TED2005
Robert Full: The sticky wonder of gecko feet
روبرت فل: عجائب القدم اللاصق للوزغة
Filmed:
Readability: 3.7
890,074 views
العالم البيولوجي روبرت فل يشاركنا فيلم بطيء العرض عن بعض المخلوقات الآسرة . ألق نظرة اقرب للأقدام الشوكية التي تسمح للصراصير بالقفز فوق الشبكة، وإلى أقدام السحالي المتناهية الصغر والمليئة بالشعيرات كيف تساعدها على الهرب إلى أعلى الجدران
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.
00:12
I want you to imagine that you're a student in my lab.
0
0
5000
أريدكم أن تتخيلوا أنكم طلاباً في مختبري.
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
5000
4000
والذي أريد منكم فعله هو صنع تصميم مستوحى من الحياة الطبيعية
00:21
And so here's the challenge:
2
9000
2000
وإليكم التحدي:
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
11000
6000
أريد منكم مساعدتي في صنع نموذج دينامكي، ثلاثي الأبعاد، ومحدود الإتصال
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
17000
4000
وترجمة ذلك هو، هل تستطيعون مساعدتي لبناء قدم ؟
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
21000
2000
إنه تحدي حقيقي، وأنا أريد مساعدتكم
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
6
23000
2000
بالطبع في التحدي، هناك جائزة
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
7
25000
7000
ليست كجائزة تيد، لكنها قمصان حصرية من مختبرنا
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
8
32000
6000
لذا رجاء ً أرسلوا لي أفكاركم حول كيف نصمم قدم ؟
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
38000
4000
الآن، إذا ً رغبنا بتصميم قدم، مالذي علينا فعله ؟
00:54
We have to first know what a foot is.
10
42000
3000
علينا أولاً معرفة ما هي القدم
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
45000
3000
إذا لجأنا للقاموس، فالتعريف سيكون " هي الطرف السفلي من الساق
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
48000
2000
الذي يتصل مباشرة بالأرض، سواء في الوقوف أو المشي"
01:02
That's the traditional definition.
13
50000
1000
ذاك هو التعريف التقليدي
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
14
51000
3000
لكن، إذا رغبت حقاً بعمل بحث، مالذي عليك فعله ؟
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
15
54000
3000
عليك أن تذهب للدراسات السابقة وتبحث عن المعنى المتعارف عليه للقدم
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
16
57000
2000
لذا تذهب للأدبيات . (ضحك)
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
17
60000
2000
ربما تكون هذه الأدبيات مألوفة لديك
01:14
The problem is, there are many, many feet.
18
62000
3000
المشكلة هي، هناك العديد والعديد من الأقدام
01:17
How do you do this?
19
65000
1000
فكيف تعمل هذا ؟
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
66000
5000
عليك أن تفحص كل الأقدام، ثم تستنج الأسس التي تعمل بها
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
71000
2000
وأرغب منكم مساعدتي بهذا الفحص في مقطع الفيديو هذا
01:25
As you see this clip, look for principles,
22
73000
3000
بينما تشاهدون هذا الكليب، ابحثوا عن الأسس
01:28
and also think about experiments that you might design
23
76000
3000
وفكروا ايضاً بالتجارب التي قد تصممونها
01:31
in order to understand how a foot works.
24
79000
4000
لكي تفهموا كيف تعمل القدم.
01:44
See any common themes? Principles?
25
92000
2000
هل ترون أي صفات مشتركة ؟ أو أسس ؟
01:46
What would you do?
26
94000
3000
مالذي قد تفعله ؟
01:59
What experiments would you run?
27
107000
2000
ما التجربة التي قد تقوم بها ؟
03:31
Wow. (Applause)
28
199000
6000
واو (تصفيق)
03:37
Our research on the biomechanics of animal locomotion
29
205000
3000
بحثنا حول الميكانيكا الحيوية لتحركات الحيوانات
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
30
208000
2000
قد سمح لنا بعمل مخطط لقدم
03:42
It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at,
31
210000
6000
إنه تصميم مستلهم من الطبيعة، لكنه ليس نسخة عن أي قدم شاهدتموها الآن
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
216000
4000
بل هو تركيب من أسرار أقدام عديدة
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
220000
3000
وقد اتضح لنا الآن أن الحيوانات تستطيع الذهاب لأي مكان
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
223000
2000
ويمكن أن نجدها على ركائز مختلفة كما رأيتم --
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
225000
4000
في إحتمال الإتصال، وفي حركة ذلك السطح
04:01
and the type of footholds that are present.
