ABOUT THE SPEAKER
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.

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.

More profile about the speaker
Robert Full | Speaker | TED.com
TED2005

Robert Full: The sticky wonder of gecko feet

ロバート・フル 動物の動きについて

Filmed:
890,074 views

生物学者ロバート・フルが面白い動物のスローモーションを見せてくれます。ゴキブリが網を駆け抜けていくのに使うトゲやヤモリが壁を登るのに使っているナノテクが詰め込まれた足を近くで観察してみよう。
- 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

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
I want you to imagine想像する that you're a student学生 in my lab研究室.
0
0
5000
私の研究室の学生だと思ってください
00:17
What I want you to do is to create作成する a biologically生物学的に inspiredインスピレーションを受けた design設計.
1
5000
4000
あなた方への課題は生物規範デザインです
00:21
And so here'sここにいる the challengeチャレンジ:
2
9000
2000
課題のテーマは
00:23
I want you to help me create作成する a fully完全に 3D, dynamic動的, parameterizedパラメータ化された contact接触 modelモデル.
3
11000
6000
パラメトリックな3次元動的接触モデルの作成です
00:29
The translation翻訳 of that is, could you help me buildビルドする a foot?
4
17000
4000
普通の言葉で言うと、足を作るのを手伝って欲しいということになります
00:33
And it is a true真実 challengeチャレンジ, and I do want you to help me.
5
21000
2000
これは本当に難しいことで、本当に手伝って欲しいと思っています
00:35
Of courseコース, in the challengeチャレンジ there is a prize.
6
23000
2000
当然賞も用意してあります
00:37
It's not quiteかなり the TEDTED Prize, but it is an exclusive排他的 t-shirtTシャツ from our lab研究室.
7
25000
7000
TED賞程のものではなく、うちの研究室のオリジナルTシャツです
00:44
So please send送信する me your ideasアイデア about how to design設計 a foot.
8
32000
6000
是非足を作るアイデアを送って下さい
00:50
Now if we want to design設計 a foot, what do we have to do?
9
38000
4000
足をデザインするために必要なことを挙げてみましょう
00:54
We have to first know what a foot is.
10
42000
3000
まず、足とはどういうものか知る必要があります
00:57
If we go to the dictionary辞書, it says言う, "It's the lower低い extremity of a leg
11
45000
3000
辞書でfootの訳を見ると「足首から下の部分、
01:00
that is in direct直接 contact接触 with the ground接地 in standing立っている or walking歩く"
12
48000
2000
歩み、最下部」と書いてあります
01:02
That's the traditional伝統的な definition定義.
13
50000
1000
これは従来ある定義です
01:03
But if you wanted to really do research研究, what do you have to do?
14
51000
3000
しかし、これでは研究したことになりません
01:06
You have to go to the literature文献 and look up what's known既知の about feetフィート.
15
54000
3000
文献で足について何が知られているか調査する必要があります
01:09
So you go to the literature文献. (Laughter笑い)
16
57000
2000
なので文献を実際に見てみましょう(笑)
01:12
Maybe you're familiar身近な with this literature文献.
17
60000
2000
文献を見ていてもう御存じかもしれませんが
01:14
The problem問題 is, there are manyたくさんの, manyたくさんの feetフィート.
18
62000
3000
問題は、足の種類がものすごく沢山あることです
01:17
How do you do this?
19
65000
1000
ではどうするか
01:18
You need to survey調査 all feetフィート and extractエキス the principles原則 of how they work.
20
66000
5000
足の種類をすべて洗い出し、どういった原則で機能しているのか調査する必要があります
01:23
And I want you to help me do that in this next clipクリップ.
21
71000
2000
次の映像を見ながらどんな原則があるかとか
01:25
As you see this clipクリップ, look for principles原則,
22
73000
3000
どのような実験をすることによって
01:28
and alsoまた、 think about experiments実験 that you mightかもしれない design設計
23
76000
3000
足の機能を見出していくか
01:31
in order注文 to understandわかる how a foot works作品.
24
79000
4000
考えてみてください
01:44
See any common一般 themesテーマ? Principles原則?
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92000
2000
何か共通のテーマありましたか?原則は?
01:46
What would you do?
26
94000
3000
どうしますか?
01:59
What experiments実験 would you run走る?
27
107000
2000
どんな実験をしますか?
03:31
Wowワオ. (Applause拍手)
28
199000
6000
すごい
03:37
Our research研究 on the biomechanics生体力学 of animal動物 locomotion歩行
29
205000
3000
動物運動学の研究を通して
03:40
has allowed許可された us to make a blueprint青写真 for a foot.
30
208000
2000
青写真を描くことが出来ました
03:42
It's a design設計 inspiredインスピレーションを受けた by nature自然, but it's not a copyコピー of any specific特定 foot you just looked見た at,
31
210000
6000
これは自然に習った設計で今さっき見たような足をただ模倣したものでもありません
03:48
but it's a synthesis合成 of the secrets秘密 of manyたくさんの, manyたくさんの feetフィート.
32
216000
4000
いろいろな種類の足の秘密を組み合わせたものです
03:52
Now it turnsターン out that animals動物 can go anywhereどこでも.
33
220000
3000
動物は大体どこにでも行くことが出来ます
03:55
They can locomote移動 on substrates基質 that vary変化する as you saw --
34
223000
2000
先ほど見たように接触の確率、表面そのものの不安定さ
03:57
in the probability確率 of contact接触, the movement移動 of that surface表面
35
225000
4000
足の置き場の安定さがどのように変化しても
04:01
and the typeタイプ of footholds足場 that are presentプレゼント.
