TED2009
Robert Full: Learning from the gecko's tail
رابرت فول: الهام گرفتن از دم مارمولک
Filmed:
Readability: 3.7
722,710 views
رابرت فول بیولوژیست بر روی توانایی های بی نظیر مارمولک ها مانند پا های فوق العاده چسبناکش و توانایی خارق العاده ی بالا رفتن از سطوحش تحقیق می کند. اما فیلمی که با دوربین های پر سرعت گرفته شده است، نشان می دهد که دم مارمولک شاید شگفت انگیز ترین توانایی آن باشد.
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.
00:18
Let me share with you today an original discovery.
0
0
5000
اجازه بدهید امروز یک کشف اصیل را با شما در میان بگذارم.
00:23
But I want to tell it to you the way it really happened --
1
5000
3000
اما می خواهم آن را همان طور که اتفاق افتاد برای شما نقل کنم --
00:26
not the way I present it in a scientific meeting,
2
8000
2000
و نه به صورتی که آن را در یک جلسه ی علمی ارائه می کنم،
00:28
or the way you'd read it in a scientific paper.
3
10000
3000
یا به صورتی که آن را در یک مقاله ی علمی می خوانید.
00:31
It's a story about beyond biomimetics,
4
13000
3000
این کار من چیزی فرا تر از تقلید مکانیکی حرکات حیوانات است،
00:34
to something I'm calling biomutualism.
5
16000
3000
بلکه چیزی است که من به آن شبیه سازی مکانیکی موجودات زنده می گویم.
00:37
I define that as an association between biology and another discipline,
6
19000
3000
من آن را به عنوان ارتباط میان زیست شناسی و یک اصل دیگر تعریف کردم،
00:40
where each discipline reciprocally advances the other,
7
22000
4000
که هر کدام از این اصول به طور متقابل باعث پیشرفت دیگری می شوند،
00:44
but where the collective discoveries that emerge are beyond any single field.
8
26000
4000
اما جایی که اکتشافات از محدوده ی هر زمینه ای از دانش فراتر می روند.
00:48
Now, in terms of biomimetics,
9
30000
2000
از دیدگاه تقلید مکانیکی حرکات حیوانات،
00:50
as human technologies take on more of the characteristics of nature,
10
32000
3000
هر قدر که تکنولوژی های بشر خواص بیشتری از طبیعت را می آموزد،
00:53
nature becomes a much more useful teacher.
11
35000
3000
طبیعت استاد مفید تری برای او می شود.
00:56
Engineering can be inspired by biology
12
38000
2000
مهندسی با استفاده از برخی اصول و مقایسه های زیست شناسی،
00:58
by using its principles and analogies when they're advantageous,
13
40000
3000
می تواند از آن الهام های سودمندی بگیرد،
01:01
but then integrating that with the best human engineering,
14
43000
3000
اما با ترکیب آن با دانش برجسته ترین مهندسان،
01:04
ultimately to make something actually better than nature.
15
46000
5000
نهایتاً چیزی به دست می آید که از طبیعت به مراتب بهتر است.
01:09
Now, being a biologist, I was very curious about this.
16
51000
3000
من، به عنوان یک زیست شناس، در مورد موضوعی بسیار کنجکاو بودم.
01:12
These are gecko toes.
17
54000
2000
آن موضوع انگشتان مارمولک ها بود.
01:14
And we wondered how they use these bizarre toes
18
56000
2000
ما می خواستیم بدانیم آن ها چگونه از این انگشتان عجیب و غریب استفاده می کنند
01:16
to climb up a wall so quickly.
19
58000
2000
تا از یک دیوار این قدر سریع بالا بروند.
01:18
We discovered it. And what we found was
20
60000
3000
و بالأخره فهمیدیم.
01:21
that they have leaf-like structures on their toes,
21
63000
2000
ما فهمیدیم که آن ها در انگشتان خود، ساختار های برگی شکلی دارند،
01:23
with millions of tiny hairs that look like a rug,
22
65000
3000
که مثل فرش میلیون ها موی کوچک روی آن وجود دارد،
01:26
and each of those hairs has the worst case of split-ends possible:
23
68000
3000
و هر کدام از آن مو ها به چندین شاخه ی دیگر منتهی می شوند:
01:29
about 100 to 1000 split ends that are nano-size.
24
71000
4000
هر کدام 100 تا 1000 شعبه دارند که در ابعاد نانومتری هستند.
01:33
And the individual has 2 billion of these nano-size split ends.
