TEDGlobal 2013
Raffaello D'Andrea: The astounding athletic power of quadcopters
רפאלו דה-אנדריאה: העוצמה האתלטית המדהימה של מסוקי-ארבעה-רוטורים
Filmed:
Readability: 4.7
12,409,728 views
במעבדת רובוטיקה של TEDGlobal, רפאלו דה-אנדריאה מציג את מסוקי-הרביעייה שלו: רובוטים שחושבים כמו אתלטים בעודם פותרים בעיות פיזיקליות בעזרת אלגוריתמים אשר מסייעים להם ללמוד. בסדרה של תצוגות מרהיבות, ד'אנדריאה מציג כלי-טיס אשר מתמסרים בכדור, שומרים על שיווי-משקל ומקבלים החלטות במשותף -- שימו לב לתצוגה הנחשקת של מסוקי-רביעייה הנשלטים באמצעות בקרת-קינקט.
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:23
So what does it mean for a machine to be athletic?
0
11307
3184
אז מה זה אומר שמכונה היא אתלטית?
00:26
We will demonstrate the concept of machine athleticism
1
14491
3417
נציג כאן את התפיסה
לגבי אתלטיות של מכונה
לגבי אתלטיות של מכונה
00:29
and the research to achieve it
2
17908
1720
ואת עבודת המחקר כדי להשיגה
00:31
with the help of these flying machines called quadrocopters,
3
19628
2511
בעזרת המכונות המעופפות
הללו הנקראות מסוקי-קואד,
הללו הנקראות מסוקי-קואד,
00:34
or quads, for short.
4
22139
1887
או בקיצור, קואד.
00:38
Quads have been around for a long time.
5
26034
2529
המסוקים נמצאים איתנו כבר זמן רב.
הסיבה שהם כה פופולרים בימינו
היא היותן פשוטים מבחינה מיכנית.
היא היותן פשוטים מבחינה מיכנית.
00:40
The reason that they're so popular these days
6
28563
1599
00:42
is because they're mechanically simple.
7
30162
1965
00:44
By controlling the speeds of these four propellers,
8
32127
2108
באמצעות שליטה על מהירות הסיבוב
ארבעת הרוטורים הללו,
ארבעת הרוטורים הללו,
00:46
these machines can roll, pitch, yaw,
9
34235
3048
הכלים יכולים להתגלגל, להיטות ולעלרד,
00:49
and accelerate along their common orientation.
10
37283
2825
לשנות כיוון ולהאיץ
בכיוון אחד משותף לכולם.
בכיוון אחד משותף לכולם.
00:52
On board are also a battery, a computer,
11
40108
3071
הם נושאים עליהם סוללה, מחשב,
00:55
various sensors and wireless radios.
12
43179
3954
חיישנים שונים ורדיו אלחוטי.
00:59
Quads are extremely agile, but this agility comes at a cost.
13
47133
4629
המסוקים מאוד קלי תנועה,
אבל קלות זו גובה מחיר.
אבל קלות זו גובה מחיר.
01:03
They are inherently unstable, and they need some form
14
51762
2992
הם לא יציבים ביסודם
והם זקוקים לאיזה שהוא
משוב עם בקרה אוטומטית
משוב עם בקרה אוטומטית
01:06
of automatic feedback control in order to be able to fly.
15
54754
3972
כדי להיות מסוגלים לטוס.
01:16
So, how did it just do that?
16
64259
3238
אז כיצד עושים זאת?
01:19
Cameras on the ceiling and a laptop
17
67497
1818
מצלמות בתקרה ומחשב נייד
01:21
serve as an indoor global positioning system.
18
69315
2576
משמשים כמערכת מיקום גלובלית במתחם סגור.
01:23
It's used to locate objects in the space
19
71891
2185
היא משמשת לאיתור עצמים במרחב
01:26
that have these reflective markers on them.
20
74076
2527
שנושאים עליהם סמנים מחזירים אלה.
נתונים הללו משוגרים למחשב נייד אחר
01:28
This data is then sent to another laptop
21
76603
2061
שמריץ אלגוריתמים של אומדן ובקרה,
01:30
that is running estimation and control algorithms,
22
78664
2211
01:32
which in turn sends commands to the quad,
23
80875
1886
שבתורו שולח פקודות לכלי-הטיס,
01:34
which is also running estimation and control algorithms.
24
82761
3485
שאף הוא מריץ אלגוריתמי אומדן ובקרה.
01:41
The bulk of our research is algorithms.
25
89620
2510
הנתח העיקרי של המחקר
שלנו הוא אלגוריתמים.
