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Auke Ijspeert: A robot that runs and swims like a salamander

アウケ・エイスペールト: イモリの様に走り、泳ぐことのできるロボット

Filmed
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ロボット研究家のアウケ・エイスベールトは、複雑な地面を進むことが出来る本物の動物をモデルにした、家にあるSF小説に登場するような生物的ロボットをデザインしています。このようなロボットを作る過程は、現場作業、点検、捜索や救出作業に使えるような自走式ロボットの改善につながります。こういったロボットは自然の世界の真似をするというのだけではなく、生物の仕組みをより深く知り、脊髄の知られざる秘密を解き明かしてくれます。

- Roboticist
Auke Ijspeert works at the intersection of robotics, biology and computational neuroscience. Full bio

Thisこの is Pleurobotプレリュボット.
これはプルーロボットといいます
00:12
Pleurobotプレリュボット is aa robotロボット thatそれ we我々 designed設計
to closely密接に mimic模倣する aa salamanderサラマンダー species
プルーロボットはイベリア・トゲイモリという
イモリの一種を
00:15
calledと呼ばれる Pleurodeles胸当て waltlウォルトル.
まねて作ったものです
00:19
Pleurobotプレリュボット canできる walk歩く, asとして you君は canできる see見る hereここに,
プルーロボットはご覧のとおり
歩行することも
00:21
andそして asとして you'llあなたは see見る later後で, itそれ canできる alsoまた、 swim泳ぐ.
後でご覧頂くように
泳ぐことも出来ます
00:23
Soそう you君は mightかもしれない ask尋ねる,
whyなぜ didした we我々 design設計 thisこの robotロボット?
なぜこんなロボットを設計するのかって?
00:26
Andそして in fact事実, thisこの robotロボット has持っている beenされている designed設計
asとして aa scientific科学的 toolツール forために neuroscience神経科学.
実のところ このロボットは
神経科学の研究道具として設計されました
00:28
Indeed確かに, we我々 designed設計 itそれ
together一緒に with〜と neurobiologists神経生物学者
事実 神経生物学者と共同で
00:33
to understandわかる howどうやって animals動物 move動く,
動物の動きを ー
00:35
andそして especially特に howどうやって theその spinal脊髄 cordコード
controlsコントロール locomotion歩行.
特に脊髄が動作を制御する仕組みを
理解するために設計しました
00:37
Butだけど theその moreもっと I work作業 in bioroboticsバイオリボティックス,
しかし生物ロボット工学を研究するにつれ
00:41
theその moreもっと I'm私は really本当に impressed感動した
by〜によって animal動物 locomotion歩行.
動物の動きに対する感銘を深めました
00:43
Ifif you君は think思う of aa dolphinイルカ swimming水泳
orまたは aa catネコ runningランニング orまたは jumpingジャンプする aroundまわり,
イルカが泳ぎ
ネコが走ったり飛び跳ねたり
00:45
orまたは even偶数 us米国 asとして humans人間,
さらに我々人間が
00:50
whenいつ you君は go行く joggingジョギング orまたは play遊びます tennisテニス,
ジョギングしたりテニスをする時には
00:51
we我々 do行う amazing素晴らしい thingsもの.
驚くべきことを行っています
00:53
Andそして in fact事実, our我々の nervous神経質な systemシステム solves解決する
aa very非常に, very非常に complex複合体 controlコントロール problem問題.
実際 我々の神経系は非常に複雑な
制御の問題を解決しています
00:55
Itそれ has持っている to coordinate調整する
moreもっと orまたは lessもっと少なく 200 muscles筋肉 perfectly完全に,
200ほどの筋肉を
完璧に操っています
01:00
becauseなぜなら ifif theその coordination調整 is bad悪い,
we我々 fall over以上 orまたは we我々 do行う bad悪い locomotion歩行.
連携がうまく出来なければ
倒れたり ぎこちない動きをすることでしょう
01:03
Andそして myじぶんの goalゴール is to understandわかる
howどうやって thisこの works作品.
私の目標は
このような動作を理解することです
01:07
Thereそこ are four4つの mainメイン componentsコンポーネント
behind後ろに animal動物 locomotion歩行.
動物の動きには
主に身体の4つの部位が関わっています
01:11
Theその first最初 component成分 is justちょうど theその body,
1つ目は胴体です
01:14
andそして in fact事実 we我々 should〜すべき never決して underestimate過小評価する
実際のところ 生物力学的な仕組みが
01:16
to what extentエクステント theその biomechanics生体力学
already既に simplify簡略化する locomotion歩行 in animals動物.
動物の動きをかなり簡素化していることを
過小評価してはいけません
01:18
Then次に you君は have持ってる theその spinal脊髄 cordコード,
次は脊髄です
01:22
andそして in theその spinal脊髄 cordコード you君は find見つける reflexes反射,
脊髄は様々な反射を司り
01:24
multiple複数 reflexes反射 thatそれ create作成する
aa sensorimotor感覚運動 coordination調整 loopループ
脊髄内の神経活動と
機械的な動作の間の
01:26
betweenの間に neuralニューラル activityアクティビティ in theその spinal脊髄 cordコード
andそして mechanical機械的 activityアクティビティ.
知覚運動を制御する
ループを作り出します
01:29
Aa third三番 component成分
are central中央 patternパターン generators発電機.