36
229000
3000
その表面を動き回ることができる
04:04
If you want to study調査 how a foot works作品,
37
232000
2000
もし足の働きを研究するとなると
04:06
we're going to have to simulateシミュレートする those surfaces表面, or simulateシミュレートする that debrisデブリ.
38
234000
4000
このように多様な表面もしくは表面に落ちている砂利などをシミュレーションする必要があります
04:10
When we did that, here'sここにいる a new新しい experiment実験 that we did:
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238000
5000
実際に行った実験はこれです
04:15
we put an animal動物 and had it run走る -- this grass spiderクモ --
40
243000
2000
適当な動物、ここではこのクサグモですが
04:17
on a surface表面 with 99 percentパーセント of the contact接触 areaエリア removed除去された.
41
245000
3000
接触表面を99%排除した表面を走らせました
04:20
But it didn't even slowスロー down the animal動物.
42
248000
2000
それでもほとんど影響なし
04:22
It's still runningランニング at the human人間 equivalent同等 of 300 milesマイル per〜ごと hour時間.
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250000
3000
人の大きさにしたら時速300マイルで走行していることになります
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully慎重に.
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253000
3000
どうやっているのでしょう?もっと注意してみてください
04:28
When we slowスロー it down 50 times we see how the leg is hittingヒッティング that simulatedシミュレートされた debrisデブリ.
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256000
6000
速度を50分の1に落とすとと足がシミュレーションされた砂利をどのように利用しているか見えてきます
04:34
The leg is acting演技 as a foot.
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262000
2000
地面に触れているのは
04:36
And in fact事実, the animal動物 contacts連絡先 other parts部品 of its leg
47
264000
3000
足先というより脚全体が地面と
04:39
more frequently頻繁に than the traditionally伝統的に defined定義された foot.
48
267000
3000
接触していることに気づいていると思います
04:42
The foot is distributed配布された along一緒に the whole全体 leg.
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270000
4000
歩行用の地面接触機能が脚全体に分布しています
04:46
You can do another別の experiment実験 where you can take a cockroachゴキブリ with a foot,
50
274000
4000
ゴキブリでも実験することが出来ます。足から一節
04:50
and you can remove除去する its foot.
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278000
2000
もいで見ることが出来ます
04:52
I'm passing通過 some cockroachesゴキブリ around. Take a look at their彼らの feetフィート.
52
280000
4000
今ゴキブリを回しているのでゴキブリの足を見てみてください
04:56
Withoutなし a foot, here'sここにいる what it does. It doesn't even slowスロー down.
53
284000
4000
一節もぐとどうなるか?それでも速度が変わらない
05:00
It can run走る the same同じ speed速度 withoutなし even that segmentセグメント.
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288000
3000
節が一つなくても影響がないんです
05:03
No problem問題 for the cockroachゴキブリ -- they can grow成長する them back, if you careお手入れ.
55
291000
3000
ゴキブリの足の節は生え換わるので心配ないです
05:06
How do they do it?
56
294000
2000
ではどうやっているのか?
05:08
Look carefully慎重に: this is slowed減速した down 100 times,
57
296000
3000
よく見てください。100分の1に減速しています
05:11
and watch what it's doing with the rest残り of its leg.
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299000
3000
残った足をどう使っているか?
05:14
It's acting演技, again, as a distributed配布された foot --
59
302000
3000
同じように脚全体を使っています
05:17
very effective効果的な.
60
305000
2000
超効果的
05:19
Now, the question質問 we had is, how general一般 is a distributed配布された foot?
61
307000
5000
次の疑問は足全体への機能分散がどれくらい一般的なことなのか
05:24
And the next behavior動作 I'll showショー you of this animal動物 just stunned唖然 us the first time that we saw it.
62
312000
9000
次に見せる動物には度肝を抜かれました
05:33
Journalistsジャーナリスト, this is off the record記録; it's embargoed禁断.
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321000
5000
ジャーナリストのみなさん、これはオフレコでお願いします
05:38
Take a look at what that is!
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326000
2000
見てみてください
05:40
That's a bipedal二足歩行 octopusたこ that's disguised偽装された as a rolling圧延 coconutココナッツ.
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328000
7000
転がっているココナツに化けた2足歩行のタコです
05:47
It was discovered発見された by Christinaクリスティーナ Huffardハファード
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335000
4000
発見者はクリスティーナ・ハッファードで
05:51
and filmed撮影された by Sea Studiosスタジオ, right here from Montereyモントレー.
67
339000
3000
撮ったのはシースタジオで、場所はここ、モントレーです
05:56
We've私たちは alsoまた、 described記載された another別の species of bipedal二足歩行 octopusたこ.
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344000
5000
他にも2足歩行のタコが見つかっています
06:01
This one disguises変装 itself自体 as floatingフローティング algae藻類.
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349000
3000
これは海藻に化けた時のものです
06:04
It walksあるきます on two legs and it holds保持 the other arms武器 up in the air空気 so that it can't be seen見た.
70
352000
5000
2足で歩きながら他の足を高く上げてカモフラージュしています
06:09
(Applause拍手)
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357000
1000
(拍手)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging挑戦 terrain地形.
72
358000
8000
不整地を乗り越える時の足の動かし方を見てください
06:18
It uses用途 that beautiful綺麗な distributed配布された foot to make it as if those obstacles障害 are not even there --
73
366000
11000
足全体をうまく使っているため、まるで障害物がないかのようです
06:29
truly真に extraordinary特別な.
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377000
2000
本当に素晴らしい
06:33
In 1951, Escherエッシャー made this drawingお絵かき. He thought he created作成した an animal動物 fantasyファンタジー.