25
75000
4000
و هر کدام از آن ها به 2 میلیارد موی نانومتری منتهی می شوند.
01:37
They don't stick by Velcro or suction or glue.
26
79000
2000
آن ها به صورت چسبی (قلاب و حلقه) یا مکشی یا حاوی چسب نیستند.
01:39
They actually stick by intermolecular forces alone,
27
81000
3000
آن ها تنها توسط نیرو های بین ملکولی به دیوار می چسبند،
01:42
van der Waals forces.
28
84000
2000
نیرو های واندروالسی.
01:44
And I'm really pleased to report to you today
29
86000
2000
و من مفتخرم که امروز به شما اعلام کنم
01:46
that the first synthetic self-cleaning, dry adhesive has been made.
30
88000
5000
اولین چسب خشک غیر قابل آلودگی شبیه سازی شده ساخته شده است.
01:51
From the simplest version in nature, one branch,
31
93000
3000
از روی ساده ترین نمونه ی آن در طبیعت، و تنها از روی یک نمونه،
01:54
my engineering collaborator, Ron Fearing, at Berkeley,
32
96000
3000
همکار مهندسی من، رون فیرینگ، از دانشگاه برکلی،
01:57
had made the first synthetic version.
33
99000
3000
اولین نمونه ی شبیه سازی شده ی آن را ساخته بود.
02:00
And so has my other incredible collaborator,
34
102000
2000
و همکار بی نظیر دیگر من،
02:02
Mark Cutkosky, at Stanford --
35
104000
2000
مارک کاتکوسکی، از دانشگاه استنفورد --
02:04
he made much larger hairs than the gecko,
36
106000
2000
او مو هایی طراحی کرد که خیلی بزرگ تر از مو های پا های مارمولک بودند،
02:06
but used the same general principles.
37
108000
3000
اما طبق همان ساختار و اصول بودند.
02:09
And here is its first test.
38
111000
2000
و این اولین آزمایش او بود.
02:11
(Laughter)
39
113000
1000
(خنده ی حاضرین)
02:12
That's Kellar Autumn, my former Ph.D. student,
40
114000
2000
او کلار آتِمن است، دانشجوی دکترای سابق من،
02:14
professor now at Lewis and Clark,
41
116000
2000
که الآن در دانشگاه لوئیس و کلارک تدریس می کند،
02:16
literally giving his first-born child up for this test.
42
118000
4000
می توان گفت که فرزند بزرگترش را در راه این آزمایش گذاشت.
02:20
(Laughter)
43
122000
1000
(خنده ی حاضرین)
02:21
More recently, this happened.
44
123000
2000
آین آزمایش، اخیراً انجام شد.
02:23
Man: This the first time someone has actually climbed with it.
45
125000
3000
مرد: این اولین باری است که کسی با این وسیله از دیوار بالا می رود.
02:26
Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber,
46
128000
2000
راوی: لین ورینسکی، یک صخره نورد حرفه ای،
02:28
who appeared to be brimming with confidence.
47
130000
2000
که سرشار از اعتماد به نفس است.
02:30
Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.
48
132000
3000
لین ورینسکی: صادقانه بگویم، این کار کاملاً بی خطر است. کاملاً ایمن است.
02:33
Man: How do you know?
49
135000
2000
مرد: از کجا می دانی؟
02:35
Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)
50
137000
2000
لین ورینسکی: چون بیمه شده ام. (خنده ی حاضرین)
02:37
Narrator: With a mattress below and attached to a safety rope,
51
139000
2000
راوی: در پایین او یک تشک مرتجع قرار دادیم و به او یک طناب ایمنی وصل کردیم،
02:39
Lynn began her 60-foot ascent.
52
141000
3000
و لین صعود 60 پاییش را شروع کرد.
02:42
Lynn made it to the top in a perfect pairing
53
144000
3000
لین به بالای دیوار رسید،
02:45
of Hollywood and science.
54
147000
3000
و هم زمان در علم و هالیوود به شهرت رسید.
02:48
Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.
55
150000
3000
مرد: تو اولین انسانی هستی که به طور رسمی از نحوه ی بالا رفتن مارمولک ها تقلید کرده است.
02:51
Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.
56
153000
6000
لین ورینسکی: جداً؟ وای! چه افتخار بزرگی!
02:57
Robert Full: That's what she did on rough surfaces.
57
159000
2000
رابرت فول: او این کار را بر روی یک سطح زبر انجام داد.
