţin,
05:35
as it bumps into something, it self-stabilizes, with no brain
84
317000
4000
şi se loveşte de ceva, se auto-stabilizează, fără un creier,
05:39
or no reflexes, just by the structure alone.
85
321000
4000
fără reflexe, pur şi simplu din structura lui.
05:43
It's a beautiful model. Let's look at the mathematics.
86
325000
5000
E un model frumos. Haideţi să ne uităm la calcule.
05:48
(Laughter)
87
330000
2000
(Râsete)
05:50
That's enough!
88
332000
1000
E suficient.
05:51
(Laughter)
89
333000
4000
(Râsete)
05:55
The animals, when you look at them running,
90
337000
2000
Animalele, când le priveşti în alergare,
05:57
appear to be self-stabilizing like this,
91
339000
3000
par să se auto-stabilizeze în acest fel,
06:00
using basically springy legs. That is, the legs can do
92
342000
3000
folosind practic picioare cu arcuri. Asta înseamnă că picioarele pot face
06:03
computations on their own; the control algorithms, in a sense,
93
345000
3000
calcule pe cont propriu, algoritmii de control sunt cumva
06:06
are embedded in the form of the animal itself.
94
348000
3000
integraţi în însăşi forma animalului.
06:09
Why haven't we been more inspired by nature and these kinds of discoveries?
95
351000
7000
De ce nu ne-am inspirat mai mult din natură şi din acest tip de descoperiri?
06:16
Well, I would argue that human technologies are really different from
96
358000
4000
Ei bine, aş zice că tehnologiile umane sunt foarte diferite
06:20
natural technologies, at least they have been so far.
97
362000
3000
de tehnologiile naturale, sau cel puţin aşa a fost până acum.
06:23
Think about the typical kind of robot that you see.
98
365000
5000
Gândiţi-vă la robotul tipic pe care îl vedem.
06:28
Human technologies have tended to be large, flat,
99
370000
3000
Tehnologiile umane au avut tendinţa de a fi mari, plate,
06:31
with right angles, stiff, made of metal. They have rolling devices
100
373000
5000
cu unghiuri drepte, rigide, din metal. Au dispozitive de rulare
06:36
and axles. There are very few motors, very few sensors.
101
378000
3000
şi osii. Sunt foarte puţine motoare, foarte puţini senzori.
06:39
Whereas nature tends to be small, and curved,
102
381000
5000
În timp ce natura tinde să fie mică, și curbată,
06:44
and it bends and twists, and has legs instead, and appendages,
103
386000
3000
şi se îndoaie şi se răsuceşte şi are în schimb picioare şi anexe,
06:47
and has many muscles and many, many sensors.
104
389000
3000
şi are mulţi muşchi şi mulţi, mulţi senzori.
06:50
So it's a very different design. However, what's changing,
105
392000
4000
E deci un proiect foarte diferit. Cu toate acestea, ceea ce se schimbă,
06:54
what's really exciting -- and I'll show you some of that next --
106
396000
2000
ce e foarte captivant -- şi vă voi arăta câteva exemple în continuare --
06:56
is that as human technology takes on more of the characteristics
107
398000
3000
e că, pe măsură ce tehnologiile oamenilor preiau mai multe din caracteristicile
06:59
of nature, then nature really can become a much more useful teacher.
108
401000
6000
naturii, natura va putea deveni un profesor din ce în ce mai util.
07:05
And here's one example that's really exciting.
109
407000
2000
Iată şi un exemplu foarte interesant.
07:07
This is a collaboration we have with Stanford.
110
409000
2000
Aceasta e o colaborare pe care o avem cu Stanford.
07:09
And they developed this new technique, called Shape Deposition Manufacturing.
111
411000
4000
Ei au dezvoltat această nouă tehnică numită Fabricarea Formelor prin Sedimentare.
07:13
It's a technique where they can mix materials together and mold any shape
112
415000
4000
E o tehnică prin care amestecă materialele şi modelează orice formă
07:17
that they like, and put in the material properties.
113
419000
4000
doresc ei, şi îi dau proprietăţile materiale.
07:21
They can embed sensors and actuators right in the form itself.
114
423000
3000
Pot să integreze senzori şi sisteme de acţionare în forma însăşi.