שלנו הוא אלגוריתמים.
01:44
It's the magic that brings these machines to life.
26
92130
4161
הם הקסם שמעורר לחיים את הכלים הללו.
01:48
So how does one design the algorithms
27
96291
2043
אז כיצד בונים את האלגוריתמים
שיוצרים את האתלט המכני?
שיוצרים את האתלט המכני?
01:50
that create a machine athlete?
28
98334
2277
01:52
We use something broadly called model-based design.
29
100611
2880
אנו משתמשים במה שנקרא
בגדול תכנון מבוסס-מודלים.
בגדול תכנון מבוסס-מודלים.
01:55
We first capture the physics with a mathematical model
30
103491
3154
תחילה אנו מנתחים את הפיזיקה
בעזרת מודל מתמטי של איך המכונה מתנהגת.
01:58
of how the machines behave.
31
106645
2134
לאחר-מכן אנו משתמשים בענף מתמטי
שנקרא תאוריית בקרה
שנקרא תאוריית בקרה
02:00
We then use a branch of mathematics
32
108779
2297
02:03
called control theory to analyze these models
33
111076
2831
כדי לנתח מודלים אלה
02:05
and also to synthesize algorithms for controlling them.
34
113907
3913
וגם כדי למזג אלגוריתמים בשביל לשלוט בהם.
02:09
For example, that's how we can make the quad hover.
35
117820
3048
לדוגמא, כך אנו גורמים לכלי לרחף.
02:12
We first captured the dynamics
36
120868
1408
תחילה הכרנו את הכוחות והתנועות
בעזרת מערכת משוואות דיפרנציאליות.
בעזרת מערכת משוואות דיפרנציאליות.
02:14
with a set of differential equations.
37
122276
1906
02:16
We then manipulate these equations with the help
38
124182
2349
לאחר-מכן שינינו משוואות אלו
בעזרת תאוריית בקרה
בעזרת תאוריית בקרה
02:18
of control theory to create algorithms that stabilize the quad.
39
126531
4640
כדי ליצור אלגוריתמים אשר מייצבים את הכלי.
אציג עכשיו את יתרונות הגישה הזו.
02:23
Let me demonstrate the strength of this approach.
40
131171
2946
02:29
Suppose that we want this quad to not only hover
41
137198
2549
נניח שאנו רוצים
שהכלי הזה לא רק ירחף
שהכלי הזה לא רק ירחף
02:31
but to also balance this pole.
42
139747
2782
אלא גם יחזיק מוט זה בשיווי-משקל.
עם קצת תרגול,
02:34
With a little bit of practice,
43
142529
1844
זה די קל לאדם לבצע זאת,
02:36
it's pretty straightforward for a human being to do this,
44
144373
2391
02:38
although we do have the advantage of having
45
146764
1755
גם בגין היתרון של שתי רגלינו על הקרקע
02:40
two feet on the ground
46
148519
1328
02:41
and the use of our very versatile hands.
47
149847
2957
ובגין השימוש בידינו
בעלות היכולות הרב-גוניות.
בעלות היכולות הרב-גוניות.
02:44
It becomes a little bit more difficult
48
152804
2469
זה הופך לקצת יותר קשה
02:47
when I only have one foot on the ground
49
155273
2296
כאשר יש לי רק רגל אחת על הקרקע
02:49
and when I don't use my hands.
50
157569
2799
ואיני משתמש בידיי.
02:52
Notice how this pole has a reflective marker on top,
51
160368
2951
שימו לב שלמוט זה מוצמד סמן למעלה,
02:55
which means that it can be located in the space.
52
163319
3894
שזה אומר שניתן לאתר את מיקומו במרחב.
(קהל) אוה!
03:04
(Applause)
53
172971
5976
(מחיאות כפיים)
(מחיאות כפיים מסתיימות)
03:10
You can notice that this quad is making fine adjustments
54
178947
2826
ניתן לראות שכלי זה
עושה תיקונים קלים
עושה תיקונים קלים
03:13
to keep the pole balanced.
55
181773
2195
כדי לשמור על איזון המוט.
03:15
How did we design the algorithms to do this?
56
183968
3059
כיצד בנינו את האלגוריתמים העושים זאת?
03:19
We added the mathematical model of the pole
57
187027
2105
הוספנו את המודל המתמטי של המוט
03:21
to that of the quad.
58
189132
1519
לזה של המסוק.
ברגע שיש את המודל
המשולב של מערכת מסוק-מוט,
המשולב של מערכת מסוק-מוט,
03:22
Once we have a model of the combined quad-pole system,
59
190651
2954
03:25
we can use control theory to create algorithms for controlling it.
