Auke Ijspeert: A robot that runs and swims like a salamander
أوك إيسبرت: روبوت يمكنه الجري والسباحة كالسمندل
Auke Ijspeert works at the intersection of robotics, biology and computational neuroscience. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
to closely mimic a salamander species
why did we design this robot?
لماذا صممنا هذا الروبوت؟
as a scientific tool for neuroscience.
ليكون أداة تُستخدم في علم الأعصاب.
together with neurobiologists
علماء الأعصاب
controls locomotion.
by animal locomotion.
or a cat running or jumping around,
a very, very complex control problem.
يحل أكثر مشاكل التحكم تعقيدًا.
more or less 200 muscles perfectly,
we fall over or we do bad locomotion.
على الأرض أو تكون حركتنا سيئة.
how this works.
behind animal locomotion.
already simplify locomotion in animals.
الحركة في الحيوانات.
a sensorimotor coordination loop
حلقة التنسيق الحسية
and mechanical activity.
والنشاط الميكانيكي.
are central pattern generators.
in the spinal cord of vertebrate animals
الشوكي في الحيوانات الفقارية
rhythmic patterns of activity
only very simple input signals.
from higher parts of the brain,
من الأجزاء العليا للدماغ
the cerebellum, the basal ganglia,
و المخيخ والعقدة القاعدية
of the spinal cord
just a low-level component,
عنصر منخفض المستوى وهو
of the locomotion problem.
من مشكلة الحركة.
that you can cut the head off a chicken,
تعرف حقيقة أنك إذا قطعت رأس دجاجة،
spinal cord and body,
الحبل الشوكي والجسم،
is very complex,
is very difficult.
الحبل الشوكي صعب جدا.
in the motor cortex
الدماغية المحركة أسهل بكثير
because it's protected by the vertebrae.
لأنه محمي بالفقرات.
ذلك صعب جدا.
is really due to a very complex
تفاعل ديناميكي معقد جدا
between these four components.
بين تلك العناصر الأربعة.
what's the role of each over time.
أي دور يلعبه كل منها.
and mathematical models
بلوروبوت و النماذج الرياضية
of research in robotics
في البحث في الروبوتات
take inspiration from animals
or search and rescue robots
أو روبوتات البحث والإنقاذ
is to take inspiration from animals
نستلهم من الحيوانات
complex terrain --
تضاريس صعبة --
still have difficulties
can do a much better job.
scientific tool as well.
أداة علمية رائعة أيضا.
where robots are used,
التي تُستخدم فيها الروبوتات
for biomechanics or for hydrodynamics.
أو الميكانيكا الحيوية أو الهيدروديناميك.
the purpose of Pleurobot.
is to collaborate with neurobiologists
التعاون مع علماء الأعصاب
a neurobiologist in Bordeaux in France,
عالم أعصاب في بوردكس في فرنسا،
and validate them on robots.
ونطبقها على الروبوتات.
بالحيوانات البسيطة
very primitive fish,
go toward more complex locomotion,
an interesting tool
أداة مثيرة للاهتمام
is a kind of dream becoming true.
هو حلم تحول إلى واقع بالنسبة لي.
I was already working on a computer
كنت فد بدأت بالعمل
and salamander locomotion
والسلمندر على حاسوب
were just approximations.
كانت فقط تقريبية.
or with mud or with complex ground,
أو مع الطين أو بيئة معقدة أكثر،
properly on a computer.
بطريقة صحيحة على حاسوب.
and real physics?
وطبيعة حقيقية؟
one of my favorites is the salamander.
المفضل بالنسبة لي هو السمندل.
and it's because as an amphibian,
لأنه حيوان برمائي،
from an evolutionary point of view.
من نظرة تطورية.
between swimming,
بين السباحة،
أو السمك،
as you see in mammals, in cats and humans.
كما ترون ذلك في الثدييات
terrestrial vertebrate,
الأولية البرية،
حية،
an anguilliform swimming gait,
مشية السباحة الحلزونية،
of muscle activity from head to tail.
نشاطهم العضلي من الرأس إلى الذيل.
the salamander on the ground,
a walking trot gait.