02:59
But she actually used these on smooth surfaces --
58
161000
2000
اما او آن ها را روی سطوح صاف هم امتحان کرد --
03:01
two of them -- to climb up, and pull herself up.
59
163000
2000
دو عدد از این صفحه ها، تا خودش را بالا بکشد و بالا برود.
03:03
And you can try this in the lobby,
60
165000
2000
و شما می توانید بعد از سخنرانی این وسیله را درون لابی ساختمان امتحان کنید،
03:05
and look at the gecko-inspired material.
61
167000
4000
و به این اختراع الهام گرفته شده از مارمولک نگاهی بیندازید.
03:09
Now the problem with the robots doing this
62
171000
2000
اما مشکلی در این روبات ها وجود داشت،
03:11
is that they can't get unstuck,
63
173000
2000
که وقتی دستان خود را به دیوار می چسباندند،
03:13
with the material.
64
175000
2000
دیگر نمی توانستند خود را از سطح جدا کنند.
03:15
This is the gecko's solution. They actually peel their toes away
65
177000
3000
اما مطالعه ی مارمولک ها توانست این معما را حل کنند،
03:18
from the surface, at high rates,
66
180000
2000
وقتی که آن ها با سرعت از دیوار بالا می روند،
03:20
as they run up the wall.
67
182000
2000
انگشتانشان با سرعت از روی سطح ور می آیند.
03:22
Well I'm really excited today to show you
68
184000
3000
من بسیار خوشوقتم که امروز
03:25
the newest version of a robot, Stickybot,
69
187000
3000
جدید ترین نمونه ی یک روبات، استیکی بوت را (روبات چسبنده)،
03:28
using a new hierarchical dry adhesive.
70
190000
3000
که با استفاده از یک چسب خشک جدید مرحله ای ساخته شده است، برای شما به نمایش در آورم.
03:31
Here is the actual robot.
71
193000
3000
این نمونه ی اصلی است
03:37
And here is what it does.
72
199000
3000
و این طور کار می کند.
03:45
And if you look,
73
207000
2000
و اگر با دقت نگاه کنید،
03:47
you can see that it uses
74
209000
3000
می توانید ببینید،
03:50
the toe peeling,
75
212000
2000
که انگشت های این روبات، از روی سطح ور می آید،
03:52
just like the gecko does.
76
214000
2000
دقیقاً مثل یک مارمولک.
03:56
If we can show some of the video, you can see it climbing up the wall.
77
218000
3000
و اگر ما بتوانیم به شما بخشی از این ویدئو را نشان دهیم، می توانید ببینید که این وسیله از دیوار بالا می رود.
03:59
(Applause)
78
221000
2000
(تشویق حاضرین)
04:01
There it is.
79
223000
2000
خودشه.
04:03
And now it can go on other surfaces because of the new adhesive
80
225000
3000
و حالا این وسیله می تواند با استفاده از این چسب جدید،
04:06
that the Stanford group was able to do
81
228000
3000
که گروه استنفورد توانسته است آن را برای این روبات خارق العاده طراحی کند،
04:09
in designing this incredible robot.
82
231000
3000
از سایر سطوح نیز بالا برود.
04:12
(Applause)
83
234000
3000
(تشویق حاضرین)
04:15
Oh. One thing I want to point out is, look at Stickybot.
84
237000
3000
آه. چیز دیگری که باید به آن اشاره کنم این است که، به استیکی بوت نگاه کنید.
04:18
You see something on it. It's not just to look like a gecko.
85
240000
4000
می توانید ببینید که تجهیزاتی بر روی آن قرار دارند. این ها تنها برای این نیستند که شبیه مارمولک بشود.
04:22
It has a tail. And just when you think you've figured out nature,
86
244000
3000
این روبات یک دم دارد. دقیقاً وقتی که شما فکر می کنید به حکمت طبیعت پی برده اید،
04:25
this kind of thing happens.
87
247000
2000
متوجه چیز جدیدی در مورد آن می شوید.
04:27
The engineers told us, for the climbing robots,
88
249000
2000
مهندسان به ما گفتند، روبات هایی که از یک سطح بالا می روند،
04:29
that, if they don't have a tail,
89
251000
2000
اگر دم نداشته باشند،
04:31
they fall off the wall.
90
253000
2000
سقوط خواهند کرد.
04:33
So what they did was they asked us
91
255000
2000
آن ها سؤال مهمی از ما پرسیدند.
04:35
an important question.
92
257000
2000
آن ها سؤال مهمی از ما پرسیدند.