3つ目の部位は
中枢パターン発生器です
01:34
Theseこれら are very非常に interesting面白い circuits回路
in theその spinal脊髄 cordコード of vertebrate脊椎動物 animals動物
これは脊椎動物の脊髄にある
興味深い回路で
01:37
thatそれ canできる generate生成する, by〜によって themselves自分自身,
非常に調和度の高い
01:40
very非常に coordinated調整された
rhythmicリズミカルな patternsパターン of activityアクティビティ
リズムのある行動パターンを
自ら発生しますが
01:42
whilewhile receiving受信
onlyのみ very非常に simple単純 input入力 signalsシグナル.
受け取るのは
とても単純な入力信号だけです
01:45
Andそして theseこれら input入力 signalsシグナル
この入力信号は
01:47
coming到来 fromから descending降順 modulation変調
fromから higher高い parts部品 of theその brain,
運動皮質、小脳、大脳基底核といった
01:48
like好きな theその motorモーター cortex皮質,
theその cerebellum小脳, theその basal基底 ganglia神経節,
脳の上部から下達された変調信号で
01:52
will意志 allすべて modulate変調する activityアクティビティ
of theその spinal脊髄 cordコード
我々が動作する時に
脊髄の信号を
01:54
whilewhile we我々 do行う locomotion歩行.
変調させます
01:56
Butだけど what's何ですか interesting面白い is to what extentエクステント
justちょうど aa low-level低レベル component成分,
しかし興味深いのは
下位レベルの器官である脊髄が
01:58
theその spinal脊髄 cordコード, together一緒に with〜と theその body,
胴体と共調して
02:01
already既に solve解決する aa big大きい part
of theその locomotion歩行 problem問題.
運動に関する問題の多くを
片づけてしまうことです
02:03
You君は probably多分 know知っている itそれ by〜によって theその fact事実
thatそれ you君は canできる cutカット theその head offオフ aa chickenチキン,
おそらくご存知だと思いますが
鳥の頭をちょん切っても
02:06
itそれ canできる stillまだ run走る forために aa whilewhile,
しばらくの間走り続けますが
02:09
showing表示 thatそれ justちょうど theその lower低い part,
spinal脊髄 cordコード andそして body,
身体の下半分 つまり
脊髄と胴体だけで
02:10
already既に solve解決する aa big大きい part of locomotion歩行.
運動の大部分を達成することを示しています
02:13
Now, understanding理解 howどうやって thisこの works作品
is very非常に complex複合体,
この仕組みを調べる方法は
とても複雑です
02:15
becauseなぜなら first最初 of allすべて,
なぜならば 第一に
02:17
recording録音 activityアクティビティ in theその spinal脊髄 cordコード
is very非常に difficult難しい.
脊髄の活動を記録することは
とても困難だからです
02:19
It'sそれは muchたくさん easierより簡単に to implantインプラント electrodes電極
in theその motorモーター cortex皮質
運動皮質に電極を埋め込むことは
02:21
thanより in theその spinal脊髄 cordコード,
becauseなぜなら it'sそれは protected保護された by〜によって theその vertebrae脊椎.
脊椎で保護された脊髄に比べ
とても容易です
02:24
Especially特に in humans人間, very非常に hardハード to do行う.
人間の場合は特にやっかいです
02:27
Aa second二番 difficulty困難 is thatそれ locomotion歩行
is really本当に due支払う to aa very非常に complex複合体
困難である2つ目の理由は
動作は これら4つの部位の
02:29
andそして very非常に dynamic動的 interactionインタラクション
betweenの間に theseこれら four4つの componentsコンポーネント.
非常に複雑 かつ動的な
相互作用によりなされるからです
02:33
Soそう it'sそれは very非常に hardハード to find見つける outでる
what's何ですか theその role役割 of each over以上 time時間.
ですから これらの要素の役割を
逐次把握することは非常に困難です
02:36
Thisこの is whereどこで biorobotsビオロボ like好きな Pleurobotプレリュボット
andそして mathematical数学 modelsモデル
そこでプルーロボットのような
生物ロボットや数学モデルは
02:40
canできる really本当に help助けて.
理解に役立ちます
02:44
Soそう what's何ですか bioroboticsバイオリボティックス?
では生物ロボットとは?
02:47
Bioroboticsバイオリボティックス is aa very非常に activeアクティブ fieldフィールド
of research研究 in roboticsロボット工学
生物ロボット工学はロボット工学の中でも
特に研究が盛んで
02:48
whereどこで people want欲しいです to
take取る inspirationインスピレーション fromから animals動物
動物からヒントを得て
02:51
to make作る robotsロボット to go行く outdoors屋外,
野外で活躍する
02:54
like好きな serviceサービス robotsロボット
orまたは searchサーチ andそして rescueレスキュー robotsロボット
奉仕ロボット、捜索・救出ロボットや
現場作業ロボットを
02:56
orまたは fieldフィールド robotsロボット.