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381000
4000
エッシャーは恐らく全くの架空の動物を描いたつもりで1951年にこの絵を描きました。
06:38
But we know that artアート imitates模倣する life,
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386000
2000
芸術は命を模倣するとでもいいましょうか
06:40
and it turnsターン out nature自然, three million百万 years ago, evolved進化した the next animal動物.
77
388000
3000
300万年前に大自然は次の動物を進化させていました
06:43
It's a shrimp-likeエビのような animal動物 calledと呼ばれる the stomatopod胃ポッド,
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391000
2000
エビと似たようなシャコという動物です
06:45
and here'sここにいる how it moves動き on the beachesビーチ of Panamaパナマ:
79
393000
4000
このようにパナマの浜辺を動き回ります
06:49
it actually実際に rollsロールズ, and it can even rollロール uphill上り坂.
80
397000
4000
転がって坂も登れるのです
06:53
It's the ultimate究極 distributed配布された foot: its whole全体 body in this case場合 is acting演技 like its foot.
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401000
8000
足の機能が分散した究極の例とも言え、体全体が足の代わりになっています
07:03
So, if we want to then, to our blueprint青写真, add追加する the first important重要 feature特徴,
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411000
5000
我々の設計図に最初に加える重要な機能は
07:08
we want to add追加する distributed配布された foot contact接触.
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416000
2000
接地し得る点を足だけではなく
07:10
Not just with the traditional伝統的な foot, but alsoまた、 the leg,
84
418000
3000
脚全体にそして体にも
07:13
and even of the body.
85
421000
1000
分散させるということです
07:14
Can this help us inspireインスピレーション the design設計 of novel小説 robotsロボット?
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422000
4000
これで新しいロボットの設計することが出来るでしょうか?
07:18
We biologically生物学的に inspiredインスピレーションを受けた this robotロボット, named名前 RHexRHex,
87
426000
3000
素晴らしいエンジニアが過去数年かけて
07:21
built建てられた by these extraordinary特別な engineersエンジニア over the last few少数 years.
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429000
4000
RHexと呼ばれる次の生物規範ロボットを作りました
07:25
RHex'sRHexの foot started開始した off to be quiteかなり simple単純,
89
433000
3000
RHexの足は最初はかなり単純な形でした
07:28
then it got tuned調整された over time, and ultimately最終的に resulted結果 in this halfハーフ circleサークル.
90
436000
5000
時間とともにチューニングされ、ついに半円形になりました
07:33
Why is that? The videoビデオ will showショー you.
91
441000
2000
理由はビデオを見れば分かります
07:35
Watch where the robotロボット, now, contacts連絡先 its leg in order注文 to deal対処 with this very difficult難しい terrain地形.
92
443000
7000
難しい不整地を歩くために足全体をどう使っているか見てください
07:42
What you'llあなたは see, in fact事実, is that it's usingを使用して that halfハーフ circleサークル leg as a distributed配布された foot.
93
450000
6000
半円全体を足として使っているのが分かりますか
07:48
Watch it go over this.
94
456000
2000
この障害物を乗り越える時も
07:50
You can see it here well on this debrisデブリ.
95
458000
2000
ここに落ちている障害物も
07:53
Extraordinary特別な. No sensingセンシング, all the controlコントロール is built建てられた right into the tuned調整された legs.
96
461000
6000
検知する必要はなく制御は足の形そのものによって実現されています
07:59
Really simple単純, but beautiful綺麗な.
97
467000
2000
シンプルかつ洗練されて美しい
08:01
Now, you mightかもしれない have noticed気づいた something elseelse about the animals動物
98
469000
3000
不整地を走りぬいていく動物を見た時
08:04
when they were runningランニング over the rough荒い terrain地形.
99
472000
2000
他にも気付いた点はないですか?
08:06
And my assistant'sアシスタント going to help me here.
100
474000
2000
アシスタントに手伝ってもらいましょう
08:08
When you touched触れた the cockroachゴキブリ leg -- can you get the microphoneマイクロフォン for him?
101
476000
4000
ゴキブリの足を触った時...マイクお願いします
08:12
When you touched触れた the cockroachゴキブリ leg, what did it feel like?
102
480000
3000
ゴキブリの足を触った時どんな感触だった?
08:15
Did you notice通知 something?
103
483000
2000
なにか気付いたことある?
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Boy男の子: Spinyスパイニー.
104
485000
1000
少年: とげがある
08:18
Robertロバート Fullフル: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sortソート of hurts痛い.
105
486000
4000
そうトゲがあるんだ たくさんあるでしょう?痛いよね
08:22
Maybe we could give it to our curatorキュレーター and see if he'd彼は be brave勇敢な enough十分な to touchタッチ the cockroachゴキブリ.
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490000
6000
キュレータさんに渡してみてゴキブリを触る勇気があるかどうか見てみましょう
08:28
(Laughter笑い)
107
496000
1000
(笑)
08:29
Chrisクリス Andersonアンダーソン: Did you touchタッチ it?
108
497000
1000
クリス・アンダーソン: 触ったことがあるんですか?
08:30
RFRF: So if you look carefully慎重に at this, what you see is that they have spines背骨
109
498000
3000
これをよく見るととげが付いていることが分かります
08:33
and until〜まで a few少数 weeks ago, no one knew知っていた what they did.
110
501000
3000
数週間前まではそのトゲの役割を誰も知りませんでした
08:36
They assumed想定される that they were for protection保護 and for sensory感覚 structures構造.
111
504000
3000
トゲの役割は外敵から守るとか感覚器官だと思われていました
08:39
We found見つけた that they're for something elseelse -- here'sここにいる a segmentセグメント of that spine脊椎.