60
193605
4933
ניתן להשתמש בתיאוריית בקרה
כדי ליצור אלגוריתמים שישלטו בה.
כדי ליצור אלגוריתמים שישלטו בה.
03:30
Here, you see that it's stable,
61
198538
1588
הנה, ניתן לראות שהוא יציב,
03:32
and even if I give it little nudges,
62
200126
2693
ולמרות אני נותן לו מכות קלות,
03:34
it goes back to the nice, balanced position.
63
202819
5403
הוא חוזר
למצב של שיווי-משקל.
אנו גם יכולים להרחיב את המודל
03:40
We can also augment the model to include
64
208222
1663
שיכלול את מיקומו
הרצוי לנו של הכלי במרחב.
הרצוי לנו של הכלי במרחב.
03:41
where we want the quad to be in space.
65
209885
2441
03:44
Using this pointer, made out of reflective markers,
66
212326
3069
בעזרת מצביע זה שעשוי מסמנים מחזירים,
03:47
I can point to where I want the quad to be in space
67
215395
2224
אפשר להצביע על המיקום
הרצוי לנו של הכלי במרחב,
הרצוי לנו של הכלי במרחב,
03:49
a fixed distance away from me.
68
217619
3367
במרחק הקבוע מראש ממני.
(צחוק)
04:07
The key to these acrobatic maneuvers is algorithms,
69
235763
2902
המפתח לתמרונים האקרובטיים
הללו הם אלגוריתמים,
הללו הם אלגוריתמים,
04:10
designed with the help of mathematical models
70
238665
2426
שנבנו בעזרת מודלים מתמטיים
04:13
and control theory.
71
241091
1950
ותאוריית בקרה.
04:15
Let's tell the quad to come back here
72
243041
2214
כעת נאמר למסוק לחזור לכאן
04:17
and let the pole drop,
73
245255
1819
ונתן למוט ליפול.
אתאר כעת את החשיבות
04:19
and I will next demonstrate the importance
74
247074
1918
04:20
of understanding physical models
75
248992
2119
שבהבנת המודלים הפיזיקליים
04:23
and the workings of the physical world.
76
251111
4120
ושל דרך-הפעולה של העולם הפיזי.
04:37
Notice how the quad lost altitude
77
265462
1770
שימו לב איך הכלי איבד גובה
כשהנחתי עליו כוס מים.
כשהנחתי עליו כוס מים.
04:39
when I put this glass of water on it.
78
267232
2082
04:41
Unlike the balancing pole, I did not include
79
269314
2801
שלא כמו המוט המאוזן,
לא הכללתי
את המודל המתמטי של הכוס.
את המודל המתמטי של הכוס.
04:44
the mathematical model of the glass in the system.
80
272115
2584
במערכת
04:46
In fact, the system doesn't even know that the glass of water is there.
81
274699
2919
למעשה, המערכת אפילו אינה יודעת
שכוס המים נמצאת עליה.
שכוס המים נמצאת עליה.
04:49
Like before, I could use the pointer to tell the quad
82
277618
3292
כמו מקודם, יכולתי להשתמש
במצביע כדי לומר למסוק
במצביע כדי לומר למסוק
04:52
where I want it to be in space.
83
280910
2589
היכן אני רוצה שהוא ישהה במרחב.
04:55
(Applause)
84
283499
9597
(מחיאות כפיים)
(מחיאות כפיים מסתיימות)
05:05
Okay, you should be asking yourself,
85
293096
2110
אתם צריכים לשאול את עצמכם,
05:07
why doesn't the water fall out of the glass?
86
295206
2509
כיצד המים לא נשפכים מהכוס?
05:09
Two facts: The first is that gravity acts
87
297715
3211
שתי עובדות:
הראשונה היא שכוח-המשיכה פועל
על כל העצמים באותו אופן.
על כל העצמים באותו אופן.
05:12
on all objects in the same way.
88
300926
2125
05:15
The second is that the propellers are all pointing
89
303051
2464
השנייה הוא שהרוטורים כולם מצביעים
באותו כיוון של הכוס, מכוונים מעלה.
05:17
in the same direction of the glass, pointing up.
90
305515
3127
05:20
You put these two things together, the net result
91
308642
2377
כאשר מחברים את שני הדברים,
התוצאה הסופית היא
התוצאה הסופית היא
שכל הכוחות המשניים על הכוס הם קטנים
05:23
is that all side forces on the glass are small
92
311019
2287
05:25
and are mainly dominated by aerodynamic effects,
93
313306
2785
ומושפעים בעיקר מאפקטים אווירודינמיים,
05:28
which as these speeds are negligible.