作ろうとしています
02:59
Andそして theその big大きい goalゴール hereここに
is to take取る inspirationインスピレーション fromから animals動物
ここで掲げた大目標は
動物にヒントを得て
03:00
to make作る robotsロボット thatそれ canできる handleハンドル
complex複合体 terrain地形 ---
複雑な地表 ―
03:03
stairs階段, mountains山々, forests森林,
階段、山、森など
03:05
places場所 whereどこで robotsロボット
stillまだ have持ってる difficulties困難
ロボットが今もなお苦手とするものの
03:07
andそして whereどこで animals動物
canできる do行う aa muchたくさん betterより良い jobジョブ.
動物なら容易な場所を
進めるようにすることです
03:09
Theその robotロボット canできる be〜する aa wonderful素晴らしい
scientific科学的 toolツール asとして wellよく.
ロボットは素晴らしい
科学的道具にもなります
03:11
Thereそこ are some一部 very非常に niceいい projectsプロジェクト
whereどこで robotsロボット are used中古,
ロボットを使った
とても面白いプロジェクトがあります
03:14
like好きな aa scientific科学的 toolツール forために neuroscience神経科学,
forために biomechanics生体力学 orまたは forために hydrodynamics流体力学.
神経科学、生物力学や流体力学向けの
科学的道具として使います
03:16
Andそして thisこの is exactly正確に
theその purpose目的 of Pleurobotプレリュボット.
まさにプルーロボットが
目的とするところです
03:20
Soそう what we我々 do行う in myじぶんの lab研究室
is to collaborate協力する with〜と neurobiologists神経生物学者
我々が研究室で行っていることは
フランスのボルドー在住の
03:23
like好きな Jean-Marieジーンマリー Cabelguenキャベルゲン,
aa neurobiologist神経生物学者 in Bordeauxボルドー in Franceフランス,
ジャン=マリエ・カベルゲンのような
神経生物学者達と共同で
03:26
andそして we我々 want欲しいです to make作る spinal脊髄 cordコード modelsモデル
andそして validate検証 themそれら on robotsロボット.
脊髄のモデルを作って
ロボットで確かめることです
03:29
Andそして hereここに we我々 want欲しいです to start開始 simple単純.
まずは簡単なことから始めます
03:34
Soそう it'sそれは good良い to start開始 with〜と simple単純 animals動物
とても原始的な魚である
03:36
like好きな lampreysランプレイズ, whichどの are
very非常に primitiveプリミティブ fish,
ヤツメウナギのような動物から始め
03:38
andそして then次に gradually徐々に
go行く toward〜に向かって moreもっと complex複合体 locomotion歩行,
段階的に 複雑な動きを目指すのが
良いでしょう
03:40
like好きな in salamandersサラマンダー,
イモリ
03:42
butだけど alsoまた、 in cats andそして in humans人間,
ネコ、ヒト
03:44
in mammals哺乳類.
他の哺乳類へと進めていきます
03:45
Andそして hereここに, aa robotロボット becomes〜になる
an interesting面白い toolツール
このとおり
ロボットは我々のモデルを実証する
03:47
to validate検証 our我々の modelsモデル.
興味深いツールとなりました
03:50
Andそして in fact事実, forために me, Pleurobotプレリュボット
is aa kind種類 of dream becoming〜になる true真実.
プルーロボットは
私にとって夢の実現です
03:52
Like好きな, moreもっと orまたは lessもっと少なく 20 years ago
I wasあった already既に workingワーキング on aa computerコンピューター
博士課程の時から
ヤツメウナギやイモリの動きを
03:55
making作る simulationsシミュレーション of lampreyランプリー
andそして salamanderサラマンダー locomotion歩行
コンピュータで再現しようとし
03:58
during myじぶんの PhDphd.
20年前後の年月が経ちました
04:01
Butだけど I always常に knew知っていた thatそれ myじぶんの simulationsシミュレーション
wereあった justちょうど approximations近似.
しかし シミュレーションは
近似に過ぎないと常に認識していました
04:02
Like好きな, simulatingシミュレートする theその physics物理 in water
orまたは with〜と mud orまたは with〜と complex複合体 ground接地,
水、泥や複雑な地面といった
場所における物理現象を
04:06
it'sそれは very非常に hardハード to simulateシミュレートする thatそれ
properly正しく on aa computerコンピューター.
コンピュータでシミュレートすることは
とても困難です
04:10
Whyなぜ notない have持ってる aa realリアル robotロボット
andそして realリアル physics物理?
では本物のロボットを
現実の条件下で試しては?
04:12
Soそう among allすべて theseこれら animals動物,
one1 of myじぶんの favoritesお気に入り is theその salamanderサラマンダー.
これらの動物の中で
私のお気に入りはイモリです
04:15
You君は mightかもしれない ask尋ねる whyなぜ,
andそして it'sそれは becauseなぜなら asとして an amphibian両生類,
なぜかというと
両生類だからです
04:18
it'sそれは aa really本当に keyキー animal動物
fromから an evolutionary進化的 pointポイント of view見る.
進化の観点から
鍵となる動物です
04:22
Itそれ makes作る aa wonderful素晴らしい linkリンク
betweenの間に swimming水泳,
ウナギ、魚類の泳ぎと
04:25
asとして you君は find見つける itそれ in eelsウナギ orまたは fish,
ウナギ、魚類の泳ぎと
04:27
andそして quadruped四足 locomotion歩行,
asとして you君は see見る in mammals哺乳類, in cats andそして humans人間.