112
507000
4000
他の役割を解明することが出来ました。。これはトゲの一部を拡大したものです
08:43
They're tuned調整された suchそのような that they easily簡単に collapse崩壊 in one direction方向
113
511000
3000
ある方向に対してはやわらかくなっていて
08:46
to pull引く the leg out from debrisデブリ,
114
514000
2000
足を引き上げやすくなっています
08:48
but they're stiff堅い in the other direction方向 so they captureキャプチャー disparities格差 in the surface表面.
115
516000
6000
別な方向から押すと固くなっていて表面の凹凸を捉えられます
08:54
Now crabsカニ don't missミス footholds足場, because they normally通常は move動く on sand --
116
522000
3000
カニは普段砂の上を動くので足を踏み外すことはありません
08:57
until〜まで they come to our lab研究室.
117
525000
1000
研究室につれてこられるまでは
08:59
And where they have a problem問題 with this kind種類 of meshメッシュ,
118
527000
3000
このような網で苦労することになります
09:02
because they don't have spines背骨.
119
530000
2000
トゲを持っていないからです
09:05
The crabsカニ are missing行方不明 spines背骨, so they have a problem問題 in this kind種類 of rough荒い terrain地形.
120
533000
3000
カニはトゲを持たないからこのような表面を通過することができません
09:08
But of courseコース, we can deal対処 with that
121
536000
3000
人工的にこのトゲを作って
09:11
because we can produce作物 artificial人工的な spines背骨.
122
539000
3000
何とかしてあげることが出来ます
09:15
We can make spines背骨 that catchキャッチ on simulatedシミュレートされた debrisデブリ
123
543000
3000
踏み込む時に障害物をとらえ
09:18
and collapse崩壊 on removal除去 to easily簡単に pull引く them out.
124
546000
3000
引き出す時には簡単に抜けるようにします
09:21
We did that by puttingパッティング these artificial人工的な spines背骨 on crabsカニ,
125
549000
3000
このようなトゲを足にくっつけて
09:24
as you see here, and then we testedテストされた them.
126
552000
2000
カニに試してもらいました
09:26
Do we really understandわかる that principle原理 of tuningチューニング? The answer回答 is, yes!
127
554000
4000
この考え方は正しかったでしょうか?正解でした
09:30
This is slowed減速した down 20-fold〜倍, and the crabカニ just zoomsズームする across横断する that simulatedシミュレートされた debrisデブリ.
128
558000
5000
20分の1のスピードに落した動画ですが、カニは障害物をもろともしません
09:35
(Laughter笑い) (Applause拍手)
129
563000
2000
(笑)(拍手)
09:37
A little better than nature自然.
130
565000
2000
自然から一歩前進しました
09:40
So to our blueprint青写真, we need to add追加する tuned調整された spines背骨.
131
568000
3000
設計図には特殊なトゲを追加します
09:43
Now will this help us think about the design設計 of more effective効果的な climbingクライミング robotsロボット?
132
571000
5000
これでクライミングの得意なロボットを作れますでしょうか?
09:48
Well, here'sここにいる RHexRHex: RHexRHex has troubleトラブル on railsレール -- on smooth滑らかな railsレール, as you see here.
133
576000
5000
再びRHexです。なめらかなレールをを乗り越えっるのに苦労しています
09:53
So why not add追加する a spine脊椎? My colleagues同僚 did this at U. Pennペン.
134
581000
4000
トゲの出番です。私の同僚のダン・コディシェックが
09:57
Danダン Koditschekコーディシュク put some steel nails -- very simple単純 versionバージョン -- on the robotロボット,
135
585000
4000
ペンシルバニア大学で足に釘をつけてみました
10:01
and here'sここにいる RHexRHex, now, going over those steel -- those railsレール. No problem問題!
136
589000
6000
今度のRHexは問題なくレールを乗り越えていきます
10:07
How does it do it?
137
595000
1000
どうやっているのでしょうか
10:08
Let's slowスロー it down and you can see the spines背骨 in actionアクション.
138
596000
2000
動画の速度を落として様子をみましょう
10:10
Watch the leg come around, and you'llあなたは see it grabつかむ on right there.
139
598000
3000
足が踏み込もうとする時にトゲでレールをとらえているのが分かります
10:13
It couldn'tできなかった do that before; it would just slipスリップ and get stuck立ち往生 and tip先端 over.
140
601000
3000
以前は滑るだけで障害物をとらえることができませんでした
10:16
And watch again, right there -- successful成功した.
141
604000
4000
もう一回見ましょう。成功です
10:20
Now just because we have a distributed配布された foot and spines背骨
142
608000
3000
足の機能を分散させてトゲを追加したからといって
10:23
doesn't mean you can climb登る vertical垂直 surfaces表面.
143
611000
2000
垂直な壁が登られるわけではありません
10:26
This is really, really difficult難しい.
144
614000
2000
非常に難しいことです
10:28
But look at this animal動物 do it!
145
616000
2000
でもこの動物はいとも簡単にやっています
10:30
One of the onesもの I'm passing通過 around is climbingクライミング up this vertical垂直 surface表面 that's a smooth滑らかな metal金属 plateプレート.
146
618000
6000
今まわしている動物がまさになめらかな金属でできた壁を登っています
10:36
It's extraordinary特別な how fast速い it can do it --
147
624000
2000
スピードには驚くばかりですが
10:38
but if you slowスロー it down, you see something that's quiteかなり extraordinary特別な.
148
626000
4000
動画の速度を下げると驚く光景を目にします
10:42
It's a secret秘密. The animal動物 effectively効果的に climbs登る by slipping滑る and look --
149
630000
4000
秘密を解き明かすと、滑ったりしながら
10:46
and doing, actually実際に, terriblyひどく, with respect尊敬 to grabbingつかむ on the surface表面.