36
229000
3000
ونوع موطئ القدم التي تعرضها .
04:04
If you want to study how a foot works,
37
232000
2000
إذا أردتم دراسة كيفية عمل القدم
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
234000
4000
فسنقوم بمحاكاة تلك السطوح، أو محاكاة بقايا الانسجة
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
39
238000
5000
عندما نفعل ذلك، هنا تجربة جديدة قمنا بها
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
243000
2000
أتينا بحيوان وجعلناه يجري -- عنكبوت العشب هذا --
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
245000
3000
على سطح 99 في المئة من مساحته مزالة
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
248000
2000
لكنها ذلك لم يبطئ العنكبوت حتى
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
250000
3000
بل استمر يجري 300 ميل في الساعة بالمعدل الإنساني
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
44
253000
3000
والآن كيف يمكنها عمل ذلك ؟ حسناً، انظروا بتركيز أكثر
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
45
256000
6000
عندما بطأنا الفيديو 50 مرة، رأينا كيف أن السيقان تضرب وتحاكي
04:34
The leg is acting as a foot.
46
262000
2000
الساق تعمل كالقدم
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
47
264000
3000
وفي الحقيقة، الحيوان يتصل بأجزاء أخرى من ساقه
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
48
267000
3000
أكثر غالباً من التعريف التقليدي للقدم
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
49
270000
4000
القدم يتم توزيعها على طول الساق
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
274000
4000
تستطيع عمل تجربة أخرى بأخذ صرصور له قدم
04:50
and you can remove its foot.
51
278000
2000
وتقوم بإزالة قدمه
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
280000
4000
أمرر عليكم الآن بعض الصراصير، القوا نظرة على أقدامها
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
53
284000
4000
بلا قدم، انظروا ماذا تفعل، حتى إنها لم تبطئ تحركها
05:00
It can run the same speed without even that segment.
54
288000
3000
تستطيع الجري بذات السرعة بدون حتى ذلك الجزء
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
55
291000
3000
ليست مشكلة للصراصير، أقدامها تنمو مرة أخرى، في حال كنتم مهتمين
05:06
How do they do it?
56
294000
2000
كيف يفعلون هذا ؟
05:08
Look carefully: this is slowed down 100 times,
57
296000
3000
انظروا بتركيز، هذا الفيديو تم تخفيض سرعة 100 مرة
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
58
299000
3000
شاهدوا ماذا تعمل بالجزء المتبقي من الساق
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
59
302000
3000
الساق تعمل مرة أخرى وكأنها قدم بالنيابة
05:17
very effective.
60
305000
2000
فعالة جداً
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
307000
5000
والآن، السؤال الذي نطرحه هو، مامدى عمومية هذه القدم الموزعة ؟
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
والسلوك الآخر الذي سأريه لكم لهذا الحيوان أذهلنا في المرة الأولى التي شاهدنا فيها ذلك
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
321000
5000
أيها الصحفيون، هذا خارج التسجيل، إنه محظور--
05:38
Take a look at what that is!
64
326000
2000
ألقوا نظرة على ماهيته !
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
328000
7000
هذا أخطبوط ذو قدمين يبدو وكأنه جوزة هند
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
335000
4000
اكتشفه كريستيان هافرد
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
339000
3000
وتم تصويره هنا في مونيري في إستديوهات البحر
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
68
344000
5000
وقد قمنا أيضاً بوصف أنواع أخرى من الأخطبوط ذو القدمين
06:01
This one disguises itself as floating algae.
69
349000
3000
هذا هنا يشبه شكله الطحالب العائمة
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
يمشي على قدمين، ويحمل الأذرع الأخرى للأعلى في الهواء بحيث لا تبدوا مرئية
06:09
(Applause)
71
357000
1000
(تصفيق)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
358000
8000
وانظروا مالذي يفعله بقدمه ليتجاوز الأرض التي تمثل تحدي
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
366000
11000
إنه يستخدم قدمه الجميلة الموزعة ليمشي وكأن تلك العقبات ليست موجودة اصلاً.