ネコやヒトなどの哺乳類に見られる
四足歩行を見事にリンクさせています
04:29
Andそして in fact事実, theその modernモダン salamanderサラマンダー
事実 現生のイモリは
04:34
is very非常に close閉じる to theその first最初
terrestrial地上の vertebrate脊椎動物,
最初の陸生の脊椎動物と
とても似通っています
04:35
soそう it'sそれは almostほぼ aa living生活 fossil化石,
生きた化石といえるもので
04:38
whichどの gives与える us米国 accessアクセス to our我々の ancestor祖先,
我々の祖先 ―
04:39
theその ancestor祖先 to allすべて terrestrial地上の tetrapodsテトラポッド.
全ての陸生の四足歩行動物の祖先のことを
知ることができます
04:41
Soそう theその salamanderサラマンダー swims泳ぐ
イモリは
04:45
by〜によって doingやっている what's何ですか calledと呼ばれる
an anguilliform奇形 swimming水泳 gait歩く,
ウナギ型の泳ぎをします
04:46
soそう they彼ら propagate伝播する aa niceいい traveling旅行 wave
of muscle activityアクティビティ fromから head to tail.
頭部から尾までの筋肉を
波を打つように見事にうねらせます
04:49
Andそして ifif you君は place場所
theその salamanderサラマンダー on theその ground接地,
イモリを地面に置くと
04:53
itそれ switchesスイッチ to what's何ですか calledと呼ばれる
aa walking歩く trotトロット gait歩く.
速足歩行モードに切り替わります
04:55
In thisこの case場合, you君は have持ってる niceいい
periodic定期的な activation活性化 of theその limbs手足
手足を上手に周期的に連携させます
04:58
whichどの are very非常に nicelyきれいに coordinated調整された
つまり 定常的な波の様に
05:00
with〜と thisこの standing立っている wave
undulationうねり of theその body,
身体をうねらせるのです
05:02
andそして that'sそれは exactly正確に theその gait歩く
thatそれ you君は are seeing見る hereここに on Pleurobotプレリュボット.
まさにこの動きを
プルーロボットで見ることができます
05:05
Now, one1 thingもの whichどの is very非常に surprising驚くべき
andそして fascinating魅力的な in fact事実
とても驚くべき かつ素晴らしいことは
05:08
is theその fact事実 thatそれ allすべて thisこの canできる be〜する generated生成された
justちょうど by〜によって theその spinal脊髄 cordコード andそして theその body.
この動きが脊髄と胴体の間だけで
行われていることです
05:11
Soそう ifif you君は take取る
aa decerebrated呪われた salamanderサラマンダー ---
もし イモリの脳を除去しても ―
05:16
it'sそれは notない soそう niceいい
butだけど you君は remove除去する theその head ---
ぞっとしますが
頭を切り離してしまっても
05:18
andそして ifif you君は electrically電気的に
stimulate刺激する theその spinal脊髄 cordコード,
脊髄に電気刺激を与えると
05:20
at〜で low低い levelレベル of stimulation刺激
thisこの will意志 induce誘導する aa walking-like歩くような gait歩く.
低レベルの刺激により
歩行モードが誘発されます
05:22
Ifif you君は stimulate刺激する aa bitビット moreもっと,
theその gait歩く accelerates加速する.
刺激を少し強くすると
加速します
05:26
Andそして at〜で some一部 pointポイント, there'sそこに aa threshold閾値,
ある限界点に達すると
05:28
andそして automatically自動的に,
theその animal動物 switchesスイッチ to swimming水泳.
自動的に
水泳モードに切り替わります
05:30
Thisこの is amazing素晴らしい.
素晴らしいことです
05:33
Justちょうど changing変化 theその globalグローバル driveドライブ,
刺激を変えると
05:34
asとして ifif you君は are pressing押す theその gasガス pedalペダル
まるで変調信号を脊髄へと下達させる
05:35
of descending降順 modulation変調
to yourきみの spinal脊髄 cordコード,
ペダルを踏んだかのように
05:37
makes作る aa completeコンプリート switchスイッチ
betweenの間に two very非常に different異なる gaits歩き方.
全く異なる動きの
2つのモードが切り替わります
05:39
Andそして in fact事実, theその same同じ
has持っている beenされている observed観察された in cats.
同様なことがネコでも観察されています
05:44
Ifif you君は stimulate刺激する theその spinal脊髄 cordコード of aa catネコ,
ネコの脊髄を刺激すると
05:47
you君は canできる switchスイッチ betweenの間に
walk歩く, trotトロット andそして gallopギャロップ.
歩行、速足、駆け足のモードが
切り替わります
05:49
Orまたは in birds, you君は canできる make作る aa bird
switchスイッチ betweenの間に walking歩く,
鳥でも切り替えが可能です
05:51
at〜で aa low低い levelレベル of stimulation刺激,
弱い刺激では歩き
05:54
andそして flapping羽ばたき itsその wings
at〜で high-level上級 stimulation刺激.
強い刺激では
羽をはばたかせます
05:55
Andそして thisこの really本当に showsショー thatそれ theその spinal脊髄 cordコード
脊髄が実に精巧な
05:58
is aa very非常に sophisticated洗練された
locomotion歩行 controllerコントローラ.