07:24
For example, here's a leg: the clear part is stiff,
115
426000
5000
De exemplu, iată un picior -- partea transparentă e rigidă,
07:29
the white part is compliant, and you don't need any axles there or anything.
116
431000
3000
partea albă e mobilă, şi nu ai nevoie de nici o osie sau altceva.
07:32
It just bends by itself beautifully.
117
434000
3000
Se îndoaie pur şi simplu de la sine foarte frumos.
07:35
So, you can put those properties in. It inspired them to show off
118
437000
3000
Îi poţi da deci acele proprietăţi. I-a inspirat să se laude
07:38
this design by producing a little robot they named Sprawl.
119
440000
6000
cu acest proiect prin producerea unui mic robot numit Tolănitul.
07:44
Our work has also inspired another robot, a biologically inspired bouncing robot,
120
446000
4000
Munca noastră a inspirat un alt robot, un robot săltător inspirat din biologie,
07:48
from the University of Michigan and McGill
121
450000
2000
de la universitatea din Michigan şi McGill
07:50
named RHex, for robot hexapod, and this one's autonomous.
122
452000
8000
numit RHex, de la robotul hexapod, iar acesta e autonom.
07:58
Let's go to the video, and let me show you some of these animals moving
123
460000
3000
Haideţi să vă arăt un film, cu câteva din aceste animale în mişcare.
08:01
and then some of the simple robots
124
463000
2000
Iar apoi câţiva din roboţii simpli
08:03
that have been inspired by our discoveries.
125
465000
3000
inspiraţi din descoperirile noastre.
08:06
Here's what some of you did this morning, although you did it outside,
126
468000
4000
Iată ce o parte din voi aţi făcut azi dimineaţă, deşi aţi făcut-o afară
08:10
not on a treadmill.
127
472000
2000
şi nu pe o bandă.
08:12
Here's what we do.
128
474000
3000
Iată ce facem noi.
08:15
(Laughter)
129
477000
2000
(Râsete)
08:17
This is a death's head cockroach. This is an American cockroach
130
479000
5000
Acesta este un gândac Blaberus craniifer -- un gândac american
08:22
you think you don't have in your kitchen.
131
484000
1000
pe care n-ați crede că îl găsiți în bucătăria voastră.
08:23
This is an eight-legged scorpion, six-legged ant, forty-four-legged centipede.
132
485000
7000
Acesta e un scorpion cu opt picioare, o furnică cu şase picioare, un miriapod cu patruzeci şi patru de picioare.
08:30
Now, I said all these animals are sort of working like pogo sticks --
133
492000
3000
Spuneam că toate aceste animale funcţionează cumva ca nişte pogo sticks --
08:33
they're bouncing along as they move. And you can see that
134
495000
4000
fac salturi pe măsură ce se mişcă şi asta se poate vedea
08:37
in this ghost crab, from the beaches of Panama and North Carolina.
135
499000
3000
la acest crab fantomă de pe plajele din Panama şi Carolina de Nord.
08:40
It goes up to four meters per second when it runs.
136
502000
3000
Poate atinge până la patru metri pe secundă când aleargă.
08:43
It actually leaps into the air, and has aerial phases
137
505000
3000
Chiar sare în aer şi are faze aeriene
08:46
when it does it, like a horse, and you'll see it's bouncing here.
138
508000
4000
când o face, precum un cal, şi îl veţi vedea cum saltă aici.
08:50
What we discovered is whether you look at the leg of a human
139
512000
3000
Ceea ce am descoperit e că, fie că priveşti piciorul unui om
08:53
like Richard, or a cockroach, or a crab, or a kangaroo,
140
515000
6000
precum Richard, sau un gândac, sau un crab, sau un cangur,
08:59
the relative leg stiffness of that spring is the same for everything we've seen so far.
141
521000
5000
rigiditatea relativă a piciorului acelui arc este aceeaşi pentru orice am văzut până acum.
09:04
Now, what good are springy legs then? What can they do?
142
526000
2000
La ce sunt bune picioarele cu arcuri atunci, ce pot face ele?
09:06
Well, we wanted to see if they allowed the animals
143
528000
2000
Ei bine, am vrut să vedem dacă le permit animalelor
09:08
to have greater stability and maneuverability.