06:29
truly extraordinary.
74
377000
2000
إستثنائي حقاً.
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
75
381000
4000
في عام 1951 رسم إيسكر هذه الصورة وقد ظن أنه يقوم بخلق حيوان خيالي.
06:38
But we know that art imitates life,
76
386000
2000
لكننا نعرف أن الفن محاكاة للحياة,
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
77
388000
3000
وقد تبين أنه حيوان من الطبيعة، قبل ثلاثة ملايين سنة، تطور الحيوان التالي
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
78
391000
2000
إنه حيوان شبيه بالجمبري يسمى الستوماتبود
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
79
393000
4000
وانظروا هنا كيف يتنقل على شواطئ الباهاما
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
397000
4000
في الحقيقة هي تتقلب، بل وتستطيع التقلب للأعلى بصعوبة
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
401000
8000
إنها القدم الموزعة النهائية؛ كل جسده في هذه الحالة يعمل كقدم
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
411000
5000
لذا، إذا أردنا أن نضيف لمخططنا أول وأهم ميزة
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
416000
2000
فنريد أن تكون ميزة القدم الموزعة
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
84
418000
3000
ليس فقط بالقدم التقليدية، بل ايضاً الساق
07:13
and even of the body.
85
421000
1000
بل وحتى الجسد
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
86
422000
4000
هل بإستطاعة هذا إلهامنا بتصميم لرواية عن الإنسان الآلي؟
07:18
We biologically inspired this robot, named RHex,
87
426000
3000
نحن بيولوجياً استوحينا هذا الإنسان الآلي، واسمه راكس،
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
88
429000
4000
قام ببنائه هؤلاء المهندسين الإستثنائيين خلال السنوات القليلة الماضية
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
89
433000
3000
قدم راكس بدأت حركتها بغاية البساطة
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
436000
5000
ثم مع مرور الوقت
07:33
Why is that? The video will show you.
91
441000
2000
لماذا ؟ في هذا الفيديو سترون ذلك
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
443000
7000
انظر أين الروبوت، والآن، تلامس قدمها لتتمكن من التعامل مع هذه الأرضية الصعبة
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
450000
6000
ماسترونه في الحقيقة هو إستخدامها للساق نصف الدائرة كقدم موزعة
07:48
Watch it go over this.
94
456000
2000
شاهدوه يتخطى هذه
07:50
You can see it here well on this debris.
95
458000
2000
تستطيعون رؤيته جيداً هنا فوق هذه الأنقاض
07:53
Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
96
461000
6000
استثنائي. بلا رؤية، السيطرة كلها وضعت داخل السيقان المنسجمة
07:59
Really simple, but beautiful.
97
467000
2000
بسيط جداً، لكن جميل.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
98
469000
3000
والآن، ربما تكونوا لاحظتم شيئاً آخر عن الحيوانات
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
472000
2000
عندما كانوا يجرون فوق الأرض الوعرة
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
474000
2000
ومساعدي سيقوم بمعاونتي هنا
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
476000
4000
عندما تلمس ساق الصرصور -- هل تستطيع أن تعطيه الميكرفون ؟
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
480000
3000
عندما تلمس ساق الصرصور، بماذا شعرت ؟
08:15
Did you notice something?
103
483000
2000
هل لاحظت شيئاً ؟
08:17
Boy: Spiny.
104
485000
1000
الطفل: شوكي.
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
486000
4000
روبرت فل: إنها شوكية، صحيح؟ شوكية بالفعل، أليس كذلك ؟ مؤلمة نوعاً ما
08:22
Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach.