運動制御器官であることを
示しています
06:00
Soそう we我々 studied研究した salamanderサラマンダー locomotion歩行
in moreもっと detail詳細,
我々はイモリの動きを
もっと詳しく調べました
06:02
andそして we我々 had持っていました in fact事実 accessアクセス
to aa very非常に niceいい X-rayX線 videoビデオ machine機械
実に素晴らしいX線動画撮影装置を
ドイツのイェーナ大学の
06:05
fromから Professor教授 Martinマーティン Fischerフィッシャー
in Jenaジェナ University大学 in Germanyドイツ.
マーティン・フィッシャー教授に
使わせて頂きました
06:08
Andそして thanksありがとう to thatそれ,
you君は really本当に have持ってる an amazing素晴らしい machine機械
この素晴らしい装置のおかげで
06:12
to record記録 allすべて theその bone motionモーション
in greatすばらしいです detail詳細.
骨の動きを詳細に
記録することが出来ました
06:14
That'sそれは what we我々 didした.
こんなことを行ったのです
06:17
Soそう we我々 basically基本的に figured思った outでる
whichどの bones骨格 are important重要 forために us米国
どの骨が重要な働きを
しているのかが分かりました
06:18
andそして collected集めました their彼らの motionモーション in 3Dd.
また 動きを3次元的に記録しました
06:21
Andそして what we我々 didした is collect集める
aa whole全体 databaseデータベース of motions動き,
我々が集めたデータは
陸上、水中の両方における
06:24
bothどちらも on ground接地 andそして in water,
網羅的なデータベース ―
06:27
to really本当に collect集める aa whole全体 databaseデータベース
of motorモーター behaviors行動
本物の動物の動きをとらえた
06:29
thatそれ aa realリアル animal動物 canできる do行う.
包括的なデータベースです
06:31
Andそして then次に our我々の jobジョブ asとして roboticistsロボット学者
wasあった to replicate複製する thatそれ in our我々の robotロボット.
さて 我々ロボット研究家の役目は
ロボットでこれを再現することです
06:32
Soそう we我々 didした aa whole全体 optimization最適化 processプロセス
to find見つける outでる theその right structure構造,
動きを出来るだけ忠実に再現するために
06:36
whereどこで to place場所 theその motorsモーター,
howどうやって to connect接続する themそれら together一緒に,
モーターの位置や
それらのつなぎ方まで
06:39
to be〜する ableできる to replayリプレイ
theseこれら motions動き asとして wellよく asとして possible可能.
適切な構造を見出すべく
全過程を最適化しました
06:42
Andそして thisこの is howどうやって Pleurobotプレリュボット came来た to life生活.
このようにしてプルーロボットが
実現しました
06:45
Soそう let'sさあ look見える at〜で howどうやって close閉じる
itそれ is to theその realリアル animal動物.
どれほど本物の動物に動きが似ているか
ご覧ください
06:49
Soそう what you君は see見る hereここに
is almostほぼ aa direct直接 comparison比較
本物の動物とプルーロボットの歩行を
06:52
betweenの間に theその walking歩く
of theその realリアル animal動物 andそして theその Pleurobotプレリュボット.
直接的に比較しながら
見ることができます
06:55
You君は canできる see見る thatそれ we我々 have持ってる
almostほぼ aa one-to-one1対1 exact正確 replayリプレイ
歩行の様子を
一挙手一投足で
06:58
of theその walking歩く gait歩く.
再現することが出来ます
07:00
Ifif you君は go行く backwards後方に andそして slowlyゆっくり,
you君は see見る itそれ even偶数 betterより良い.
元に戻して ゆっくりと再生すると
もっと良く分るでしょう
07:02
Butだけど even偶数 betterより良い, we我々 canできる do行う swimming水泳.
さらに 泳ぐことも出来ます
07:07
Soそう forために thatそれ we我々 have持ってる aa dryドライ suitスーツ
thatそれ we我々 put置く allすべて over以上 theその robotロボット ---
ドライスーツを準備して
ロボットをすっぽり覆いました
07:09
(Laughter笑い)
(笑)
07:12
andそして then次に we我々 canできる go行く in water
andそして start開始 replayingリプレイ theその swimming水泳 gaits歩き方.
水の中に入って
泳ぎを再現させましょう
07:14
Andそして hereここに, we我々 wereあった very非常に happyハッピー,
becauseなぜなら thisこの is difficult難しい to do行う.
我々は歓喜しました
とても難しいことでしたからね
07:17
Theその physics物理 of interactionインタラクション are complex複合体.
物理的な相互作用はとても複雑です
07:20
Our我々の robotロボット is muchたくさん biggerより大きい
thanより aa small小さい animal動物,
我々のロボットは
小動物に比べてずっと大型なので
07:22
soそう we我々 had持っていました to do行う what's何ですか calledと呼ばれる
dynamic動的 scalingスケーリング of theその frequencies周波数
周波数の動的スケーリングなるものを行い
07:25
to make作る sure確かに we我々 had持っていました
theその same同じ interactionインタラクション physics物理.
等価の物理的相互作用が
得られるようにしました
07:28
Butだけど you君は see見る at〜で theその end終わり,
we我々 have持ってる aa very非常に close閉じる match一致,
ついに ご覧のとおり
見事に真似ることが出来ました
07:30
andそして we我々 wereあった very非常に, very非常に happyハッピー with〜と thisこの.