04:37
They said, "Well, it kind of looks like a tail."
93
259000
4000
آن ها گفتند،"خب، این شبیه یک دم است."
04:41
Even though we put a passive bar there.
94
263000
2000
اگرچه ما یک میله ی غیر متحرک را آن جا کار گذاشتیم.
04:43
"Do animals use their tails when they climb up walls?"
95
265000
3000
"آیا حیوانات از دم هایشان برای بالا رفتن از دیوار استفاده می کنند؟"
04:46
What they were doing was returning the favor,
96
268000
2000
آن ها با دادن فرضیه ای برای آزمایش به ما،
04:48
by giving us a hypothesis to test,
97
270000
3000
لطف بزرگی در حق ما انجام دادند.
04:51
in biology, that we wouldn't have thought of.
98
273000
3000
در زمینه ی زیست شناسی که ما در آن بودیم، این آزمایش حتی به فکرمان هم نمی رسید
04:54
So of course, in reality, we were then panicked,
99
276000
3000
البته، در حقیقت، ما به عنوان زیست شناس، کمی دستپاچه شدیم،
04:57
being the biologists, and we should know this already.
100
279000
2000
چون ما باید جواب این سؤال را می دانستیم.
04:59
We said, "Well, what do tails do?"
101
281000
2000
ما گفتیم، "خب، دم ها چه وظیفه ای دارند؟"
05:01
Well we know that tails store fat, for example.
102
283000
3000
به طور مثال، ما می دانیم که دم ها چربی ذخیره می کنند.
05:04
We know that you can grab onto things with them.
103
286000
3000
ما می دانیم که حیوانات می توانند با آن ها چیز هایی را بگیرند.
05:07
And perhaps it is most well known
104
289000
2000
و شاید معروف ترین وظیفه ی آن ها
05:09
that they provide static balance.
105
291000
3000
این است که به برقراری تعادل استاتیکی کمک می کنند.
05:12
(Laughter)
106
294000
1000
(خنده ی حاضرین) (Geico، شرکت بیمه ی خودرو در آمریکا)
05:13
It can also act as a counterbalance.
107
295000
3000
اما این دم می تواند برای بر هم زدن تعادل هم استفاده شود.
05:16
So watch this kangaroo.
108
298000
3000
به این کانگورو نگاه کنید.
05:19
See that tail? That's incredible!
109
301000
2000
دمش را می بینید؟ خارق العاده است!
05:21
Marc Raibert built a Uniroo hopping robot.
110
303000
4000
مارک رایبرت یک روبات جهنده به نام یونیرو اختراع کرده است.
05:25
And it was unstable without its tail.
111
307000
3000
و این روبات بدون دم نامتعادل بود.
05:31
Now mostly tails limit maneuverability,
112
313000
2000
اما دم ها غالباً توانایی انجام مانور جانور را محدود می کنند.
05:33
like this human inside this dinosaur suit.
113
315000
4000
مثل این انسان داخل این لباس دایناسوری.
05:37
(Laughter)
114
319000
1000
(خنده ی حاضرین)
05:38
My colleagues actually went on to test this limitation,
115
320000
4000
همکاران من، با افزایش گشتاور ایستایی یک دانشجو،
05:42
by increasing the moment of inertia of a student, so they had a tail,
116
324000
4000
این محدودیت را امتحان کردند،
05:46
and running them through and obstacle course,
117
328000
2000
آن ها به او یک دم وصل کردند و او را مجبور کردند از میان یک سری موانع پیچ در پیچ عبور کند،
05:48
and found a decrement in performance,
118
330000
2000
تا همان طور که حدس زده اید،
05:50
like you'd predict.
119
332000
3000
بفهمند تا چه حد از قدرت انجام مانور او کاهش پیدا می کند.
05:53
(Laughter)
120
335000
1000
(خنده ی حاضرین)
05:54
But of course, this is a passive tail.
121
336000
3000
اما البته، این یک دم غیر متحرک است.
05:57
And you can also have active tails.
122
339000
2000
ولی شما می توانید یک دم متحرک کار بگذارید.
05:59
And when I went back to research this, I realized
123
341000
2000
و وقتی من مجدداً این را بررسی کردم،
06:01
that one of the great TED moments in the past,
124
343000
2000
فهمیدم که در یکی از فوق العاده ترین لحظات TED در گذشته،
06:03
from Nathan,
125
345000
2000
در سخنرانی ناتان،
06:05
we've talked about an active tail.