94
316091
3841
שבמהירויות אלו הם זניחים.
05:35
And that's why you don't need to model the glass.
95
323336
2071
וזו הסיבה מדוע אין צורך לבנות מודל לכוס.
05:37
It naturally doesn't spill no matter what the quad does.
96
325407
3848
באופן טבעי המים לא נשפכים
ולא משנה מה המסוק עושה.
ולא משנה מה המסוק עושה.
(קהל) אוה!
(מחיאות כפיים)
05:50
(Applause)
97
338651
7051
(מחיאות כפיים מסתיימות)
05:57
The lesson here is that some high-performance tasks
98
345702
4016
הלקח כאן
הוא שחלק מהמשימות הדורשות
ביצועים גבוהים הן קלות יותר מאחרות,
ביצועים גבוהים הן קלות יותר מאחרות,
06:01
are easier than others,
99
349718
1397
06:03
and that understanding the physics of the problem
100
351115
2296
ושההבנה הפיזיקלית של הבעיה
06:05
tells you which ones are easy and which ones are hard.
101
353411
2616
אומרת לנו אלו בעיות
הן קלות ואלו קשות.
הן קלות ואלו קשות.
06:08
In this instance, carrying a glass of water is easy.
102
356027
2359
במקרה זה, לשאת כוס מים זה קל.
06:10
Balancing a pole is hard.
103
358386
3785
לשמור על שיווי-משקל של מוט זה קשה.
06:14
We've all heard stories of athletes
104
362171
1802
כולנו שמענו סיפורים על ספורטאים
שמגיעים להישגים גבוהים בעודם פצועים.
שמגיעים להישגים גבוהים בעודם פצועים.
06:15
performing feats while physically injured.
105
363973
2493
06:18
Can a machine also perform
106
366466
1519
האם גם מכונה מסוגלת
לביצועים כאשר יש לה נזק חמור?
לביצועים כאשר יש לה נזק חמור?
06:19
with extreme physical damage?
107
367985
2651
06:22
Conventional wisdom says that you need
108
370636
1726
הדעה המקובלת היא
שצריך לפחות 4 זוגות של רוטורים כדי לטוס,
06:24
at least four fixed motor propeller pairs in order to fly,
109
372362
3690
06:28
because there are four degrees of freedom to control:
110
376052
2112
מכיוון שיש 4 דרגות חופש שצריך לשלוט בהן:
06:30
roll, pitch, yaw and acceleration.
111
378164
3028
גלגול, עלרוד, סיבסוב ותאוצה.
06:33
Hexacopters and octocopters, with six and eight propellers,
112
381192
3245
למסוקים בעלי 6 ו-8 רוטורים,
06:36
can provide redundancy,
113
384437
1483
יש יתירות,
06:37
but quadrocopters are much more popular
114
385920
1989
אבל מסוקי-רביעייה הרבה יותר נפוצים
06:39
because they have the minimum number
115
387909
1815
כי יש להם את המספר המינימלי של רוטורים: 4
06:41
of fixed motor propeller pairs: four.
116
389724
2476
האמנם?
06:44
Or do they?
117
392200
1965
(קהל) אןה!
(צחוק)
כאשר מנתחים את המודל המתמטי של מכונה זו
07:01
If we analyze the mathematical model of this machine
118
409476
2600
07:04
with only two working propellers,
119
412076
2176
עם שני רוטורים פועלים בלבד,
07:06
we discover that there's an unconventional way to fly it.
120
414252
6756
מגלים שיש דרך יוצאת-דופן להטיסה.
07:19
We relinquish control of yaw,
121
427980
1706
מוותרים על השליטה בסיבסוב,
07:21
but roll, pitch and acceleration can still be controlled
122
429686
3070
אבל עדיין ניתן לשלוט בגלגול, עלרוד ותאוצה
07:24
with algorithms that exploit this new configuration.
123
432756
5452
באמצעות אלגוריתמים
המנצלים תצורה חדשה זו.
המנצלים תצורה חדשה זו.
07:33
Mathematical models tell us exactly when
124
441668
2432
מודלים מתמטיים אומרים לנו בדיוק
מתי וכיצד זה אפשרי.
מתי וכיצד זה אפשרי.
07:36
and why this is possible.