150
634000
4000
決して美しいとはいえないような登り方をしています
10:50
It looks外見, in fact事実, like it's swimming水泳 up the surface表面.
151
638000
3000
まるで泳いでいるかのようにこの平面を登っていきます
10:53
We can actually実際に modelモデル that behavior動作 better as a fluid流体, if you look at it.
152
641000
4000
実際にモデリングしてみると液体中の動きがもっとも合致します
10:57
The distributed配布された foot, actually実際に, is workingワーキング more like a paddleパドル.
153
645000
4000
分散された足の機能はパドルのような役割を果たしています
11:01
The same同じ is true真実 when we looked見た at this lizardトカゲ runningランニング on fluidized流動化した sand.
154
649000
4000
このトカゲが流砂の上を走る時もそうです
11:05
Watch its feetフィート.
155
653000
2000
足を見てください
11:07
It's actually実際に functioning機能する as a paddleパドル
156
655000
2000
普通固体だと思うよるな表面でも
11:09
even thoughしかし it's interacting相互作用する with a surface表面 that we normally通常は think of as a solid固体.
157
657000
6000
まるでパドルのような役割を果たしています
11:15
This is not different異なる from what my former前者 undergraduate学部 discovered発見された
158
663000
5000
以前私のところにいた学生が
11:20
when she figured思った out how lizardsトカゲ can run走る on water itself自体.
159
668000
4000
トカゲの水上歩行の研究でも似たような発見をしました
11:25
Can you use this to make a better robotロボット?
160
673000
5000
これでよりよいロボットを作れるでしょうか?
11:30
Martinマーティン Buehlerビューラー did -- who'sだれの now at Bostonボストン Dynamicsダイナミクス --
161
678000
3000
ボストンダイナミクスのマーチン・ビューラーは
11:33
he took取った this ideaアイディア and made RHexRHex to be Aquaアクア RHexRHex.
162
681000
5000
このアイデアを使ってAqua RHexへと進化させました
11:38
So here'sここにいる RHexRHex with paddlesパドル,
163
686000
2000
これがパドルを付けたRHexで
11:40
now converted変換された into an incredibly信じられないほど maneuverable操作が容易な swimming水泳 robotロボット.
164
688000
5000
かなり泳ぎのうまいロボットになっています
11:46
For rough荒い surfaces表面, thoughしかし, animals動物 add追加する claws.
165
694000
3000
荒れた面の場合、動物は爪を使うようになります
11:49
And you probably多分 feel them if you grabbed捕まえた it.
166
697000
1000
手に取った時爪を感じることが出来たと思います
11:50
Did you touchタッチ it?
167
698000
1000
触りましたか?
11:51
CACA: I did.
168
699000
1000
CA: 触りました
11:52
RFRF: And they do really well at grabbingつかむ onto〜に surfaces表面 with these claws.
169
700000
2000
動物は爪をかなり巧みに使います
11:54
Markマーク Cutkoskyカットコスキー at Stanfordスタンフォード University大学, one of my collaborators協力者, is an extraordinary特別な engineerエンジニア
170
702000
6000
一緒に研究しているスタンフォード大学のマーク・クトウスキーさんはかなりすごいエンジニアで
12:00
who developed発展した this technique技術 calledと呼ばれる Shape形状 Deposition堆積 Manufacturing製造業,
171
708000
3000
形状デポジション製法という製造方法を編み出しました
12:03
where he can imbedイムベッド claws right into an artificial人工的な foot.
172
711000
3000
この製造方法で直接人工的な足に爪を埋め込むことができます
12:06
And here'sここにいる the simple単純 versionバージョン of a foot for a new新しい robotロボット that I'll showショー you in a bitビット.
173
714000
5000
これから見せる新しいロボットの初期のバージョンが足がこれです
12:11
So to our blueprint青写真, let's attach付ける claws.
174
719000
3000
プロトタイプの青写真に爪も付けておきましょう
12:14
Now if we look at animals動物, thoughしかし, to be really maneuverable操作が容易な in all surfaces表面,
175
722000
3000
動物はどんな表面でも歩いて行けるような工夫をしています
12:17
the animals動物 use hybridハイブリッド mechanismsメカニズム
176
725000
2000
工夫をしています
12:19
that include含める claws, and spines背骨, and hairs, and padsパッド, and glueグルー, and capillary毛細血管 adhesion接着力
177
727000
4000
爪、トゲ、髪、肉球、糊、毛細現象による接着など
12:23
and a whole全体 bunch of other things.
178
731000
1000
いろいろな要素を組み合わせて使います
12:24
These are all from different異なる insects昆虫.
179
732000
2000
これらは全て別々の虫から取ってきたものです
12:26
There's an ant crawlingクロール up a vertical垂直 surface表面.
180
734000
2000
アリが垂直な面を登っています
12:28
Let's look at that ant.
181
736000
1000
近づいて見てみましょう
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
738000
5000
アリの足です。髪と爪そしてこの変なものが見られます
12:35
This is when its foot's足の in the air空気.
183
743000
2000
これは足が空中にある時です
12:37
Watch what happens起こる when the foot goes行く onto〜に your sandwichサンドイッチ.
184
745000
4000
足が食べようとしているサンドイッチに乗っかる時
12:41
You see what happens起こる?
185
749000
2000
こうなります
12:43
That padパッド comes来る out. And that's where the glueグルー is.