126
347000
2000
ما درباره ی یک دم متحرک صحبت کرده ایم.
06:07
Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs
127
349000
2000
ویدئو: به نظر میروولد دایناسور هایی که می توانستند دم خود را به اطراف بچرخانند،
06:09
were interested in love, not war.
128
351000
5000
بیشتر صلح طلب بودند، تا جنگ جو.
06:14
Robert Full: He talked about the tail being a whip for communication.
129
356000
3000
رابرت فول: او در این باره صحبت کرد که دم، شلاقی برای برقراری ارتباط بوده است.
06:17
It can also be used in defense.
130
359000
4000
اما کاربرد های دفاعی هم داشته است.
06:21
Pretty powerful.
131
363000
2000
واقعاً قدرتمند است.
06:23
So we then went back and looked at the animal.
132
365000
2000
اجازه بدهید به مورد مارمولک برگردیم.
06:25
And we ran it up a surface.
133
367000
2000
ما گذاشتیم که مارمولک روی یک سطح بدود.
06:27
But this time what we did is we put a slippery patch
134
369000
2000
اما این بار یک سطح لیز را در مسیر او قرار دادیم،
06:29
that you see in yellow there.
135
371000
2000
که با رنگ زرد مشخص شده است.
06:31
And watch on the right what the animal is doing with its tail
136
373000
4000
و در ویدئوی سمت راست می توانید ببینید که وقتی مارمولک می لغزد،
06:35
when it slips. This is slowed down 10 times.
137
377000
2000
با دمش چه کار می کند. این ویدئو 10 بار آهسته تر نمایش داده می شود.
06:37
So here is normal speed.
138
379000
2000
این سرعت طبیعی است.
06:39
And watch it now slip,
139
381000
2000
و حالا او را زمان لغزیدن ببینید،
06:41
and see what it does with its tail.
140
383000
2000
و ببینید که با دمش چه کار می کند.
06:46
It has an active tail that functions as a fifth leg,
141
388000
2000
او یک دم متحرک دارد که از آن به عنوان پای پنجمش استفاده می کند،
06:48
and it contributes to stability.
142
390000
2000
و از آن جهت بهبود بخشیدن به ثبات خود استفاده می کند.
06:50
If you make it slip a huge amount, this is what we discovered.
143
392000
4000
اگر او بیش از اندازه سر بخورد، چنین چیزی را خواهید دید.
06:57
This is incredible.
144
399000
2000
فوق العاده است.
06:59
The engineers had a really good idea.
145
401000
3000
مهندسین فکر واقعاً جالبی کردند.
07:02
And then of course we wondered,
146
404000
2000
و البته بعد از آن ما با خودمان فکر کردیم،
07:04
okay, they have an active tail, but let's picture them.
147
406000
2000
خیلی خب، آن ها یک دم فعال دارند، اما اجازه بدهید تصور کنیم،
07:06
They're climbing up a wall, or a tree.
148
408000
3000
آن ها از یک دیوار، یا درخت بالا می روند.
07:09
And they get to the top and let's say there's some leaves there.
149
411000
3000
و به بالای آن می رسند و شاید مقداری برگ آن جا باشد.
07:12
And what would happen if they climbed on the underside of that leaf,
150
414000
3000
اگر آن ها از زیر آن برگ در حال راه رفتن باشند،
07:15
and there was some wind, or we shook it?
151
417000
3000
و باد محکمی بوزد، یا ما آن شاخه را تکان دهیم، چه اتفاقی می افتد؟
07:18
And we did that experiment, that you see here.
152
420000
3000
پس ما آزمایشی را که می بینید، انجام دادیم.
07:21
(Applause)
153
423000
1000
(تشویق حاضرین)
07:22
And this is what we discovered.
154
424000
2000
و این چیزی بود که ما به آن رسیدیم.
07:24
Now that's real time. You can't see anything.
155
426000
2000
این ویدئو با سرعت اصلی است. شما نمی توانید تشخیص دهید.
07:26
But there it is slowed down.
156
428000
2000
اما این ویدئو آهسته شده است.
07:30
What we discovered was the world's fastest air-righting response.
157
432000
3000
چیزی که ما دیدیم، سریع ترین واکنش تصحیح موقعیت هوایی در جهان بود.
07:33
For those of you who remember your physics, that's a zero-angular-momentum
158
435000
2000
اگر کسی چیزی از فیزیک دانشگاه یادش مانده باشد،
07:35
righting response. But it's like a cat.