144
530000
3000
să aibă stabilitate şi manevrabilitate mai bune.
09:11
So, we built a terrain that had obstacles three times the hip height
145
533000
4000
Aşa că am construit un teren care avea obstacole de trei ori mai mari decât înălţimea şoldului
09:15
of the animals that we're looking at.
146
537000
1000
animalelor la care ne uitam,
09:16
And we were certain they couldn't do this. And here's what they did.
147
538000
4000
şi eram siguri că nu vor putea reuşi. Iată ce au făcut.
09:20
The animal ran over it and it didn't even slow down!
148
542000
3000
Animalul a alergat peste el şi nici măcar nu a încetinit.
09:23
It didn't decrease its preferred speed at all.
149
545000
2000
Nu şi-a micşorat viteza preferată deloc.
09:25
We couldn't believe that it could do this. It said to us
150
547000
3000
Nu ne venea să credem că a putut face asta. Ne-a spus
09:28
that if you could build a robot with very simple, springy legs,
151
550000
5000
că, dacă poţi construi un robot cu picioare cu arcuri foarte simple,
09:33
you could make it as maneuverable as any that's ever been built.
152
555000
6000
l-ai putea face la fel de manevrabil ca oricare altul care a fost vreodată construit.
09:39
Here's the first example of that. This is the Stanford
153
561000
2000
Iată primul exemplu, acesta este robotul
09:41
Shape Deposition Manufactured robot, named Sprawl.
154
563000
3000
cu Forme Fabricate prin Sedimentare numit Tolănitul.
09:44
It has six legs -- there are the tuned, springy legs.
155
566000
6000
Are şase picioare -- sunt picioarele cu arcuri adaptate.
09:50
It moves in a gait that an insect uses, and here it is
156
572000
3000
Se mişcă într-o manieră proprie unei insecte şi iată-l
09:53
going on the treadmill. Now, what's important about this robot,
157
575000
7000
mergând pe bandă. Ceea ce e important despre acest robot,
10:00
compared to other robots, is that it can't see anything,
158
582000
3000
în comparaţie cu alţi roboţi, e că nu poate să vadă nimic,
10:03
it can't feel anything, it doesn't have a brain, yet it can maneuver
159
585000
6000
nu poate să simtă nimic, nu are un creier, şi totuşi poate să se descurce
10:09
over these obstacles without any difficulty whatsoever.
160
591000
6000
la trecerea peste aceste obstacole fără nici un fel de dificultate.
10:15
It's this technique of building the properties into the form.
161
597000
4000
Totul e în această tehnică de a integra proprietăţi în forma însăşi.
10:19
This is a graduate student. This is what he's doing to his thesis project --
162
601000
3000
Acesta e un student, şi iată ce face cu proiectul lui de diplomă,
10:22
very robust, if a graduate student
163
604000
2000
foarte robust dacă un student
10:24
does that to his thesis project.
164
606000
2000
îi face asta proiectului lui de diplomă.
10:26
(Laughter)
165
608000
1000
(Râsete)
10:27
This is from McGill and University of Michigan. This is the RHex,
166
609000
4000
Acesta e de la McGill şi Universitatea din Michigan, acesta e RHex,
10:31
making its first outing in a demo.
167
613000
3000
făcându-și prima ieşire într-o demonstraţie.
10:34
(Laughter)
168
616000
4000
(Râsete)
10:38
Same principle: it only has six moving parts,
169
620000
5000
Acelaşi principiu. Are doar şase părţi mobile.
10:43
six motors, but it has springy, tuned legs. It moves in the gait of the insect.
170
625000
6000
Şase motoare, dar are picioare cu arcuri, adaptate. Se mişcă în felul unei insecte,
10:49
It has the middle leg moving in synchrony with the front,
171
631000
4000
piciorul din mijloc se mişcă sincron cu cele din faţă
10:53
and the hind leg on the other side. Sort of an alternating tripod,
172
635000
4000
şi din spate de pe cealaltă parte. Ca un fel de tripod alternant,
10:57
and they can negotiate obstacles just like the animal.
173
639000
4000
şi ele pot să treacă peste obstacole exact ca animalul.