106
490000
6000
ربما نستطيع إعطائه لمشرفنا ونرى إن كان شجاعاً بما يكفي ليلمس الصرصور
08:28
(Laughter)
107
496000
1000
(ضحك)
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
497000
1000
تشيرز أندرسون: هل لمسته ؟
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
498000
3000
روبرت: إذا إذا نظرتم بدقة إلى هذه، ماترونه هو أن لديهم أشواك
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
501000
3000
وحتى قبل الأسابيع القليلة الماضية، لم يعرف أحد ما وظيفتها.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
504000
3000
افترضوا أنها كانت للحماية وللهياكل الحسية
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
507000
4000
وقد وجدنا أنها لشيء آخر -- هنا جزء من ذلك العمود
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
511000
3000
إنها متجانسة ومرنة فمثلاً تجد أنها سهلة التهاوي بإتجاه واحد
08:46
to pull the leg out from debris,
114
514000
2000
لسحب الساق من الأنقاض
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
516000
6000
لكنها قوية في الإتجاه الآخر بحيث تلتقط الفوارق على السطح.
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
522000
3000
الآن السرطان لا تفوت موطئ الأقدام، لأنها تتحرك عادة على الرمال --
08:57
until they come to our lab.
117
525000
1000
حتى ياتون إلى مختبرنا.
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
527000
3000
وهناك لديهم مشكلة في التعمل مع هذا النوع من الشباك
09:02
because they don't have spines.
119
530000
2000
لأنه ليس لديهم أشواك.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
533000
3000
السرطانات لا شوك لديها، لذا نجد لديها مشكلة مع التضاريس الوعرة
09:08
But of course, we can deal with that
121
536000
3000
لكن بالطبع، نستطيع التعامل مع هذا،
09:11
because we can produce artificial spines.
122
539000
3000
لأننا نستطيع صنع شوك إصطناعي.
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
543000
3000
نستطيع صنع أشواك التي تلتقط أنقاض محاكاه
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
546000
3000
وجعلها قابلة للإزلة لنسحبها بسهولة
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
549000
3000
وقد فعلنا ذلك بوضعنا لهذه الأشواك الإصطناعية في السرطانات
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
552000
2000
كما ترون هنا، ثم بعد ذلك اختبرناهم.
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
554000
4000
هل نفهم حقاً أسس العرض تلك ؟ الجواب هو نعم !
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
558000
5000
تم إبطاء هذا 20 مرة، والسرطان مر الآن عبر تلك الأنقاض المحاكاة
09:35
(Laughter) (Applause)
129
563000
2000
(ضحك) (تصفيق)
09:37
A little better than nature.
130
565000
2000
أفضل بقليل من الطبيعة.
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
568000
3000
وبخصوص مخططنا، نحن بحاجة لإضافة عمود فقري مضبوط
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
571000
5000
والآن هل سيساعدنا هذا في التفكير بتصميم أكثر فعالية للربورتات المتسلقة ؟
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
576000
5000
حسناً، هاهو راكس-- إنه يعاني من متاعب على القضبان -- القضبان الملساء، كما ترون هنا.
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
581000
4000
فلماذا لا نضيف العمود الفقري إذاً ؟ أضاف زملائي هذا على يو بنسلفانيا.
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
585000
4000
وضع دان كوديتسشك بعض مسامير الحديد على الربورت -- فكرة بسيطة جداً --
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
589000
6000
وهاهو الربورت الآن، يعبر فوق هذا الصلب -- تلك القضبان . بلا مشاكل!
10:07
How does it do it?
137
595000
1000
كيف استطاع فعلها ؟
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
596000
2000
دعونا نبطئ العرض وسترون العمود الفقري وهو يعمل.
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
598000
3000
راقبوا الساق تقترب، وكلكم ترونها تقفز هناك
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
601000
3000
لم يستطع فعل هذا من قبل، كان سينزلق فقط ويعلق ثم ينقلب
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
604000
4000
شاهدوا مرة أخرى، تماماً هناك -- عمل ناجح
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
608000
3000
والآن فقط لأن لدينا قدم موزعة وعمود فقري
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
611000
2000
لا يعني أن بإستطاعتكم تسلق الأسطح العمودية.
10:26
This is really, really difficult.
144
614000
2000
هذا صعب جداً جداً.
10:28
But look at this animal do it!
145
616000
2000
لكن انظروا لهذا الحيوان وهو يفعلها !