مشية الهرولة.
periodic activation of the limbs
من الحركة الدورية للأطراف
undulation of the body,
that you are seeing here on Pleurobot.
هنا على بلوروبت.
and fascinating in fact
ومدهش حقا،
just by the spinal cord and the body.
من خلال النخاع الشوكي والجسد.
a decerebrated salamander --
وظيفة الدماغ --
but you remove the head --
نزع الرأس--
stimulate the spinal cord,
كهربائيا،
this will induce a walking-like gait.
هذا سيولد مشية تشبه المشية العادية.
the gait accelerates.
المشية.
the animal switches to swimming.
إلى وضعية السباحة.
دواسة البنزين
to your spinal cord,
between two very different gaits.
مختلفين من المشية.
has been observed in cats.
نفس الشيء بالنسبة للقطط.
لقطّ،
walk, trot and gallop.
والهرولة والركض.
switch between walking,
أن يُغيّر الطير
at high-level stimulation.
مستوى عال من التخفيض.
locomotion controller.
في الحركة.
in more detail,
بشكل مفصل أكثر،
to a very nice X-ray video machine
آلة للفيديو بالأشعة السينية
in Jena University in Germany.
في جامعة جينا في ألمانيا.
you really have an amazing machine
مذهلة
in great detail.
بكلّ التفاصيل.
which bones are important for us
بالنسبة لنا
a whole database of motions,
الحركات،
of motor behaviors
للحركات
was to replicate that in our robot.
لتشخيص هذا في روبوتنا.
to find out the right structure,
لإيجاد الهيكل الصحيح،
how to connect them together,
وكيفية ربطها معا،
these motions as well as possible.
قدر الإمكان.
it is to the real animal.
الحيوان الحقيقي.
is almost a direct comparison
مقارنة مباشرة
of the real animal and the Pleurobot.
والبلوروبوت.
almost a one-to-one exact replay
you see it even better.
يمكنك رؤية ذلك بطريقة أفضل.
that we put all over the robot --
نغطي بها الروبوت--
and start replaying the swimming gaits.
والبدء في المشي.
because this is difficult to do.
يصعب القيام به.
than a small animal,
حيوان صغير،
dynamic scaling of the frequencies
التدريج الديناميكي للترددات
the same interaction physics.
الفيزيائي.
we have a very close match,
لدينا تقريبا نفس النموذج،
with Jean-Marie Cabelguen
جون ماري كابلجون
الحبل الشوكي.
is that the salamander
to the one we find in the lamprey,
عند الانقليس،
للسمكة،
have been added to control the limbs,
للتحكم في الأطراف
these neural oscillators are
هذه المذبذبات العصبية
a mathematical model
صنع نموذج رياضي
between the two very different gaits.
نوعين مختلفين من المشيات.
is a previous version of Pleurobot
سابقة لبلوروبوت
by our spinal cord model
نموذجنا للنخاع الشوكي
through a remote control
من خلال أداة التحكم
it normally should receive
استقبالها
by playing with these signals,
اللعب بهذه الإشارات،
speed, heading and type of gait.
ونوع المشية بشكل كلي.
we have the walking gait,
منخفض، نتحصل على المشي،
إذا قمنا بالكثير من التحفيز،
to the swimming gait.
إلى السباحة.
do turning very nicely
الاتجاه بكل سهولة وروعة
of the spinal cord than the other.
من النخاع الشوكي.
قامت الطبيعة
to the spinal cord
المسؤولية الكبيرة
doesn't need to worry about every muscle.
الدماغ إلى القلق على كل عضلة.
about this high-level modulation,
الصعبة،
to coordinate all the muscles.
في التنسيق بين جميع العضلات.
and the importance of biomechanics.
وأهمية الميكانيكا الحيوية.
للقطط،
the morphology helps locomotion.
الشكل على الحركة.
criteria in the properties,
للخاصيات،
like a pantograph-like structure.
and the lower segments always parallel.
والسفلي دائما متوازين.
that kind of coordinates a bit
يُنسّق نوعا ما
is that they are very lightweight.