11:01
(Laughter)
174
643000
6000
(Râsete)
11:07
(Voice: Oh my God.)
175
649000
1000
O, Doamne.
11:08
(Applause)
176
650000
5000
(Aplauze)
11:13
Robert Full: It'll go on different surfaces -- here's sand --
177
655000
2000
Va merge pe suprafeţe diferite, iată-l pe nisip,
11:15
although we haven't perfected the feet yet, but I'll talk about that later.
178
657000
5000
deşi nu am perfecţionat laba piciorului încă, dar voi vorbi despre asta mai târziu.
11:20
Here's RHex entering the woods.
179
662000
3000
Iată-l pe RHex intrând în pădure.
11:23
(Laughter)
180
665000
2000
(Râsete)
11:38
Again, this robot can't see anything, it can't feel anything,
181
680000
4000
Din nou, robotul acesta nu vede nimic, nu simte nimic,
11:42
it has no brain. It's just working with a tuned mechanical system,
182
684000
6000
nu are niciun creier. Funcţionează pur şi simplu cu un sistem mecanic adaptat,
11:48
with very simple parts, but inspired from the fundamental dynamics of the animal.
183
690000
10000
cu părţi foarte simple. Dar e inspirat din dinamica fundamentală a animalului.
11:58
(Voice: Ah, I love him, Bob.) RF: Here's it going down a pathway.
184
700000
8000
Ah, îl iubesc, Bob. Uite-l mergând în jos pe o cărare.
12:06
I presented this to the jet propulsion lab at NASA, and they said
185
708000
3000
Am prezentat asta laboratorului de motoare cu reacţie al NASA, şi mi-au spus
12:09
that they had no ability to go down craters to look for ice,
186
711000
4000
că ei nu au găsit o modalitate de a coborî în cratere să caute gheaţă,
12:13
and life, ultimately, on Mars. And he said --
187
715000
4000
şi viaţă, în ultimă instanţă, pe Marte. Şi a mai spus --
12:17
especially with legged-robots, because they're way too complicated.
188
719000
2000
în mod special cu roboţii cu picioare, pentru că aceştia sunt mult prea complicaţi.
12:19
Nothing can do that. And I talk next. I showed them this video
189
721000
5000
Nimic nu poate să facă asta. Atunci am început să vorbesc eu. Le-am arătat acest film
12:24
with the simple design of RHex here. And just to convince them
190
726000
3000
cu designul simplu al lui RHex, şi, doar ca să îi conving
12:27
we should go to Mars in 2011, I tinted the video orange
191
729000
4000
că ar trebui să mergem pe Marte în 2011, am colorat filmul portocaliu
12:31
just to give them the sense of being on Mars.
192
733000
3000
doar ca să le dau impresia că suntem pe Marte.
12:34
(Laughter)
193
736000
1000
(Râsete)
12:35
(Applause)
194
737000
6000
(Aplauze)
12:43
Another reason why animals have extraordinary performance,
195
745000
3000
Un alt motiv pentru care animalele au performanţe extraordinare
12:46
and can go anywhere, is because they have an effective interaction
196
748000
3000
şi pot să meargă oriunde, e pentru că au o interacţione eficientă
12:49
with the environment. The animal I'm going to show you,
197
751000
3000
cu mediul. Animalul pe care vi-l voi arăta,
12:52
that we studied to look at this, is the gecko.
198
754000
4000
pe care l-am studiat ca să vedem această interacţiune este gecko.
12:56
We have one here and notice its position. It's holding on.
199
758000
7000
Avem unul aici, observaţi-i poziţia. Se ţine bine.
13:03
Now I'm going to challenge you. I'm going show you a video.
200
765000
3000
Vă voi lansa o provocare acum. Vă voi arăta un film.
13:06
One of the animals is going to be running on the level,
201
768000
2000
Unul din animale aleargă orizontal,
13:08
and the other one's going to be running up a wall. Which one's which?
202
770000
4000
iar celălalt se cațără pe un perete. Care e care?
13:12
They're going at a meter a second. How many think the one on the left
203
774000
5000
Aleargă cu un metru pe secundă. Câţi cred că cel din stânga
13:17
is running up the wall?
204
779000
2000
aleargă pe perete?