我々は本当に喜びました
07:33
Soそう let'sさあ go行く to theその spinal脊髄 cordコード.
脊髄のお話をします
07:35
Soそう hereここに what we我々 didした
with〜と Jean-Marieジーンマリー Cabelguenキャベルゲン
ジャン=マリエ・カベルゲンと共に
07:37
is modelモデル theその spinal脊髄 cordコード circuits回路.
脊髄神経回路をモデル化しました
07:40
Andそして what's何ですか interesting面白い
is thatそれ theその salamanderサラマンダー
興味深いことにイモリは
とても原始的な神経回路をもっており
07:43
has持っている kept保管 aa very非常に primitiveプリミティブ circuit回路,
興味深いことにイモリは
とても原始的な神経回路をもっており
07:45
whichどの is very非常に similar類似
to theその one1 we我々 find見つける in theその lampreyランプリー,
これは ウナギに似た原始的な魚類である
ヤツメウナギに
07:46
thisこの primitiveプリミティブ eel-likeうなぎのような fish,
我々が見出したものと
非常に似ています
07:49
andそして itそれ looks外見 like好きな during evolution進化,
進化の過程で
07:51
new新しい neuralニューラル oscillators発振器
have持ってる beenされている added追加された to controlコントロール theその limbs手足,
脚の動作のために
肢を制御する新たな神経発振器が
07:53
to do行う theその leg locomotion歩行.
加えられたかのようです
07:56
Andそして we我々 know知っている whereどこで
theseこれら neuralニューラル oscillators発振器 are
この神経発振器の在り処は
分かっていますが
07:57
butだけど what we我々 didした wasあった to make作る
aa mathematical数学 modelモデル
我々が行ったことは
07:59
to see見る howどうやって they彼ら should〜すべき be〜する coupled結合された
陸水における全く異なった動きを
08:02
to allow許す thisこの transition遷移
betweenの間に theその two very非常に different異なる gaits歩き方.
可能にする 連動の仕組みの
数学モデルを作ることでした
08:03
Andそして we我々 testedテストされた thatそれ on boardボード of aa robotロボット.
発振器をロボットに搭載して
試してみました
08:06
Andそして thisこの is howどうやって itそれ looks外見.
こんな感じです
08:09
Soそう what you君は see見る hereここに
is aa previous versionバージョン of Pleurobotプレリュボット
ご覧になっているのは
プルーロボットの前バージョンですが
08:18
that'sそれは completely完全に controlled制御された
by〜によって our我々の spinal脊髄 cordコード modelモデル
ロボットに搭載した
脊髄モデルプログラムによって
08:21
programmedプログラムされた on boardボード of theその robotロボット.
完全に制御されています
08:25
Andそして theその onlyのみ thingもの we我々 do行う
我々は単に
08:27
is send送信する to theその robotロボット
throughを通して aa remote遠隔の controlコントロール
リモコンで2つの信号を送信するだけで
08:28
theその two descending降順 signalsシグナル
itそれ normally通常は should〜すべき receive受け取る
これは 脳の上部から下達される
08:30
fromから theその upperアッパー part of theその brain.
信号のようなものです
08:33
Andそして what's何ですか interesting面白い is,
by〜によって playing遊ぶ with〜と theseこれら signalsシグナル,
興味深いことに
これらの信号だけで
08:35
we我々 canできる completely完全に controlコントロール
speed速度, heading見出し andそして typeタイプ of gait歩く.
スピード、方向や動きの種類を
完全に制御することが出来ます
08:38
Forために instanceインスタンス,
例えば
08:41
whenいつ we我々 stimulate刺激する at〜で aa low低い levelレベル,
we我々 have持ってる theその walking歩く gait歩く,
弱い刺激を与えると 歩行を行い
08:42
andそして at〜で some一部 pointポイント, ifif we我々 stimulate刺激する aa lotロット,
刺激を強くしていくと ある時点で
08:46
very非常に rapidly急速に itそれ switchesスイッチ
to theその swimming水泳 gait歩く.
突然 水泳モードに切り替わります
08:48
Andそして finally最後に, we我々 canできる alsoまた、
do行う turning旋回 very非常に nicelyきれいに
方向転換もとてもスマートにできます
08:51
by〜によって justちょうど stimulating刺激する moreもっと one1 side
of theその spinal脊髄 cordコード thanより theその otherその他.
脊髄の一方の側を
他方より強く刺激するだけでよいのです
08:53
Andそして I think思う it'sそれは really本当に beautiful綺麗な
とても素晴らしいことに
08:58
howどうやって nature自然 has持っている distributed配布された controlコントロール
自然は脊髄に
08:59
to really本当に give与える aa lotロット of responsibility責任
to theその spinal脊髄 cordコード
制御の多くを任せており
09:02
soそう thatそれ theその upperアッパー part of theその brain
doesn'tしない need必要 to worry心配 about everyすべて muscle.
脳の上部が個々の筋肉の制御に
煩わせられることがありません
09:05
Itそれ justちょうど has持っている to worry心配
about thisこの high-level上級 modulation変調,
脳は高レベルの変調だけを行い
09:08
andそして it'sそれは really本当に theその jobジョブ of theその spinal脊髄 cordコード
to coordinate調整する allすべて theその muscles筋肉.