186
751000
4000
糊の付いている肉球みたいなものが出てきます
12:48
Here from underneath下の is an ant foot,
187
756000
3000
下から見てみましょう
12:51
and when the claws don't dig掘る in, that padパッド automatically自動的に comes来る out withoutなし the ant doing anything.
188
759000
6000
爪が引っ掛からない時にはあの肉球みたいなものが自動的に
12:57
It just extrudes押し出し.
189
765000
1000
飛び出します
12:58
And this was a hardハード shotショット to get -- I think this is the shotショット of the ant foot on the superstringsスーパーストリング.
190
766000
5000
撮影の難しかったアリがひもを登っているところです
13:03
So it's prettyかなり toughタフ to do.
191
771000
1000
大変でしたが
13:04
This is what it looks外見 like close閉じる up --
192
772000
3000
近くで見ると、
13:07
here'sここにいる the ant foot, and there's the glueグルー.
193
775000
2000
こうやって糊が出てきます
13:09
And we discovered発見された this glueグルー mayかもしれない be an interesting面白い two-phase二相 mixture混合.
194
777000
4000
この糊は面白い特性を持つ二相混合体だということが分かってきました
13:13
It certainly確かに helps助けて it to holdホールド on.
195
781000
2000
アリをくっつけるのに十分な保持力がありますね
13:15
So to our blueprint青写真, we stickスティック on some sticky粘着性の padsパッド.
196
783000
4000
青写真に糊の付いている肉球を追加します
13:19
Now you mightかもしれない think for smooth滑らかな surfaces表面 we get inspirationインスピレーション here.
197
787000
4000
なめらかな表面ではこれで十分そうですが
13:23
Now we have something better here.
198
791000
3000
もっといいものがありました
13:26
The gecko'sゲッコの a really great example of nanotechnologyナノテクノロジー in nature自然.
199
794000
3000
ヤモリは自然界で使われているナノテクのよい例です
13:29
These are its feetフィート.
200
797000
2000
これが足で
13:31
They're -- almostほぼ look alienエイリアン. And the secret秘密, whichどの they stickスティック on with,
201
799000
4000
地球上のものとは思えないような形をしていますが,くっついていられる理由は
13:35
involves関係する their彼らの hairy毛深い toesつま先.
202
803000
2000
毛むくじゃらな足の指です
13:37
They can run走る up a surface表面 at a meterメートル per〜ごと second二番,
203
805000
4000
ヤモリは秒速1メートルで壁を登り
13:41
take 30 stepsステップ in that one second二番 -- you can hardlyほとんど see them.
204
809000
3000
その1秒の間に30歩進みます。目にも止まらぬ速さです
13:44
If we slowスロー it down, they attach付ける their彼らの feetフィート at eight8 millisecondsミリ秒,
205
812000
3000
動画をゆっくり回すと8ミリ秒で足をくっつけ
13:47
and detachデタッチ them in 16 millisecondsミリ秒.
206
815000
3000
16ミリ秒ではずします
13:50
And when you watch how they detachデタッチ it, it is bizarre奇妙な.
207
818000
7000
はずし方を詳しく見るとかなり変です
13:57
They peelはがす away from the surface表面 like you'dあなたは peelはがす away a pieceピース of tapeテープ.
208
825000
5000
セロテープを壁からはがしているかのようにはがしています
14:02
Very strange奇妙な. How do they stickスティック?
209
830000
3000
変ですよね。どうやってくっついているのでしょう?
14:05
If you look at their彼らの feetフィート, they have leaf-like葉のような structures構造 calledと呼ばれる linalaeリナリエ
210
833000
3000
足を見るとlinalaeという葉っぱのような構造を持っており
14:08
with millions何百万 of hairs.
211
836000
1000
毛だらけです
14:09
And each hairヘア has the worst最悪 case場合 of splitスプリット ends終わり possible可能.
212
837000
3000
毛先をみるとすごい枝毛になっています
14:12
It has a hundred to a thousand splitスプリット ends終わり,
213
840000
3000
一本の毛が何百や何千にも枝分かれしてます
14:15
and that's the secret秘密, because it allows許す intimate親密な contact接触.
214
843000
3000
これが密着するための秘密です
14:18
The geckoゲッコ has a billion of these 200-nanometer-sized- ナノメータサイズ splitスプリット ends終わり.
215
846000
4000
ヤモリ一匹が何億もの200nm大の枝毛を持っています
14:22
And they don't stickスティック by glueグルー, or they don't work like Velcroベルクロ, or they don't work with suction吸引.
216
850000
5000
糊や磁力もしくはマジックテープのような原理でくっつくのではなく
14:27
We discovered発見された they work by intermolecular分子間 forces alone単独で.
217
855000
4000
分子間力でくっつきます
14:31
So to our blueprint青写真, we splitスプリット some hairs.
218
859000
4000
青写真に枝毛を追加しす
14:35
This has inspiredインスピレーションを受けた the design設計 of the first self-cleaningセルフクリーニング dryドライ adhesive接着剤 --
219
863000
3000
うれしいことに自己洗浄機能を持つ乾式接着剤の
14:38
the patent特許 issued発行済み, we're happyハッピー to say.
220
866000
2000
特許の取得に成功しました
14:40
And here'sここにいる the simplest最も単純な versionバージョン in nature自然,
221
868000
3000
これが自然界のもっともシンプルなサンプル
14:43
and here'sここにいる my collaborator協力者 Ronロン Fearing's恐れる attempt試みる
222
871000
3000
こちらが共同研究者ロン・フェアリングの
14:46
at an artificial人工的な versionバージョン of this dryドライ adhesive接着剤 made from polyurethaneポリウレタン.
223
874000
5000
人工的なポリウレタン製の試作です
14:51
And here'sここにいる the first attempt試みる to have it work on some load負荷.