13:19
(Applause)
205
781000
4000
(Aplauze)
13:23
Okay. The point is it's really hard to tell, isn't it? It's incredible,
206
785000
5000
OK. Ideea e că e foarte greu să îţi dai seama, nu-i aşa? E incredibil,
13:28
we looked at students do this and they couldn't tell.
207
790000
2000
ne-am uitat la studenţi care făceau asta, şi nu îşi dădeau seama.
13:30
They can run up a wall at a meter a second, 15 steps per second,
208
792000
3000
Pot să se caţere pe perete cu un metru pe secundă, 15 paşi pe secundă.
13:33
and they look like they're running on the level. How do they do this?
209
795000
4000
şi arată ca şi când ar alerga orizontal. Cum fac asta?
13:37
It's just phenomenal. The one on the right was going up the hill.
210
799000
6000
E absolut fenomenal. Cel din dreapta se căţăra.
13:43
How do they do this? They have bizarre toes. They have toes
211
805000
4000
Cum fac asta -- au degete bizare -- degetele lor
13:47
that uncurl like party favors when you blow them out,
212
809000
4000
se des-răsucesc ca fluierele de hârtie când sufli în ele,
13:51
and then peel off the surface, like tape.
213
813000
3000
şi apoi se desprind de pe suprafaţă ca şi scotch-ul.
13:54
Like if we had a piece of tape now, we'd peel it this way.
214
816000
2000
Ca şi când am avea o bucată de scotch şi am desprinde-o aşa.
13:56
They do this with their toes. It's bizarre! This peeling inspired
215
818000
7000
Ei fac asta cu degetele. E bizar. Acest robot inspirat din dezlipire,
14:03
iRobot -- that we work with -- to build Mecho-Geckos.
216
825000
3000
iRobot, cu care lucrăm, pentru a construi Meco-Gecko.
14:06
Here's a legged version and a tractor version, or a bulldozer version.
217
828000
7000
Iată o variantă cu picioare şi o variantă tractor, sau buldozer.
14:13
Let's see some of the geckos move with some video,
218
835000
2000
Haideţi să vedem câţiva gecko mişcându-se în film,
14:15
and then I'll show you a little bit of a clip of the robots.
219
837000
3000
iar apoi vă voi arăta o mică parte din clipul cu roboţii.
14:18
Here's the gecko running up a vertical surface. There it goes,
220
840000
3000
Iată un gecko căţărându-se pe o suprafaţă verticală, uite-l,
14:21
in real time. There it goes again. Obviously, we have to slow this down a little bit.
221
843000
7000
în timp real, uite-l din nou. Evident că trebuie să încetinim asta un pic.
14:28
You can't use regular cameras.
222
850000
2000
Nu se pot folosi camere normale.
14:30
You have to take 1,000 pictures per second to see this.
223
852000
3000
Trebuie să faci 1000 de poze pe secundă ca să vezi asta.
14:33
And here's some video at 1,000 frames per second.
224
855000
3000
Şi iată un film cu 1000 de cadre pe secundă.
14:36
Now, I want you to look at the animal's back.
225
858000
2000
Vreau să vă uitaţi la spatele animalului.
14:38
Do you see how much it's bending like that? We can't figure that out --
226
860000
3000
Vedeţi cât de mult se îndoaie? Nu reuşim să înţelegem asta --
14:41
that's an unsolved mystery. We don't know how it works.
227
863000
3000
e un mister nerezolvat. Nu ştim cum funcţionează.
14:44
If you have a son or a daughter that wants to come to Berkeley,
228
866000
3000
Dacă aveţi o fiică sau un fiu care vrea să vină la Berkeley,
14:47
come to my lab and we'll figure this out. Okay, send them to Berkeley
229
869000
4000
să vină la laboratorul meu să înţelegm asta. OK, trimite-ţi-i la Berkeley
14:51
because that's the next thing I want to do. Here's the gecko mill.
230
873000
3000
pentru că acesta e următorul lucru pe care vreau să îl fac. Iată banda gecko.