125
444100
2072
במקרה זה, ידע כזה מאפשר לנו לתכנן
07:38
In this instance, this knowledge allows us to design
126
446172
2368
07:40
novel machine architectures
127
448540
2256
כלי-טיס בעלי צורות חדשניות
07:42
or to design clever algorithms that gracefully handle damage,
128
450796
4176
או לבנות אלגוריתמים חכמים
המתמודדים ביעילות עם נזק,
המתמודדים ביעילות עם נזק,
07:46
just like human athletes do,
129
454972
1724
ממש כמו ספורטאים אנושיים,
07:48
instead of building machines with redundancy.
130
456696
3823
במקום לבנות כלי-טיס
עם מערכות כפולות לגיבוי.
עם מערכות כפולות לגיבוי.
07:52
We can't help but hold our breath when we watch
131
460519
2112
אין אנו יכולים שלא לעצור את נשימותינו
כאשר אנו צופים בקופץ
לבריכה עושה סלטות באויר,
לבריכה עושה סלטות באויר,
07:54
a diver somersaulting into the water,
132
462631
2437
07:57
or when a vaulter is twisting in the air,
133
465068
1790
או כאשר קופץ במוט מסתחרר באויר,
07:58
the ground fast approaching.
134
466858
1718
בהתקרבם במהירות לקרקע.
08:00
Will the diver be able to pull off a rip entry?
135
468576
2568
האם הקופץ לבריכה יימנע
מכניסה חזיתית למים?
מכניסה חזיתית למים?
08:03
Will the vaulter stick the landing?
136
471144
2000
האם הקופץ במוט ינחת בשלום?
08:05
Suppose we want this quad here
137
473144
1668
נניח שברצוננו שהכלי הזה יבצע גילגול משולש
08:06
to perform a triple flip and finish off
138
474812
2451
ויסיים באותה נקודה שבה התחיל.
08:09
at the exact same spot that it started.
139
477263
2269
08:11
This maneuver is going to happen so quickly
140
479532
2347
תימרון זה יתבצע כה מהר
08:13
that we can't use position feedback to correct the motion during execution.
141
481879
3629
שאין אפשרות להשתמש במשוב לגבי מיקום
כדי לבצע תיקוני תנועה במהלך הטיסה.
כדי לבצע תיקוני תנועה במהלך הטיסה.
08:17
There simply isn't enough time.
142
485508
2274
פשוט אין מספיק זמן.
08:19
Instead, what the quad can do is perform the maneuver blindly,
143
487782
3694
במקום זה, הכלי יכול
לבצע את התימרון על עיוור,
לבצע את התימרון על עיוור,
08:23
observe how it finishes the maneuver,
144
491476
2232
להבין כיצד התימרון מסתיים,
08:25
and then use that information to modify its behavior
145
493708
2424
ואז להשתמש במידע כדי לתקן את התנהגותו
08:28
so that the next flip is better.
146
496132
2289
כך שהגילגול הבא ישתפר.
08:30
Similar to the diver and the vaulter,
147
498421
1812
בדומה לקופץ לבריכה או הקופץ במוט,
08:32
it is only through repeated practice
148
500233
1919
רק באמצעות תירגולים חוזרים
08:34
that the maneuver can be learned and executed
149
502152
1925
ניתן ללמוד את התימרון
08:36
to the highest standard.
150
504077
2133
ולבצעו ברמה הגבוהה ביותר.
(צחוק)
(מחיאות כפיים)
08:46
(Applause)
151
514412
4752
08:51
Striking a moving ball is a necessary skill in many sports.
152
519164
3472
היכולת לחבוט בכדור שנע
חיונית בענפי ספורט רבים.
חיונית בענפי ספורט רבים.
08:54
How do we make a machine do
153
522636
1795
כיצד ניתן לגרום למכונה
08:56
what an athlete does seemingly without effort?
154
524431
3753
לעשות את מה שהספורטאים
עושים לכאורה ללא מאמץ?
עושים לכאורה ללא מאמץ?
(צחוק)
09:15
(Applause)
155
543943
6599
(מחיאות כפיים)
(מחיאות כפיים מסתיימות)
09:22
This quad has a racket strapped onto its head
156
550542
2650
למסוק זה יש מחבט המוצמד לראשו,
09:25
with a sweet spot roughly the size of an apple, so not too large.
157
553192
3487
בעל משטח החזרה בערך בגודל תפוח,
שזה לא גדול במיוחד.
שזה לא גדול במיוחד.
09:28
The following calculations are made every 20 milliseconds,
158
556679
3167
החישובים הבאים נערכים כל 20 מילישניות,
09:31
or 50 times per second.
159
559846
1756
או 50 פעם בשניה.
09:33
We first figure out where the ball is going.
160
561602
2812
תחילה אנו מחשבים לאן הכדור נע.