224
879000
3000
初めて負荷をかけてみた時の映像です
14:54
There's enormous巨大な interest利子 in this in a variety品種 of different異なる fieldsフィールド.
225
882000
3000
様々な分野から興味を持たれています
14:57
You could think of a thousand possible可能 uses用途, I'm sure.
226
885000
3000
用途はいくらでも思いつくと思われるし
15:00
Lots of people have, and we're excited興奮した about realizing実現する this as a product製品.
227
888000
5000
思いついた人たちも多く、製品化に向けて興奮しています
15:05
We have imagined想像した products製品; for example, this one:
228
893000
2000
いろいろな製品を想像してみました。例えばこれ
15:08
we imagined想像した a bio-inspiredバイオインスピレーション Band-Aidバンドエイド, where we took取った the glueグルー off the Band-Aidバンドエイド.
229
896000
5000
生物規範の絆創膏。絆創膏の糊をはいで
15:13
We took取った some hairs from a molting脱皮 geckoゲッコ;
230
901000
2000
毛の生え換わっているヤモリの毛を
15:15
put three rollsロールズ of them on here, and then made this Band-Aidバンドエイド.
231
903000
4000
3牧くっつけてみました
15:19
This is an undergraduate学部 volunteerボランティア --
232
907000
2000
これは大学生のボランティアです
15:21
we have 30,000 undergraduates学部 so we can choose選択する among them --
233
909000
3000
学生が3万人もいるので、選択肢が豊富なんです
15:24
that's actually実際に just a red penペン markマーク.
234
912000
2000
あれは赤いペンで付けた印なのですが
15:26
But it makes作る an incredible信じられない Band-Aidバンドエイド.
235
914000
2000
しっかりと絆創膏の機能を果たしてしています
15:28
It's aerated通気, it can be peeled皮をむいた off easily簡単に, it doesn't cause原因 any irritation刺激, it works作品 underwater水中.
236
916000
8000
空気の循環もよく、簡単にはがすこともでき、皮膚も荒らさず、水中使用も可
15:36
I think this is an extraordinary特別な example of how curiosity-based好奇心に基づく research研究 --
237
924000
5000
最初はただどうやって登っているのか知りたかっただけだった
15:41
we just wondered疑問に思った how they climbed登った up something --
238
929000
2000
好奇心で始めた研究から、思いがけない
15:43
can lead to things that you could never imagine想像する.
239
931000
3000
産物が生み出されたよい例です
15:46
It's just an example of why we need to supportサポート curiosity-based好奇心に基づく research研究.
240
934000
4000
好奇心で始める研究に予算を出すよい理由でもあります
15:50
Here you are, pulling引っ張る off the Band-Aidバンドエイド.
241
938000
3000
絆創膏をはがしているところです
15:53
So we've私たちは redefined再定義された, now, what a foot is.
242
941000
4000
足とは何か定義し直しましたが
15:57
The question質問 is, can we use these secrets秘密, then,
243
945000
2000
問題は自然界から学んだことを応用し
15:59
to inspireインスピレーション the design設計 of a better foot, better than one that we see in nature自然?
244
947000
3000
よりよい足のデザインが出来るようになったかどうかです
16:02
Here'sここにいる the new新しい projectプロジェクト:
245
950000
2000
新しいプロジェクトとして、
16:04
we're trying試す to create作成する the first climbingクライミング search-and-rescue検索と救助 robotロボット -- no suction吸引 or magnets磁石 --
246
952000
6000
世界初の磁石や吸盤を使わずに限定された環境を
16:10
that can only move動く on limited限られた kinds種類 of surfaces表面.
247
958000
3000
登ることのできるレスキューロボットを作りました
16:13
I call the new新しい robotロボット RiSERiSE, for "Robotロボット in ScansorialScansorial Environment環境" -- that's a climbingクライミング environment環境 --
248
961000
5000
有能な生物学者と工学者で構成された開発チームがこのRiSEを開発しています
16:18
and we have an extraordinary特別な teamチーム of biologists生物学者 and engineersエンジニア creating作成 this robotロボット.
249
966000
4000
RiSEはよじ登る環境向けロボットという意味です
16:22
And here is RiSERiSE.
250
970000
2000
これです
16:26
It's six-legged6脚 and has a tail. Here it is on a fenceフェンス and a tree.
251
974000
3000
六足ロボットでしっぽを持っています。塀や木
16:29
And here are RiSE'sリセの first stepsステップ on an incline傾斜.
252
977000
4000
そして初めての坂に挑戦しているところです
16:33
You have the audioオーディオ? You can hear聞く it go up.
253
981000
3000
音出ますか?登っている動作音も聞いてください
16:36
And here it is coming到来 up at you, in its first stepsステップ up a wall.
254
984000
6000
これは自分に向って壁を初めて登っているところです
16:42
Now it's only usingを使用して its simplest最も単純な feetフィート here, so this is very new新しい.
255
990000
5000
ここで使っているのは最も構造の簡単な作りたての足です
16:47
But we think we got the dynamicsダイナミクス right of the robotロボット.
256
995000
3000
力学はしっかり出来たと思っています
16:51
Markマーク Cutkoskyカットコスキー, thoughしかし, is taking取る it a stepステップ furtherさらに.
257
999000
2000
マーク・カトコスキーは一歩先にもって行こうとしています
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He's the one ableできる to buildビルドする this shape-deposition形状析出 manufactured製造された feetフィート and toesつま先.
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形状デポジション製法で足を作っている人です
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The next stepステップ is to make compliant準拠する toesつま先,
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次のステップは地面の形状にならう足の指を作成して
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and try to add追加する spines背骨 and claws and setセット it for dryドライ adhesives接着剤.