14:54
(Laughter)
231
876000
1000
(Râsete)
14:55
It's a see-through treadmill with a see-through treadmill belt,
232
877000
3000
E o bandă de alergare transparentă
14:58
so we can watch the animal's feet, and videotape them
233
880000
3000
prin care putem să vedem picioarele animalului, şi să le filmăm
15:01
through the treadmill belt, to see how they move.
234
883000
3000
prin bandă, să vedem cum se mişcă.
15:04
Here's the animal that we have here, running on a vertical surface.
235
886000
4000
Iată animalul pe care îl avem, căţărându-se pe o suprafaţă verticală,
15:08
Pick a foot and try to watch a toe, and see if you can see what the animal's doing.
236
890000
6000
alegeţi un picior şi încercaţi să priviţi un deget, să vedeţi dacă puteţi vedea ce face animalul.
15:14
See it uncurl and then peel these toes.
237
896000
2000
Cum îl des-răsuceşte şi apoi îl dezlipeşte.
15:16
It can do this in 14 milliseconds. It's unbelievable.
238
898000
7000
Poate să facă asta în 14 milisecunde. E de necrezut.
15:23
Here are the robots that they inspire, the Mecho-Geckos from iRobot.
239
905000
4000
Iată-i pe roboţii inspiraţi din el, Meco-Geck de la iRobot.
15:27
First we'll see the animals toes peeling -- look at that.
240
909000
5000
La început vom vedea degetele animalului dezlipindu-se -- ia priviţi!
15:32
And here's the peeling action of the Mecho-Gecko.
241
914000
4000
Şi iată acţiunea de dezlipire a Meco-Gecko,
15:36
It uses a pressure-sensitive adhesive to do it.
242
918000
3000
foloseşte un adeziv sensibil la presiune.
15:39
Peeling in the animal. Peeling in the Mecho-Gecko --
243
921000
3000
Dezlipirea la animal, dezlipirea la Meco-Gecko,
15:42
that allows them climb autonomously. Can go on the flat surface,
244
924000
3000
care le permite să se caţere autonom, pot trece pe suprafaţa plată
15:45
transition to a wall, and then go onto a ceiling.
245
927000
3000
de tranziţie la un perete, iar apoi pe tavan.
15:48
There's the bulldozer version. Now, it doesn't use pressure-sensitive glue.
246
930000
6000
Iată varianta buldozer. Aceasta nu foloseşte lipici sensibil la presiune.
15:54
The animal does not use that.
247
936000
2000
Animalul nu foloseşte aşa ceva.
15:56
But that's what we're limited to, at the moment.
248
938000
2000
Dar la asta suntem limitaţi pentru moment.
15:58
What does the animal do? The animal has weird toes.
249
940000
5000
Ce face animalul? Animalul are degete ciudate,
16:03
And if you look at the toes, they have these little leaves there,
250
945000
4000
iar dacă te uiţi la ele vezi că au aceste mici frunze aici,
16:07
and if you blow them up and zoom in, you'll see
251
949000
2000
şi dacă le măreşti şi te apropii vei vedea
16:09
that's there's little striations in these leaves.
252
951000
3000
că există striaţii mici în aceste frunze.
16:12
And if you zoom in 270 times, you'll see it looks like a rug.
253
954000
7000
Iar dacă măreşti de 270 de ori, vei vedea că arată ca un covor.
16:19
And if you blow that up, and zoom in 900 times,
254
961000
3000
Dacă mai măreşti şi asta, până la de 900 de ori,
16:22
you see there are hairs there, tiny hairs. And if you look carefully,
255
964000
5000
vei vedea că sunt peri acolo, mici fire şi, dacă priveşti cu atenţie,
16:27
those tiny hairs have striations. And if you zoom in on those 30,000 times,
256
969000
6000
aceşti mici peri au striaţii. La o mărire de 30.000 de ori,
16:33
you'll see each hair has split ends.
257
975000
3000
vezi că fiecare fir are capetele despicate.
16:36
And if you blow those up, they have these little structures on the end.
258
978000
5000
Dacă le măreşti şi pe acestea, au aceste mici structuri la capăt.