脊髄は全ての筋肉を連携させることを
役目としています
09:11
Soそう now let'sさあ go行く to catネコ locomotion歩行
andそして theその importance重要度 of biomechanics生体力学.
さてネコの動きと生物力学の大切さについて
お話ししましょう
09:14
Soそう thisこの is another別の projectプロジェクト
これは別のプロジェクトで
09:19
whereどこで we我々 studied研究した catネコ biomechanics生体力学,
ネコの生物力学を研究したものです
09:20
andそして we我々 wanted欲しい to see見る howどうやって muchたくさん
theその morphology形態学 helps助けて locomotion歩行.
形態が運動の助けになることを
見てみたいと思っていました
09:22
Andそして we我々 found見つけた three important重要
criteria基準 in theその propertiesプロパティ,
ネコには ― 基本的に肢には
3つの重要な性質があることが
09:26
basically基本的に, of theその limbs手足.
分かりました
09:30
Theその first最初 one1 is thatそれ aa catネコ limb手足
まず最初に ネコの肢は
09:32
moreもっと orまたは lessもっと少なく looks外見
like好きな aa pantograph-likeパンタグラフのような structure構造.
パンタグラフのような構造を
しています
09:34
Soそう aa pantographパンタグラフ is aa mechanical機械的 structure構造
パンタグラフは その上面と下面を
09:37
whichどの keeps維持する theその upperアッパー segmentセグメント
andそして theその lower低い segmentsセグメント always常に parallel平行.
常に平行に保つような
機械的構造です
09:39
Soそう aa simple単純 geometrical幾何学的 systemシステム
thatそれ kind種類 of coordinates座標 aa bitビット
その内部のパーツの動きを
連動させるような
09:43
theその internal内部 movement移動 of theその segmentsセグメント.
単純な幾何学的なシステムです
09:46
Aa second二番 propertyプロパティ of catネコ limbs手足
is thatそれ they彼ら are very非常に lightweight軽量.
ネコの肢の2つ目の性質は
とても軽量に出来ていることです
09:48
Most最も of theその muscles筋肉 are in theその trunkトランク,
ほとんどの筋肉は胴体にあります
09:51
whichどの is aa good良い ideaアイディア,
becauseなぜなら then次に theその limbs手足 have持ってる low低い inertia慣性
肢の慣性力を下げて
09:53
andそして canできる be〜する moved移動した very非常に rapidly急速に.
素早く動くのに好都合です
09:56
Theその last最終 final最後の important重要 propertyプロパティ is thisこの
very非常に elastic弾性 behavior動作 of theその catネコ limb手足,
ネコの肢の重要な3つ目の性質は
とても弾力的であることで
09:58
soそう to handleハンドル impacts影響 andそして forces.
衝撃や外力への対応を容易にします
10:02
Andそして thisこの is howどうやって we我々 designed設計 Cheetah-Cubチーター - カブ.
これを チーター・カブに
取り込んでみました
10:04
Soそう let'sさあ invite招待する Cheetah-Cubチーター - カブ onstageステージ上.
チーター・カブ 舞台へどうぞ
10:07
Soそう thisこの is Peterピーター Eckertエッカート,
who doesする his PhDphd on thisこの robotロボット,
彼はピーター・エッカートで
このロボットについて博士論文を書いています
10:14
andそして asとして you君は see見る, it'sそれは aa cute可愛い little少し robotロボット.
ご覧のとおり
小さくて可愛いロボットですね
10:17
Itそれ looks外見 aa bitビット like好きな aa toyおもちゃ,
小さなおもちゃのようですが
10:19
butだけど itそれ wasあった really本当に used中古
asとして aa scientific科学的 toolツール
ネコの脚の性質を調べるための
10:21
to investigate調査する theseこれら propertiesプロパティ
of theその legs of theその catネコ.
科学的道具として使われたのです
10:23
Soそう you君は see見る, it'sそれは very非常に compliant準拠する,
very非常に lightweight軽量,
とても従順で 軽量
10:26
andそして alsoまた、 very非常に elastic弾性,
しかも 弾力的です
10:29
soそう you君は canできる easily簡単に press押す itそれ downダウン
andそして itそれ will意志 notない breakブレーク.
押しつけても
壊れることもなく
10:30
Itそれ will意志 justちょうど jumpジャンプ, in fact事実.
少し跳びはねます
10:33
Andそして thisこの very非常に elastic弾性 propertyプロパティ
is alsoまた、 very非常に important重要.
この弾力性がとても重要です
10:34
Andそして you君は alsoまた、 see見る aa bitビット theseこれら propertiesプロパティ
脚の3つのパーツには
10:39
of theseこれら three segmentsセグメント
of theその leg asとして pantographパンタグラフ.
パンタグラフとしての性質が
見てとれます
10:41
Now, what's何ですか interesting面白い
is thatそれ thisこの quiteかなり dynamic動的 gait歩く
面白いことに
このとてもダイナミックな動きが
10:44
is obtained得られた purely純粋に in open開いた loopループ,
オープン・ループだけで ― つまり
10:47
meaning意味 noいいえ sensorsセンサ,
noいいえ complex複合体 feedbackフィードバック loopsループ.