159
437000
2000
این یک واکنش تصحیح موقعیت با تکانه ی دورانی صفر می باشد. اما این کار مارمولک مثل گربه است.
07:37
You know, cats falling. Cats do this. They twist their bodies.
160
439000
3000
می دانید، وقتی که گربه ها می افتند، همین کار را انجام می دهند. آن ها بدنشان را می چرخانند.
07:40
But geckos do it better.
161
442000
2000
اما مارمولک ها این کار را بهتر انجام می دهند.
07:42
And they do it with their tail.
162
444000
3000
آن ها این کار را با دمشان انجام می دهند.
07:45
So they do it with this active tail as they swing around.
163
447000
3000
آن ها وقتی که در هوا می چرخند، این کار را با دم فعال انجام می دهند.
07:48
And then they always land in the sort of superman skydiving posture.
164
450000
4000
و در نتیجه همیشه مثل وضعیت سوپرمن موقع پرواز به زمین می رسند.
07:54
Okay, now we wondered, if we were right,
165
456000
2000
خب، ما با خودمان گفتیم، اگر نظریات ما درست باشند،
07:56
we should be able to test this in a physical model, in a robot.
166
458000
3000
ما باید بتوانیم این نظریات را در یک قالب فیزیکی، و بر روی یک روبات آزمایش کنیم.
07:59
So for TED we actually built a robot,
167
461000
2000
بنابراین ما برای این مراسم TED یک روبات ساختیم،
08:01
over there, a prototype, with the tail.
168
463000
3000
یک نمونه، با دم، که در آن جا قرار دارد.
08:04
And we're going to attempt the first air-righting response
169
466000
2000
و می خواهیم اولین واکنش تصحیح موقعیت هوایی به کمک دم را،
08:06
in a tail, with a robot.
170
468000
2000
با استفاده از این روبات به شما نشان دهیم.
08:08
If we could have the lights on it.
171
470000
2000
اگر می شود نور پروژکتور ها را روی آن بیندازید.
08:10
Okay, there it goes.
172
472000
5000
خیلی خب، بیندازش.
08:15
And show the video.
173
477000
2000
لطفاً کلیپ را نشان دهید.
08:20
There it is.
174
482000
2000
ببینید.
08:22
And it works just like it does in the animal.
175
484000
3000
این روبات این کار را دقیقاً مانند مارمولک انجام می دهد.
08:25
So all you need is a swing of the tail to right yourself.
176
487000
4000
تمام کاری که باید انجام شود این است که روبات باید دمش را تاب دهد تا موقعیت خود را تصحیح کند.
08:29
(Applause)
177
491000
2000
(تشویق حاضرین)
08:31
Now, of course, we were normally frightened
178
493000
2000
خب، البته، ما می ترسیدیم این کار را بکنیم،
08:33
because the animal has no gliding adaptations,
179
495000
2000
چون مارمولک به سر خوردن عادت ندارد،
08:35
so we thought, "Oh that's okay. We'll put it in a vertical wind tunnel.
180
497000
4000
بنابراین ما با خودمان گفتیم، "مشکلی نیست. ما او را در یک تونل هوای عمودی قرار می دهیم.
08:39
We'll blow the air up, we'll give it a landing target, a tree trunk,
181
501000
3000
جریان هوا را برقرار می کنیم، جایی را برای فرود آمدن او مشخص می کنیم، مثل تنه ی یک درخت،
08:42
just outside the plexi-glass enclosure, and see what it does.
182
504000
4000
اما خارج از محفظه ی از جنس پلاستیک فشرده، و ببینید این مارمولک چه کار می کند.
08:46
(Laughter)
183
508000
1000
(خنده ی حاضرین)
08:47
So we did. And here is what it does.
184
509000
3000
ما همین کار را کردیم، و ببینید چه کار می کند.
08:50
So the wind is coming from the bottom. This is slowed down 10 times.
185
512000
5000
باد از سمت پایین به او می وزید. این ویدئو 10 مرتبه آهسته تر شده است.
08:55
It does an equilibrium glide. Highly controlled.
186
517000
4000
این یک سر خوردن در حال تعادل است. کاملاً تحت کنترل.
08:59
This is sort of incredible. But actually it's quite beautiful,
187
521000
3000
این خارق العاده است. و البته اگر عکسی از آن بگیرید،
09:02
when you take a picture of it.
188
524000
3000
واقعاً زیبا می شود.
09:05
And it's better than that, it -- just in the slide -- maneuvers in mid-air.