09:36
We then next calculate how the quad should hit the ball
161
564414
2437
לאחר-מכן מחשבים כיצד
המסוק צריך לפגוע בכדור
המסוק צריך לפגוע בכדור
09:38
so that it flies to where it was thrown from.
162
566851
3099
כך שיעוף בחזרה
לאותו מקום שממנו יצא.
לאותו מקום שממנו יצא.
09:41
Third, a trajectory is planned that carries the quad
163
569950
4456
שלישית, מחושב המסלול
שמוביל את המסוק מהמיקום
שמוביל את המסוק מהמיקום
09:46
from its current state to the impact point with the ball.
164
574406
3024
הנוכחי שלו לנקודת המפגש עם הכדור.
09:49
Fourth, we only execute 20 milliseconds' worth of that strategy.
165
577430
3809
רביעית, אנו מוציאים לפועל
רק 20 מילישניות מתוך אותו חישוב.
רק 20 מילישניות מתוך אותו חישוב.
09:53
Twenty milliseconds later, the whole process is repeated
166
581239
2807
בעוד 20 מילישניות, חוזרים על כל התהליך
09:56
until the quad strikes the ball.
167
584046
2243
עד שהמסוק מכה את הכדור בחזרה.
(מחיאות כפיים)
10:07
(Applause)
168
595560
2646
הכלים לא רק מבצעים
תימרונים דינמיים באופן עצמאי,
תימרונים דינמיים באופן עצמאי,
10:10
Machines can not only perform dynamic maneuvers on their own,
169
598206
3372
10:13
they can do it collectively.
170
601578
1863
הם אף יכולים לעשות זאת בצוותא.
10:15
These three quads are cooperatively carrying a sky net.
171
603441
3587
שלושת המסוקים הללו נושאים בצוותא רשת.
(מחיאות כפיים)
10:28
(Applause)
172
616574
5411
(מחיאות כפיים מסתיימות)
10:33
They perform an extremely dynamic
173
621985
2197
הם מבצעים בצוותא
תימרון חד באופן קיצוני
תימרון חד באופן קיצוני
10:36
and collective maneuver
174
624182
2168
10:38
to launch the ball back to me.
175
626350
1692
כדי לשגר את הכדור בחזרה אליי.
10:40
Notice that, at full extension, these quads are vertical.
176
628042
3511
שימו לב שבמתיחה המכסימלית,
המסוקים במצב אנכי.
המסוקים במצב אנכי.
10:48
(Applause)
177
636486
1772
(מחיאות כפיים)
10:50
In fact, when fully extended,
178
638258
2287
בעצם, במתיחה המכסימלית,
זה בערך פי-5 יותר חזק ממה שחש קופץ באנג'י
10:52
this is roughly five times greater than what a bungee jumper feels
179
640545
2685
10:55
at the end of their launch.
180
643230
4588
בסוף קפיצתו.
11:03
The algorithms to do this are very similar
181
651009
2677
האלגוריתמים שמבצעים זאת
11:05
to what the single quad used to hit the ball back to me.
182
653686
3384
דומים מאוד לאלו ששימשו
להכות בכדור בחזרה אליי.
להכות בכדור בחזרה אליי.
11:09
Mathematical models are used to continuously re-plan
183
657070
2864
מודלים מתמטיים משמשים לתיכנון
11:11
a cooperative strategy 50 times per second.
184
659934
4515
מחזורי ומתמשך של אסטרטגייה
משותפת 50 פעם בשניה.
משותפת 50 פעם בשניה.
11:16
Everything we have seen so far has been
185
664449
1877
כל מה שראינו עד עתה
היה קשור במכונות וביכולותיהן.
היה קשור במכונות וביכולותיהן.
11:18
about the machines and their capabilities.
186
666326
2463
11:20
What happens when we couple this machine athleticism
187
668789
3015
מה קורה כאשר מזווגים את
היכולת הספורטיבית של מכונה זו
היכולת הספורטיבית של מכונה זו
11:23
with that of a human being?
188
671804
1776
עם זו של האדם?
11:25
What I have in front of me is a commercial gesture sensor
189
673580
3805
מה שמונח לפניי זה חיישן
מסחרי של תנועות אנושיות
מסחרי של תנועות אנושיות
11:29
mainly used in gaming.
190
677385
1309
אשר משמש בעיקר במשחקים.
11:30
It can recognize what my various body parts
191
678694
1804
הוא מסוגל לזהות בזמן-אמת
מה האיברים השונים של גופי
מה האיברים השונים של גופי
11:32
are doing in real time.
192
680498
2048
עושים בזמן אמת.