أنها خفيفة الوزن.
because then the limbs have low inertia
لأن الأطراف لها قصور ذاتي ضئيل
very elastic behavior of the cat limb,
السلوك المرن جدا لأطراف القط،
who does his PhD on this robot,
خاصته حول هذا الروبوت،
as a scientific tool
كأداة علمية
of the legs of the cat.
لأطراف القط.
very lightweight,
وخفيفة الوزن،
and it will not break.
ولن يتم كسرها.
is also very important.
مهمة جدا.
of the leg as pantograph.
للساق كبنتوغراف.
is that this quite dynamic gait
هو هذه المشية الديناميكية
no complex feedback loops.
ولا ردود فعل معقدة للوثبات.
already stabilized this quite rapid gait,
ثبتوا هذه المشية السريعة جدا،
already basically simplify locomotion.
هم من يستطيعون تلخيص الحركة.
disturb a bit locomotion,
الحركة،
where we have the robot go down a step,
حيث ينبغي على الروبوت أن ينخفض،
to immediately fall over,
السقوط الفوري للروبوت،
no fast feedback loop.
وردود الفعل السريعة.
stabilized the gait,
بتثبيت الحركة فقط،
and if you have obstacles,
ومع وجود عديد العقبات،
and reflexes and everything.
وردود الفعل وكل شيء.
is that just for small perturbation,
a very important message
مهمة للغاية
to neuroscience,
إلى علم الأعصاب
the body already helps locomotion.
الجسم المساعد على الحركة.
to human locomotion?
بالحركة الإنسانية؟
than cat and salamander locomotion,
من حركة القطط والسمندل،
of humans is very similar
الإنساني مشابه
for locomotion in humans.
للحركة عند الإنسان.
of the spinal cord,
في مستوى النخاع الشوكي،
paraplegic or tetraplegic.
أو شلل كلّي.
loses this communication
التواصل
this descending modulation
للحركة
that communication
in the world that do exactly that,
في العالم تقوم بالمثل،
and Silvestro Micera,
وسيلفسترو ميسارا،
it's very important to understand
من المهم أن تفهم
communicates with the spinal cord.
والنخاع الشوكي.
and models that I've presented today
التي قدمتها اليوم
in your lab other robots
في مختبرك روبوتات أخرى
في مكان ملوث
like a side project,
كمشروع ثانوي،
على مستوى أنفه.
to do search and rescue inspection,
بالبحوث والإنقاذ،
if you have a difficult situation
إذا واجهت وضعية صعبة
or a building that is flooded,
أو مبنى غمرته الفيضانات،
for a rescue team or even rescue dogs,
لفريق الإنقاذ أو حتى كلاب الإنقاذ،
that can crawl around, swim, walk,
الزحف والسباحة والمشي،
to do inspection and identify survivors
وتعقّب الناجين
a communication link with the survivor.
مع الناجين.
don't get scared by the shape of this.
أن لا يخاف الناجون من شكله
change the appearance quite a bit,
أن نُغيّر المظهر قليلا
might die of a heart attack
بسكتة قلبية
that this would feed on you.
من قبل هذا الروبوت.
and it making it more robust,
وجعله أكثر قوة،
a good tool out of it.
جيدة منه.
Thank you and your team.
شكرا لكم ولفريقكم.
ABOUT THE SPEAKER
Auke Ijspeert - RoboticistAuke Ijspeert works at the intersection of robotics, biology and computational neuroscience.
Why you should listen
Auke Ijspeert is a professor at the EPFL (the Swiss Federal Institute of Technology at Lausanne), and head of the Biorobotics Laboratory (BioRob). He has a BSc/MSc in Physics from the EPFL and a PhD in artificial intelligence from the University of Edinburgh, with John Hallam and David Willshaw as advisors. He carried out postdocs at IDSIA and EPFL with Jean-Daniel Nicoud and Luca Gambardella, and at the University of Southern California, with Michael Arbib and Stefan Schaal.
Ijspeert is interested in using numerical simulations and robots to get a better understanding of animal locomotion and movement control, and in using inspiration from biology to design novel types of robots and locomotion controllers.
Auke Ijspeert | Speaker | TED.com