189
527000
5000
و جالب تر از آن این است که -- همان طور که در اسلاید می بینید -- مارمولک معلق در هوا، شروع به انجام دادن مانور می کند.
09:10
And the way it does it, is it takes its tail
190
532000
2000
و او این گونه این کار را انجام می دهد که،
09:12
and it swings it one way to yaw left, and it swings its other way to yaw right.
191
534000
4000
دمش را به یک طرف تاب می دهد تا به سمت چپ پرتاب شود، و به سمت دیگر تاب می دهد تا به سمت راست پرتاب شود.
09:16
So we can maneuver this way.
192
538000
2000
پس ما می توانیم این گونه مانور بدهیم.
09:18
And then -- we had to film this several times to believe this --
193
540000
3000
و بعد -- ما مجبور بودیم چند بار از این واکنش فیلم بگیریم تا آن را باور کنیم --
09:21
it also does this. Watch this.
194
543000
3000
این مارمولک هم همین کار را انجام می دهد. نگاه کنید.
09:24
It oscillates its tail up and down like a dolphin.
195
546000
2000
او مانند یک دلفین دمش را به سمت بالا و پایین به نوسان در می آورد.
09:26
It can actually swim through the air.
196
548000
3000
به عبارت دیگر می تواند درون هوا شنا کند.
09:29
But watch its front legs. Can you see what they are doing?
197
551000
5000
اما به پا های جلویی او نگاه کنید. آیا می توانید ببینید آن ها چه کاری انجام می دهند؟
09:34
What does that mean for the origin of flapping flight?
198
556000
3000
آیا آن ها اولین موجوداتی بودند که با موج دادن به بدن خود پرواز می کردند؟
09:37
Maybe it's evolved from coming down from trees,
199
559000
3000
شاید این توانایی با گذر زمان از پایین آمدن از درخت ها،
09:40
and trying to control a glide.
200
562000
2000
و تلاش برای کنترل سر خوردنشان روی هوا به دست آمده است.
09:42
Stay tuned for that.
201
564000
2000
و هنوز ادامه دارد.
09:44
(Laughter)
202
566000
2000
(خنده ی حاضرین)
09:46
So then we wondered, "Can they actually maneuver with this?"
203
568000
3000
بعد ما از خودمان پرسیدیم، "آیا آن ها قابلیت های بیشتری در این حرکت دارند؟"
09:49
So there is the landing target. Could they steer towards it
204
571000
3000
پس یک منطقه ی فرود را مشخص کردیم. آیا آن ها می توانستند با این توانایی های گسترده
09:52
with these capabilities? Here it is in the wind tunnel.
205
574000
2000
خودشان را در این مسیر هدایت کنند؟ ما آن را در تونل هوا قرار دادیم.
09:54
And it certainly looks like it.
206
576000
2000
و او این گونه عمل کرد.
09:56
You can see it even better from down on top.
207
578000
3000
شما در تصویری که از پایین گرفته شده حتی بهتر می توانید ببینید.
09:59
Watch the animal.
208
581000
2000
به حیوان نگاه کنید.
10:02
Definitely moving towards the landing target.
209
584000
2000
دقیقاً به سمت منطقه ی فرود حرکت می کند.
10:04
Watch the whip of its tail as it does it. Look at that.
210
586000
4000
به ضربه ی شلاقی دمش نگاه کنید. ببینید.
10:08
It's unbelievable.
211
590000
2000
باورکردنی نیست.
10:10
So now we were really confused,
212
592000
2000
ما واقعاً هاج و واج بودیم،
10:12
because there are no reports of it gliding.
213
594000
2000
چون واقعاً نشنیده بودیم مارمولک ها بتوانند پرواز کنند.
10:14
So we went, "Oh my god, we have to go to the field,
214
596000
2000
پس ما گفتیم، "خدایا، ما باید به طبیعت برویم،
10:16
and see if it actually does this."
215
598000
2000
و ببینیم آیا آن ها واقعاً می توانند پرواز کنند؟"
10:18
Completely opposite of the way you'd see it on a nature film, of course.
216
600000
3000
دقیقاً برعکس چیزی که شما در یک فیلم ساخته شده در طبیعت می بینید.
10:21
We wondered, "Do they actually glide in nature?"
217
603000
3000
ما با خودمان گفتیم، "آیا آن ها واقعاً در طبیعت بر روی هوا سر می خورند؟"
10:24
Well we went to the forests of Singapore and Southeast Asia.