11:34
Similar to the pointer that I used earlier,
193
682546
2116
בדומה למצביע בו השתמשתי מקודם,
11:36
we can use this as inputs to the system.
194
684662
2792
ניתן להשתמש בזה כקלט של המערכת.
11:39
We now have a natural way of interacting
195
687454
2396
כעת יש בידינו דרך טבעית לתקשר
11:41
with the raw athleticism of these quads with my gestures.
196
689850
4944
עם היכולת האתלטית הגולמית
של המסוקים הללו לבין פעולות הגוף שלי.
של המסוקים הללו לבין פעולות הגוף שלי.
12:22
(Applause)
197
730453
4400
(מחיאות כפיים)
12:35
Interaction doesn't have to be virtual. It can be physical.
198
743982
4007
המגע אינו חייב להיות וירטואלי.
הוא יכול להיות פיזי.
12:39
Take this quad, for example.
199
747989
1725
ניקח לדוגמא מסוק זה.
12:41
It's trying to stay at a fixed point in space.
200
749714
2628
הוא מנסה להישאר בנקודה קבועה בחלל.
12:44
If I try to move it out of the way, it fights me,
201
752342
3837
אם אני מנסה להסיטו ממקומו, הוא מתנגד
12:48
and moves back to where it wants to be.
202
756179
4155
ונע בחזרה להיכן שהוא רוצה להיות.
אבל ניתן לשנות התנהגות זו.
12:52
We can change this behavior, however.
203
760334
3039
12:55
We can use mathematical models
204
763373
1699
אנו יכולים להשתמש במודלים מתמטיים
12:57
to estimate the force that I'm applying to the quad.
205
765072
3133
כדי לאמוד את הכוח שאני מפעיל על המסוק.
13:00
Once we know this force, we can also change the laws of physics,
206
768205
3238
ברגע שיודעים את הכוח,
ניתן גם לשנות את
ניתן גם לשנות את
13:03
as far as the quad is concerned, of course.
207
771443
4499
חוקי הפיזיקה, ככל שזה נוגע למסוק כמובן.
13:07
Here the quad is behaving as if it were
208
775942
2263
כאן המסוק מתנהג כאילו
הוא נמצא בנוזל צמיג.
הוא נמצא בנוזל צמיג.
13:10
in a viscous fluid.
209
778205
4365
13:14
We now have an intimate way
210
782570
2174
כעת יש לנו יכולת ליצירת
מגע הדוק עם המכונה.
מגע הדוק עם המכונה.
13:16
of interacting with a machine.
211
784744
1849
13:18
I will use this new capability to position
212
786593
2506
אשתמש ביכולת חדשה זו כדי למקם
13:21
this camera-carrying quad to the appropriate location
213
789099
2577
את המסוק הזה שנושא מצלמה במיקום מתאים
13:23
for filming the remainder of this demonstration.
214
791676
3186
כדי לצלם את מה שנותר מהתצוגה.
13:36
So we can physically interact with these quads
215
804222
2768
אנו מסוגלים לבוא במגע פיזי עם המסוקים
13:38
and we can change the laws of physics.
216
806990
2403
ואנו מסוגלים לשנות את חוקי הפיזיקה.
13:41
Let's have a little bit of fun with this.
217
809393
2313
הבה נהנה מזה קצת.
מה שתראו עכשיו, מסוקים הללו
13:43
For what you will see next, these quads
218
811706
1704
יתנהגו תחילה כאילו הם נמצאים על פלוטו.
13:45
will initially behave as if they were on Pluto.
219
813410
3496
13:48
As time goes on, gravity will be increased
220
816906
2312
עם חלוף הזמן, כוח-המשיכה יוגבר
13:51
until we're all back on planet Earth,
221
819218
2120
עד שהם יהיו בחזרה על כדור-הארץ,
אבל אני מבטיחכם שלא נגיע לשם.
13:53
but I assure you we won't get there.
222
821338
1719
13:55
Okay, here goes.
223
823057
3501
טוב, הנה זה מתחיל.
(צחוק)
14:05
(Laughter)
224
833667
3412
14:34
(Laughter)
225
862778
3208
(צחוק)
(מחיאות כפיים)
14:37
(Applause)
226
865986
3386
14:41
Whew!
227
869372
1207
יו!
14:46
You're all thinking now,
228
874779
1517
כולכם ודאי חושבים עכשיו,
14:48
these guys are having way too much fun,
229
876296
1975
אנשים אלה נהנים יותר מדי,
14:50
and you're probably also asking yourself,
230
878271
2079
וקרוב לודאי אתם שואלים את עצמכם,
14:52
why exactly are they building machine athletes?