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
من بين ما أمرره بينكم الآن، هناك واحدة تصعد السطح الرأسي والذي هو عبارة عن لوحة معدنية ملساء
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
624000
2000
إنه مذهل كيف تستطيع فعل ذلك بهذه السرعة --
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
626000
4000
لكن إذا أبطئتم الصورة، سوف ترون شيئاً إستثنائياً بالفعل.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
630000
4000
إنه سر. يتسلق الحيوان بفعالية بالإنزلاق والنظر --
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
634000
4000
والفعل، في الواقع، وبشكل رهيب، مع الإحترام للقافزين على السطح.
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
638000
3000
يبدوا، في الحقيقة، كمن يسبح على السطح.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
641000
4000
في الواقع، بإستطاعتنا تشبيه هذا السلوك أفضل كأنه السائل، إذا نظرتم إليه.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
645000
4000
إن القدم الموزعة، في الواقع، تعمل كالمجداف.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
649000
4000
والشيء نفسه ينطبق على هذه السحلية التي تجري على الرمال المائعة
11:05
Watch its feet.
155
653000
2000
شاهدوا أقدامها
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
655000
2000
في الواقع تمشي كالمجداف
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
657000
6000
على الرغم من تفاعلها مع سطح عادة ما اعتبرناه مادة صلبة.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
663000
5000
هذا لا يختلف مع ما اكتشفته طالبتي سابقاً والتي لم تتخرج
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
668000
4000
عندما اكتشفت كيف أن السحالي يمكن أن تجري على الماء.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
673000
5000
هل بإمكانكم إستخدام هذا للتفكير في ريبوت أفضل ؟
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
678000
3000
مارتن بويهلر فعل ذلك -- وهو الآن في بوسطن --
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
681000
5000
لقد أخذ هذه الفكرة وحول راكس إلى راكس المائي
11:38
So here's RHex with paddles,
163
686000
2000
لذا هاهو راكس مع مجاديف،
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
688000
5000
تحول الآن إلى روبوت سبّاح ومناور بشكل لا يصدق.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
694000
3000
وللأسطح الخشنة، تضيف الحيوانات المخالب.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
697000
1000
وربما تشعر بها إذا أمسكت به .
11:50
Did you touch it?
167
698000
1000
هل قمت بلمسه ؟
11:51
CA: I did.
168
699000
1000
نعم فعلت.
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
700000
2000
إنهم يفعلون ذلك جيداً, بتمسكهم بالأسطح بهذه المخالب
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
702000
6000
مارك كتكوسكي في جامعة ستانفورد، أحد المعاونين لديّ، وهو مهندس مذهل
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
708000
3000
وقد تطور هذه التقنية التي تدعى شكل ترسيب التصنيع،
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
711000
3000
حيث بإمكانه غرز المخالب داخل قدم إصطناعية
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
وهنا نسخة بسيطة لقدم الروبوت الجديد الذي سأريكم إياه بعد قليل.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
719000
3000
إذاً دعونا نضيف المخالب لمخططنا .
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
722000
3000
والآن، إذا نظرنا إلى الحيوانات، وليكون مناوراً حقاً على جميع الأسطح،
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
725000
2000
تستخدم الحيوانات آليات مهجنة
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
727000
4000
والتي تشمل المخالب، العمود الفقري، الشعر، وسادة، الغراء، الشعر الملتصق
12:23
and a whole bunch of other things.
178
731000
1000
ومجموعة كاملة من الأشياء الاخرى.
12:24
These are all from different insects.
179
732000
2000
كل هذه من حيوانات مختلفة.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
734000
2000
هناك نملة تزحف على السطح العمودي.
12:28
Let's look at that ant.
181
736000
1000
تعالوا نلقي نظرة على تلك النملة.
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
738000
5000
هذا قدم نملة. أترون الشعر والمخالب وهذا الشيء هنا.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
743000
2000
هذا عندما تكون قدم النملة في الهواء
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
745000
4000
شاهدوا ما يحصل عندما تدخل القدم إلى شطيرتك.
12:41
You see what happens?
185
749000
2000
أريتم ماذا يحدث ؟
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
751000
4000
تلك الوسادة خرجت. وهنا مكان الغراء
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
756000
3000
نرى هنا من تحت قدم نملة،
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
759000
6000
وعندما لا تنغرس المخالب، تخرج تلك الوسادة تلقائياً بدون أن تفعل النملة أي شيء
12:57
It just extrudes.