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爪やトゲを追加して乾式接着剤をくっつけることです
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So the ideaアイディア is to first get the toesつま先 and a foot right,
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まずは1本足と足の指の形状を固めて
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attempt試みる to make that climb登る, and ultimately最終的に put it on the robotロボット.
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それで登れるか試してから、ロボットにくっつけてみます
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And that's exactly正確に what he's done完了.
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彼はその通りに研究を進めました
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He's built建てられた, in fact事実, a climbingクライミング foot-botフットボール inspiredインスピレーションを受けた by nature自然.
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彼は生物規範のクライミングロボットの足を作りました
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And here'sここにいる Cutkosky'sカットコスキー and his amazing素晴らしい students'学生の' design設計.
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これがカトコスキーと彼の学生らが作成したデザインです
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So these are tuned調整された toesつま先 -- there are six6 of them,
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調整済みの足の指が6本ついています
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and they use the principles原則 that I just talked話した about collectively集合的に for the blueprint青写真.
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そして私が今まで話してきた青写真の原理にのっとっています
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So this is not usingを使用して any suction吸引, any glueグルー,
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したがってこれは糊も空気の吸引も使っていません
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and it will ultimately最終的に, when it's attached添付された to the robotロボット --
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ロボットにくっつければ原理の発見を
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it's as biologically生物学的に inspiredインスピレーションを受けた as the animal動物 --
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手伝ってくれた動物と同じように
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hopefullyうまくいけば be ableできる to climb登る any kind種類 of a surface表面.
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どのような表面も登っていくことができるでしょう
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Here you see it, next, going up the side of a building建物 at Stanfordスタンフォード.
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スタンフォード大学にある建物の側面を登っているところです
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It's spedスピード up -- again, it's a foot climbingクライミング.
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映像は速めてありますが
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It's not the whole全体 robotロボット yetまだ, we're workingワーキング on it --
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ただ足が登っているようにしか見えないでしょう
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now you can see how it's attaching付ける.
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くっついているところを見ましたか?
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These tuned調整された structures構造 allow許す the spines背骨, friction摩擦 padsパッド and ultimately最終的に the adhesive接着剤 hairs
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足のトゲ、吸着パッド、そして吸着パッドには分子間力で吸着する毛という構成で
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to grabつかむ onto〜に very challenging挑戦, difficult難しい surfaces表面.
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凹凸のある難しい表面につかまることができています
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And so they were ableできる to get this thing -- this is now spedスピード up 20 times --
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20倍速の実験映像はこうなりました
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can you imagine想像する it trying試す to go up and rescueレスキュー somebody誰か at that upperアッパー floor? OK?
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上の階の人を救助しに登っていくことを想像することが出来ますか?
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You can visualize視覚化する this now; it's not impossible不可能.
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不可能ではなさそうですよね
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It's a very challenging挑戦 task仕事. But more to come later後で.
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難しいのは確かですが、研究は進んでいきます
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To finish仕上げ: we've私たちは gotten得た design設計 secrets秘密 from nature自然 by looking at how feetフィート are built建てられた.
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自然界にある足を参考に足のデザインの秘密が導き出せました
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We've私たちは learned学んだ we should distribute分配します controlコントロール to smartスマート parts部品.
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制御は作業に適したパーツに役割を分担してもらうことを学びました
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Don't put it all in the brain,
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脳にすべてをやらせるのではなく
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but put some of the controlコントロール in tuned調整された feetフィート, legs and even body.
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上手く調整された脚や身体の形が制御するのです
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That nature自然 uses用途 hybridハイブリッド solutionsソリューション, not a singleシングル solution溶液, to these problems問題,
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自然は統合された様々な局面に適応できる
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and they're integrated統合された and beautifully美しく robustロバストな.
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ハイブリッドな解を用意します
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And third三番, we believe strongly強く that we do not want to mimic模倣する nature自然 but instead代わりに be inspiredインスピレーションを受けた by biology生物学,
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8000
3つ目として自然をただまねるだけではなく原理を導きだし発想を刺激し
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and use these novel小説 principles原則 with the bestベスト engineeringエンジニアリング solutionsソリューション that are out there
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工学的に優れ、可能ならば自然に勝るポテンシャルを
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to make -- potentially潜在的 -- something better than nature自然.
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持つ解を出すことを心がけるべきだと思っています
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So there's a clearクリア messageメッセージ:
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メッセージははっきりとしています
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whetherかどうか you careお手入れ about a fundamental基本的な, basic基本的な research研究
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3000
思いがけない動物の基礎研究をしていようと
19:02
of really interesting面白い, bizarre奇妙な, wonderful素晴らしい animals動物,
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地震に よる災害現場でも活躍することのできる
19:05
or you want to buildビルドする a search-and-rescue検索と救助 robotロボット
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レスキューロボットを作りたいのであろうと
19:06
that can help you in an earthquake地震, or to saveセーブ someone誰か in a fire火災,
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1134000
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火事で人助けをしたいのでも、薬の研究をしていようと
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or you careお手入れ about medicine医学, we must必須 preserve保存する nature's自然の designsデザイン.
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5000
自然界のデザインを温存しなければなりません
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Otherwiseさもないと these secrets秘密 will be lost失われた forever永遠に.
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秘密を解く鍵が研究する前に消え去ってしまわないように
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Thank you.
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1000
ご静聴ありがとうございます
Translated by Hajime Saito
Reviewed by Masahiro Kyushima

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ABOUT THE SPEAKER
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.

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.

More profile about the speaker
Robert Full | Speaker | TED.com