231
880350
3936
מדוע הם בכלל בונים אתלטים מכניים?
14:56
Some conjecture that the role of play in the animal kingdom
232
884286
2652
יש האומרים שתפקיד המשחק בממלכת החיות
14:58
is to hone skills and develop capabilities.
233
886938
2752
הוא להשחיז כישורים ולפתח יכולות.
15:01
Others think that it has more of a social role,
234
889690
2066
אחרים סבורים שיש לו יותר תפקיד חברתי,
15:03
that it's used to bind the group.
235
891756
1674
שהוא משמש לגיבוש הקבוצה.
15:05
Similarly, we use the analogy of sports and athleticism
236
893430
3533
באופן דומה, אנו משתמשים
באנלוגיה של ספורט ואתלטיות
באנלוגיה של ספורט ואתלטיות
15:08
to create new algorithms for machines
237
896963
2079
כדי ליצור אלגוריתמים חדשים למכונות
15:11
to push them to their limits.
238
899042
2147
ולהביאן לקצה גבול יכולתן.
15:13
What impact will the speed of machines have on our way of life?
239
901189
3677
איזו השפעה תהיה למהירות
של המכונות על דרך חיינו?
של המכונות על דרך חיינו?
15:16
Like all our past creations and innovations,
240
904866
2389
כמו כל יצירותינו והמצאותינו בעבר,
15:19
they may be used to improve the human condition
241
907255
2827
ניתן להשתמש בהן לשיפור התנאים האנושיים
15:22
or they may be misused and abused.
242
910082
2501
או ניתן להשתמש בהן לרעה.
15:24
This is not a technical choice we are faced with;
243
912583
1923
אין זו בחירה טכנולוגית שאנו עומדים בפניה;
15:26
it's a social one.
244
914506
1755
זוהי בחירה חברתית-מוסרית.
15:28
Let's make the right choice,
245
916261
1390
הבה נעשה את הבחירה הנכונה,
15:29
the choice that brings out the best in the future of machines,
246
917651
2405
הבחירה שמוציאה את המיטב
מעתידן של המכונות הללו,
מעתידן של המכונות הללו,
15:32
just like athleticism in sports
247
920056
1812
בדיוק כמו שאתלטיות בספורט
יכולה להוציא את המיטב מתוכנו.
יכולה להוציא את המיטב מתוכנו.
15:33
can bring out the best in us.
248
921868
2161
15:36
Let me introduce you to the wizards behind the green curtain.
249
924029
3450
אציג בפניכם את אשפי
המחשב שמאחורי המסך הירוק.
המחשב שמאחורי המסך הירוק.
15:39
They're the current members of the Flying Machine Arena research team.
250
927479
2900
הם החברים הנוכחיים בקבוצת
המחקר "זירת המכונות המעופפות".
המחקר "זירת המכונות המעופפות".
15:42
(Applause)
251
930379
4769
(מחיאות כפיים)
15:47
Federico Augugliaro, Dario Brescianini, Markus Hehn,
252
935148
3046
פדריקו איוגוגליאריו, דאריו ברסיאניני,
מרכוס הן,
מרכוס הן,
סרג'יי לופאשין, מארק מולר ורובין ריטס.
15:50
Sergei Lupashin, Mark Muller and Robin Ritz.
253
938194
2824
15:53
Look out for them. They're destined for great things.
254
941018
1932
הסתכלו עליהם. הם נועדו לגדולות.
15:54
Thank you.
255
942950
1178
תודה לכם.
15:56
(Applause)
256
944128
6354
(מחיאות כפיים)
ABOUT THE SPEAKER
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneerRaffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs.
Why you should listen
Raffaello D'Andrea combines academics, business, and the arts to explore the capabilities of autonomous systems. As part of his research as professor of dynamic systems and control at the Swiss Federal Institute of Technology (ETH Zürich), he and his collaborators enchant viewers with works like the self-destructing, self-assembling Robotic Chair, or the Balancing Cube that can perch itself on its corners.
D’Andrea and his team created the Flying Machine Arena to test the gravity-defying abilities of their athletic flying robots. Building on research in the Flying Machine Arena, ETH Zürich partnered with its spin-off company Verity Studios and with Cirque du Soleil to create “Sparked,” a short film showcasing the unexpected airborne dexterity of quadcopters. D’Andrea is the co-founder of Kiva Systems, a robotics company that develops intelligent automated warehouse systems and that was acquired by Amazon in 2012.
Raffaello D'Andrea | Speaker | TED.com