189
765000
1000
إنها تنقذف فقط.
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
كان صعباً علينا إلتقاط هذه الصورة -- أعتقد أنها صورة لقدم نملة على
13:03
So it's pretty tough to do.
191
771000
1000
من الصعب جداً القيام به
13:04
This is what it looks like close up --
192
772000
3000
هذه هنا كما يبدو صورة مقربة
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
775000
2000
هنا قدم النملة، وهنا الغراء.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
777000
4000
واكتشفنا أن هذا الغراء قد يكون خليط لمرحلتين مثيرة للإهتمام.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
781000
2000
وهو بالتأكيد يساعدها على التمسك؟
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
783000
4000
لذا لنلصق لمخططنا بعض الوسائد اللزجة.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
787000
4000
والآن ربما تفكرون أننا حصلنا على الإلهام للأسطح الملساء.
13:23
Now we have something better here.
198
791000
3000
والآن لدينا شيء أفضل هنا.
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
794000
3000
الوزغ (ابو بريص) مثال جيد جداً للتكنولوجيا النانونية في الطبيعة
13:29
These are its feet.
200
797000
2000
هذه أقدامها.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
799000
4000
إنها -- تبدو غريبة تقريباً. والسر الذي يبقون عليه،
13:35
involves their hairy toes.
202
803000
2000
ينطوي على أصابع اقدامهم المشعرة.
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
805000
4000
يستطيعون الجري على السطح في ظرف ثانية واحدة للمتر،
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
809000
3000
تتحرك 30 خطوة في تلك الثانية الواحدة -- لا تراهم إلا بصعوبة.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
812000
3000
إذا ابطأنا العرض، إنهم تعلق قدمها في ثمانية أجزاء من الثانية،
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
815000
3000
وتفصلها في 16 جزء من الثانية
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
818000
7000
وعندما تشاهدون كيف يفصلونها ، طريقة شاذة
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
825000
5000
يقشرون أقدامهم عن السطح كأنك تقشر قطعة شريط لاصق
14:02
Very strange. How do they stick?
209
830000
3000
غريب جداً. كيف تلتصق ؟
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
833000
3000
إذا نظرتم إلى أقدامهم، لديهم هياكل كأوراق الشجر تسمى لينالا
14:08
with millions of hairs.
211
836000
1000
مع ملايين الشعيرات.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
837000
3000
وكل شعرة لديها اسوأ حالة من النهايات المنقسمة الممكنة.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
840000
3000
لديها من مئة إلى ألف نهاية منقسمة،
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
843000
3000
وهذا هو السر، لأنها تسمح بإتصال عميق.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
846000
4000
الوزغ (ابو بريص) لديه بليون من النهايات المقسمة بحجم 200 نانومتر
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
وهي لا تلصق بالغراء، ولا تعمل كالفليكرو، ولا بالشفط .
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
855000
4000
اكتشفنا أنها تعمل بقوة الجزيئات وحدها.
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
859000
4000
إذن لمخططنا، نضيف بعض الشعر.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
863000
3000
وقد كان هذا مصدر إلهام لتصميم أول لاصق تنظيف ذاتي جاف
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
866000
2000
وقد اصدرنا براءة الإختراع، ونحن سعداء بذلك.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
868000
3000
وهنا النسخة المبسطة في الطبيعة،
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
871000
3000
وهذه هنا محاولة معاوني رون فيرنق
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
874000
5000
بنسخة مصنعة من هذا اللاصق الجاف المصنوع من البولي يوريثين.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
879000
3000
وهذه هنا المحاولة الأولى لجعلها تعمل
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
882000
3000
هناك إهتمام كبير بهذا في العديد من المجالات المختلفة؟
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
885000
3000
تستطيعون التفكير بآلاف الإحتمالات لإستخدامها، أنا متأكد من هذا.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
888000
5000
العديد من الناس فعلوا، ونحن متحمسون جداً لتحقيق هذا كمنتج.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
893000
2000
وقد تخيلنا منتجات، إليكم هذا كمثال:
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
896000
5000
تخيلنا ضماد لاصق للجروح مستوحى من الطبيعة، من المكان الذي أزلنا منه الغراء عن ذاك اللصق.