16:41
The smallest branch of the hairs looks like spatulae,
259
983000
2000
Cea mai mică ramură a perilor arată ca o spatulă
16:43
and an animal like that has one billion of these nano-size split ends,
260
985000
7000
iar un animal ca acesta are 1 miliard de asemenea capete despicate nanometrice,
16:50
to get very close to the surface. In fact, there's the diameter of your hair --
261
992000
5000
pentru a se putea apropia cât mai mult de suprafaţă. De fapt, iată diamentrul părului vostru,
16:55
a gecko has two million of these, and each hair has 100 to 1,000 split ends.
262
997000
6000
un gecko are 2 milioane de-acestea, iar fiecare fir are între 100 şi 1000 de capete despicate.
17:01
Think of the contact of that that's possible.
263
1003000
3000
Gândiţi-vă ce posibilitate de contact are.
17:04
We were fortunate to work with another group
264
1006000
2000
Am fost norocoşi să lucrăm cu un alt grup
17:06
at Stanford that built us a special manned sensor,
265
1008000
2000
de la Stanford, care ne-a construit un senzor special
17:08
that we were able to measure the force of an individual hair.
266
1010000
3000
cu care am putut măsura forţa unui fir individual.
17:11
Here's an individual hair with a little split end there.
267
1013000
5000
Iată un singur fir cu un mic capăt despicat aici,
17:16
When we measured the forces, they were enormous.
268
1018000
2000
când am măsurat forţele, au fost enorme,
17:18
They were so large that a patch of hairs about this size --
269
1020000
3000
au fost atât de mari, încât cu un smoc de fire cam de dimensiunea aceasta,
17:21
the gecko's foot could support the weight of a small child,
270
1023000
4000
piciorul unui gecko ar putea să susţină greutatea unui copil mic --
17:25
about 40 pounds, easily. Now, how do they do it?
271
1027000
4000
cam 18 kg cu uşurinţă. Cum reuşesc asta?
17:29
We've recently discovered this. Do they do it by friction?
272
1031000
4000
Am descoperit de curând. E vorba de frecare?
17:33
No, force is too low. Do they do it by electrostatics?
273
1035000
3000
Nu, forţa e prea mică. Folosesc forţe electrostatice?
17:36
No, you can change the charge -- they still hold on.
274
1038000
2000
Nu, poţi schimba sarcina, iar ei se ţin agăţaţi în continuare.
17:38
Do they do it by interlocking? That's kind of a like a Velcro-like thing.
275
1040000
3000
O fac prin împletire? Cam cum sunt închizătorile cu scai.
17:41
No, you can put them on molecular smooth surfaces -- they don't do it.
276
1043000
3000
Nu, poţi să îi pui pe suprafeţe netede la nivel molecular -- nu asta fac.
17:44
How about suction? They stick on in a vacuum.
277
1046000
4000
Atunci prin aspiraţie? Se lipesc şi în vid.
17:48
How about wet adhesion? Or capillary adhesion?
278
1050000
3000
Adeziune umedă atunci? Sau adeziune capilară?
17:51
They don't have any glue, and they even stick under water just fine.
279
1053000
3000
Nu au nici un fel de lipici, şi se agaţă fără probleme chiar şi sub apă.
17:54
If you put their foot under water, they grab on.
280
1056000
2000
Dacă le pui piciorul sub apă, se prind.
17:56
How do they do it then? Believe it or not, they grab on
281
1058000
4000
Cum reuşesc atunci? Fie că vă vine să credeţi sau nu, se prind
18:00
by intermolecular forces, by Van der Waals forces.
282
1062000
4000
prin forţele intermoleculare, forţele van der Waals.
18:04
You know, you probably had this a long time ago in chemistry,
283
1066000
2000
Proabil aţi învăţat asta acum multă vreme la chimie,
18:06
where you had these two atoms, they're close together,
284
1068000
2000
când aveaţi aceşti doi atomi, care sunt apropiaţi,
18:08
and the electrons are moving around. That tiny force is sufficient
285
1070000
3000
şi electronii se mişcă în jurul lor. Această forţă micuţă e suficientă
18:11
to allow them to do that because it's added up so many times
286
1073000
3000
să le permită asta pentru că se multiplică de foarte multe ori
18:14
with these small structures.
287
1076000
3000
prin intermediul acestor structuri mici.
18:17
What we're doing is, we're taking that inspiration of the hairs,
288
1079000
5000
Ceea ce facem e să ne inspirăm din aceşti peri,
18:22
and with another colleague at Berkeley, we're manufacturing them.