218
606000
2000
پس ما به جنگل های سنگاپور و آسیای جنوب شرقی رفتیم.
10:26
And the next video you see is the first time we've showed this.
219
608000
2000
و ویدئوی بعدی که می بینید، برای اولین بار در این جا پخش می شود.
10:28
This is the actual video -- not staged, a real research video --
220
610000
3000
این فیلم کاملاً واقعی است -- به هیج عنوان در استودیو ساخته نشده است، و یک فیلم تحقیقاتی حقیقی است --
10:31
of animal gliding down. There is a red trajectory line.
221
613000
3000
که در آن مارمولک در هوا به سمت پایین سر می خورد. یک خط منحنی قرمز وجود دارد.
10:34
Look at the end to see the animal.
222
616000
2000
به انتهای خط نگاه کنید تا مارمولک را ببینید.
10:36
But then as it gets closer to the tree,
223
618000
2000
اما هر قدر مارمولک به درخت نزدیک تر می شود،
10:38
look at the close-up. And see if you can see it land.
224
620000
3000
به تصویر زوم شده دقت کنید، ببینید آیا می توانید فرود آمدن آن را ببینید.
10:42
So there it comes down. There is a gecko at the end of that trajectory line.
225
624000
3000
در این جا پایین می آید. در انتهای آن خط منحنی یک مارمولک وجود دارد.
10:45
You see it there? There? Watch it come down.
226
627000
2000
آن را می بینید؟ می بینید؟ دارد پایین می آید.
10:47
Now watch up there and you can see the landing. Did you see it hit?
227
629000
3000
حالا ببینید که مارمولک دارد فرود می آید. برخورد آن را دیدید؟
10:50
It actually uses its tail too,
228
632000
2000
او هم از دمش استفاده می کند،
10:52
just like we saw in the lab.
229
634000
3000
دقیقاً همان طور که در آزمایشگاه دیدیم.
10:55
So now we can continue this mutualism
230
637000
4000
حالا ما می توانیم از این الهام گیری از ساختار موجودات زنده استفاده کنیم
10:59
by suggesting that they can make an active tail.
231
641000
3000
و پیشنهاد کنیم که یک دم فعال بسازند.
11:02
And here is the first active tail, in the robot,
232
644000
5000
و این اولین دم فعال ساخته شده برای روبات است،
11:07
made by Boston Dynamics.
233
649000
3000
که توسط گروه بوستون داینامیکس ساخته شده است.
11:10
So to conclude, I think we need to build biomutualisms, like I showed,
234
652000
4000
در آخر برای جمع بندی، من فکر می کنم ما نیاز داریم که ساختار های شبیه سازی شده از روی حیوانات را، همان طور که نشان دادم، بسازیم،
11:14
that will increase the pace of basic discovery in their application.
235
656000
3000
تا سرعت کشفیات بنیادین در کاربرد های آن ها بیشتر شود.
11:17
To do this though, we need to redesign education in a major way,
236
659000
3000
و برای انجام این کار دشوار، ما باید تحصیلات نسل جدید را به طور اساسی متحول کنیم،
11:20
to balance depth with interdisciplinary communication,
237
662000
3000
تا تعادلی میان ارتباط بین علوم مختلف، و عمق هر کدام از آن ها برقرار شود،
11:23
and explicitly train people how to contribute to, and benefit from other disciplines.
238
665000
5000
و مردم را به طور دقیق آموزش داده شوند که چگونه در این کار سهمی داشته باشند، و از دانش یکدیگر بهره ببرند.
11:28
And of course you need the organisms and the environment to do it.
239
670000
4000
و البته شما به موجودات و محیطی برای انجام این کار نیاز دارید.
11:32
That is, whether you care about security, search and rescue or health,
240
674000
3000
و شما چه از لحاظ امنیت ساختار های صنعتی، امداد و نجات یا کاربرد های درمانی نگاه کنید،
11:35
we must preserve nature's designs,
241
677000
2000
ما باید از ساختار های طبیعت محافظت کنیم،
11:37
otherwise these secrets will be lost forever.
242
679000
3000
وگرنه این راز ها برای همیشه از بین خواهند رفت.
11:40
And from what I heard from our new president,
243
682000
4000
و همان طور که رئیس جمهور جدیدمان (اوباما) گفت،
11:44
I'm very optimistic. Thank you.
244
686000
2000
من بسیار خوشبینم. ممنونم.
11:46
(Applause)
245
688000
2000
(تشویق حاضرین)
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