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
901000
2000
أخذنا بعض الشعيرات من وزعة (ابو بريص)
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
903000
4000
ووضعنا ثلاثة صفوف منها هنا، ثم صنعنا لصق الجروح هذا.
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
907000
2000
هذا متطوع لم يتخرج بعد --
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
909000
3000
لدينا 30,000 طالب غير متخرج لذا بإمكاننا إختيار أحدهم.
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
912000
2000
في الواقع هذه فقط علامة بالقلم الأحمر
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
914000
2000
لكنها صنعت لصق جروح لايصدق.
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
916000
8000
إنها هوائية، يمكن إنتزاعها بسهولة ،لا تسبب أي تهيج، وتعمل تحت الماء.
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
924000
5000
أعتقد أنه هذا مثال مذهل كيف أن البحوث المبنية على الفضول --
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
929000
2000
نحن فقط تسائلنا كيف يتسلقون، شيء ما --
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
931000
3000
قد يقودك إلى أشياء لا يمكنك ابداً تخيلها.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
934000
4000
إنه فقط مثال على لماذا نحتاج أن ندعم البحوث المبنية على الفضول.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
938000
3000
ها نحن ذا، ننزع لاصق الجروح.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
941000
4000
إذاً لقد أعدنا الآن تعريف القدم.
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
945000
2000
السؤال هو، هل نستطيع إستخدام هذه الأسرار،
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
947000
3000
لإلهامنا تصميماً لقدم أفضل، أفضل من التي رأيناها في الطبيعة ؟
16:02
Here's the new project:
245
950000
2000
إليكم هذا المشروع الجديد:
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
952000
6000
نحاول صنع أول روبوت للبحث والإنقاذ والتسلق -- بلا شفط أو مغناطيس --
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
958000
3000
تلك تستطيع التحرك فقط على أنواع محدودة من الأسطح.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
961000
5000
أسميت الروبوت الجديد رايز، إختصار لـ "روبوت في البيئة المتسلقة" -- هذه بيئة التسلق
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
966000
4000
ولدينا فريق مذهل من البيولوجيين والمهندسين يصنعون هذا الروبوت
16:22
And here is RiSE.
250
970000
2000
وها هو رايز
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
974000
3000
له ستة سيقان وذيل. هاهو هنا على السياج والشجرة
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
977000
4000
وهذه هي خطوة رايز الأولى على منحدر
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
981000
3000
الصوت عندك ؟ تستطيع سماعه.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
984000
6000
وها هو هنا قادم إليكم، بخطوته الأولى على حائط.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
990000
5000
وهو الآن يستخدم أبسط أقدامه هنا، لذا هذا يعتبر جديد جداً.
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
995000
3000
لكننا نعتقد أننا حصلنا على الدينامك من الروبوت.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
999000
2000
رغم ذلك اتخذ مارك كتكوسكي خطوة إلى الأمام
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1001000
5000
هو أحد القادرين على بناء هذه الأقدام والأصابع المصنعة وذات الشكل المترسب.
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1006000
4000
الخطوة التالية هي صنع أصابع متوافقة،
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1010000
2000
ومحاولة إضافة المخالب والأشواك ووضعها من أجل مواد لاصقة جافة.
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1012000
3000
إذن الفكرة هي أن نحصل أولاً على الأصابع والقدم،
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1015000
3000
محاولة لجعله يتسلق، وتركيبه في نهاية المطاف على الروبوت.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1018000
2000
وهذا ما فعله بالضبط .
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1020000
5000
في الواقع، هو بنى قدماً متسلقة مستلهمة فكرتها من الطبيعة.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1025000
4000
وهاهو كتكوسكي مع تصميم طلابه المدهش.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1029000
6000
إذن هذه أصابع متجانسة -- هناك ستة منها،
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1035000
9000
واستخدموا الآليات التي تحدثت عنها للتو حول التجميع لمخططنا
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1044000
2000
ولم يستخدم بها أي أي غراء، أو أي شفط،
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1046000
3000
وحتماً سوف تكون، عندما نربطها إلى الروبوت --
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
270
1049000
3000
كبيولوجيا ملهمة من الحيوانات --
17:44
hopefully be able to climb any kind of a surface.