289
1084000
5000
şi, cu un alt coleg de la Berkeley, îi fabricăm noi.
18:27
And just recently we've made a breakthrough, where we now believe
290
1089000
3000
De curând am făcut o descoperie care ne face să credem
18:30
we're going to be able to create the first synthetic, self-cleaning,
291
1092000
5000
că vom putea crea primul adeziv uscat, sintetic, care se curăţă
18:35
dry adhesive. Many companies are interested in this.
292
1097000
5000
de la sine. Multe companii sunt interesate de asta.
18:40
(Laughter)
293
1102000
3000
(Râsete)
18:43
We also presented to Nike even.
294
1105000
2000
Am prezentat asta până şi la Nike.
18:45
(Laughter)
295
1107000
3000
(Râsete)
18:48
(Applause)
296
1110000
6000
(Aplauze)
18:54
We'll see where this goes. We were so excited about this
297
1116000
3000
Vom vedea unde ajungem cu asta. Suntem foarte entuziasmaţi,
18:57
that we realized that that small-size scale --
298
1119000
3000
ne-am dat seama că la această scară foarte mică,
19:00
and where everything gets sticky, and gravity doesn't matter anymore --
299
1122000
3000
la care totul devine lipicios, iar gravitatea nu mai contează,
19:03
we needed to look at ants and their feet, because
300
1125000
3000
trebuia să ne uităm la furnici şi picioarele lor,
19:06
one of my other colleagues at Berkeley has built a six-millimeter silicone
301
1128000
5000
deoarece unul din ceilalţi colegi de la Berkely a construit un robot de silicon
19:11
robot with legs. But it gets stuck. It doesn't move very well.
302
1133000
3000
de şase milimetri, care are picioare. Dar se împotmoleşte. Nu se mişcă foarte bine.
19:14
But the ants do, and we'll figure out why, so that ultimately
303
1136000
3000
Dar furnicile se mişcă bine, şi ne vom da seama de ce, astfel încât într-un final
19:17
we'll make this move. And imagine: you're going to be able
304
1139000
3000
să îl putem face să se mişte. Şi, imaginaţi-vă, veţi putea
19:20
to have swarms of these six-millimeter robots available to run around.
305
1142000
5000
avea roiuri de asemenea roboţi de şase milimetri să alerge de colo-colo.
19:25
Where's this going? I think you can see it already.
306
1147000
3000
Unde se îndreaptă asta? Cred că puteţi vedea deja.
19:28
Clearly, the Internet is already having eyes and ears,
307
1150000
4000
E clar că internetul are deja ochi şi urechi,
19:32
you have web cams and so forth. But it's going to also have legs and hands.
308
1154000
4000
cu camerele web şi aşa mai departe. Dar va avea şi mâini şi picioare.
19:36
You're going to be able to do programmable
309
1158000
2000
Veţi putea face diverse lucrări
19:38
work through these kinds of robots, so that you can run,
310
1160000
4000
programabile prin intermediul acestor roboţi, ca să puteţi alerga,
19:42
fly and swim anywhere. We saw David Kelly is at the beginning of that with his fish.
311
1164000
9000
zbura şi înota oriunde. Am văzut că David Kelly e la începuturi cu peştele lui.
19:51
So, in conclusion, I think the message is clear.
312
1173000
2000
În concluzie, cred că mesajul este clar.
19:53
If you need a message, if nature's not enough, if you care about
313
1175000
4000
Dacă aveţi nevoie de un mesaj, dacă natura nu e suficientă, dacă vă pasă
19:57
search and rescue, or mine clearance, or medicine,
314
1179000
2000
de operaţiuni de găsire şi salvare, de degajarea minelor, sau medicină,
19:59
or the various things we're working on, we must preserve
315
1181000
4000
sau de multele lucruri la care lucrăm, atunci trebuie să conservăm
20:03
nature's designs, otherwise these secrets will be lost forever.
316
1185000
4000
designurile naturii, altfel aceste secrete se vor pierde pe vecie.
20:07
Thank you.
317
1189000
1000
Mulţumesc.
20:08
(Applause)
318
1190000
9000
(Aplauze)
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