271
1052000
5000
نأمل أن تقدر على تسلق أي نوع من الأسطح.
17:49
Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
272
1057000
5000
هنا كما ترون، التالي، صاعداً جانب مبنى في ستانفورد
17:54
It's sped up -- again, it's a foot climbing.
273
1062000
3000
إنها تسرع -- ومرة اخرى، إنها قدم متسلقة
17:57
It's not the whole robot yet, we're working on it --
274
1065000
2000
وليست روبوت متكامل بعد، لازالنا نعمل عليه --
17:59
now you can see how it's attaching.
275
1067000
1000
والآن تستطيعون رؤية كيف تستطيع الإلتصاق.
18:00
These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
276
1068000
6000
هذه الهياكل المتجانسة تسمح للأشواك، ومنصات الإحتكاك، وأخيراً الشعر اللاصق
18:06
to grab onto very challenging, difficult surfaces.
277
1074000
3000
بالتمسك على أسطح صعبة جداً وتشكل تحدي.
18:09
And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
278
1077000
4000
إذن لقد كانوا قادرين على صنع هذا الشي -- هذه الآن مسرعة 20 مرة --
18:13
can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
279
1081000
4000
هل بإمكانكم التخيل أنها تحاول الصعود لإنقاذ شخصاً ما في الطابق الأعلى ؟ حسناً ؟
18:17
You can visualize this now; it's not impossible.
280
1085000
2000
بإمكانكم تصور هذا الآن، إنه ليس مستحيل.
18:19
It's a very challenging task. But more to come later.
281
1087000
4000
إنها مهمة فيها كثير من التحديات. لكن المزيد منها سيأتي لاحقاً.
18:23
To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
282
1091000
4000
لنختم: قمنا بأخذ أسرار التصميم من الطبيعة عندما بحثنا حول كيفية بناء الأقدام.
18:27
We've learned we should distribute control to smart parts.
283
1095000
3000
وتعلمنا أننا يجب أن نوزع السيطرة إلى أجزاء ذكية.
18:30
Don't put it all in the brain,
284
1098000
1000
لا تجعل كل السيطرة في الدماغ.
18:31
but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
285
1099000
4000
لكن اجعل بعضها في الأقدام المتجانسة، السيقان، وحتى الجسم.
18:35
That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
286
1103000
3000
تلك الطبيعة تستخدم حلولاً عديدة، وليس حلاً واحداً فقط، لهذه المشاكل,
18:38
and they're integrated and beautifully robust.
287
1106000
3000
وهي متكاملة، وقوية بشكل جميل.
18:41
And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,
288
1109000
8000
وثالثاً، نحن نعتقد بشدة أننا لا نرغب بتقليد الطبيعة ولكن بدلاً من ذلك أن نستلهم من علم الأحياء،
18:49
and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
289
1117000
4000
واستخدام تلك المبادئ مع أفضل الحلول الهندسية الموجودة هناك
18:53
to make -- potentially -- something better than nature.
290
1121000
3000
لنصنع -- محتمل -- شيئاً أفضل من الطبيعة.
18:57
So there's a clear message:
291
1125000
2000
إذاً هناك رسالة واضحة:
18:59
whether you care about a fundamental, basic research
292
1127000
3000
سواء كنت مهتماً بالأساسيات، بحوث أساسية
19:02
of really interesting, bizarre, wonderful animals,
293
1130000
3000
عن حيوانات رائعة وغريبة ومثيرة للإهتمام،
19:05
or you want to build a search-and-rescue robot
294
1133000
1000
أو كنت ترغب في بناء روبوت البحث والإنقاذ
19:06
that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
295
1134000
3000
الذي يستطيع مساعدتك في زلزال ما، أو ينقذ شخصاً ما من حريق،
19:09
or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
296
1137000
5000
أو كنت مهتماً بالطب، فإنه يجب علينا المحافظة على التصاميم الطبيعية.
19:14
Otherwise these secrets will be lost forever.
297
1142000
3000
وإلا فإن هذه الأسرار سوف تضيع للأبد.
19:17
Thank you.
298
1145000
1000
شكراً لكم.
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