センサーも 複雑なフィードバック回路もなく
達成されていることです
10:49
Andそして that'sそれは interesting面白い, becauseなぜなら itそれ means手段
これは興味深いことで
10:52
thatそれ justちょうど theその mechanics力学
already既に stabilized安定化された thisこの quiteかなり rapid迅速な gait歩く,
力学的な構造だけで この素早い動きを
安定化させており
10:54
andそして thatそれ really本当に good良い mechanics力学
already既に basically基本的に simplify簡略化する locomotion歩行.
本当に優れた力学的構造は
基本的に動作を単純化しているのです
10:58
To theその extentエクステント thatそれ we我々 canできる even偶数
disturbディスターブ aa bitビット locomotion歩行,
次のビデオでは
動作を少し乱したらどうなるか
11:02
asとして you君は will意志 see見る in theその next videoビデオ,
ご覧いただきましょう
11:06
whereどこで we我々 canできる forために instanceインスタンス do行う some一部 exercise運動
whereどこで we我々 have持ってる theその robotロボット go行く downダウン aa stepステップ,
一例として
ロボットが段差を降りていく練習ですが
11:07
andそして theその robotロボット will意志 notない fall over以上,
ロボットはつまずきません
11:11
whichどの wasあった aa surprise驚き forために us米国.
私たちにとって これは驚きでした
11:13
Thisこの is aa small小さい perturbation摂動.
これは ちょっとした乱れです
11:15
I wasあった expecting期待している theその robotロボット
to immediatelyすぐに fall over以上,
センサーも敏速な
フィードバック回路もないので
11:16
becauseなぜなら thereそこ are noいいえ sensorsセンサ,
noいいえ fast速い feedbackフィードバック loopループ.
ロボットはすぐに転ぶだろうと
思っていました
11:18
Butだけど noいいえ, justちょうど theその mechanics力学
stabilized安定化された theその gait歩く,
しかし 動作は力学的に安定化されており
11:21
andそして theその robotロボット doesn'tしない fall over以上.
ロボットは転びません
11:23
Obviously明らかに, ifif you君は make作る theその stepステップ biggerより大きい,
andそして ifif you君は have持ってる obstacles障害,
もちろん 段差が大きくなったり
障害物があれば
11:25
you君は need必要 theその full満員 controlコントロール loopsループ
andそして reflexes反射 andそして everythingすべて.
完全な制御ループ、反射行動といったものが
必要となります
11:28
Butだけど what's何ですか important重要 hereここに
is thatそれ justちょうど forために small小さい perturbation摂動,
ここで重要なことは
小さな乱れに対応するだけならば
11:32
theその mechanics力学 are right.
力学的対応で十分だということです
11:34
Andそして I think思う thisこの is
aa very非常に important重要 messageメッセージ
これは生物力学、ロボット工学から
11:36
fromから biomechanics生体力学 andそして roboticsロボット工学
to neuroscience神経科学,
神経科学までに共通した
重要なメッセージ ―
11:38
saying言って don'tしない underestimate過小評価する to what extentエクステント
theその body already既に helps助けて locomotion歩行.
動作において身体自体の役割を
過小評価してはならないということです
11:40
Now, howどうやって doesする thisこの relate関連する
to human人間 locomotion歩行?
では ヒトの動きとの関係は?
11:47
Clearlyはっきりと, human人間 locomotion歩行 is moreもっと complex複合体
thanより catネコ andそして salamanderサラマンダー locomotion歩行,
明らかに ヒトの動きは
ネコやイモリよりも複雑ですが
11:49
butだけど at〜で theその same同じ time時間, theその nervous神経質な systemシステム
of humans人間 is very非常に similar類似
神経回路そのものは
他の脊椎動物のものと
11:54
to thatそれ of otherその他 vertebrates脊椎動物.
ほとんど同じです
11:57
Andそして especially特に theその spinal脊髄 cordコード
特に脊髄は
11:59
is alsoまた、 theその keyキー controllerコントローラ
forために locomotion歩行 in humans人間.
ヒトの動きの重要な制御を担っています
12:00
That'sそれは whyなぜ, ifif there'sそこに aa lesion病変
of theその spinal脊髄 cordコード,
だから脊髄の損傷は
12:03
thisこの has持っている dramatic劇的 effects効果.
著しい障害をもたらします
12:06
Theその person canできる become〜になる
paraplegic対麻痺性の orまたは tetraplegic四肢麻痺.
対麻痺や四肢麻痺が起きます
12:07
Thisこの is becauseなぜなら theその brain
loses敗れる thisこの communicationコミュニケーション
それは 脳が脊髄との情報伝達を
12:10
with〜と theその spinal脊髄 cordコード.
失うためです
12:12
Especially特に, itそれ loses敗れる
thisこの descending降順 modulation変調
詳しく言えば
変調信号を下達し
12:14
to initiate開始する andそして modulate変調する locomotion歩行.
動作を始めることが
出来なくなるのです
12:16
Soそう aa big大きい goalゴール of neuroprosthetics神経因性麻酔薬
神経機能代替装置の目的は
12:19
is to be〜する ableできる to reactivate再活性化する
thatそれ communicationコミュニケーション
電気的 もしくは 化学的刺激により
12:21
usingを使用して electrical電気 orまたは chemical化学 stimulations刺激.
情報伝達を再活性化することです
12:23
Andそして thereそこ are severalいくつかの teamsチーム
in theその world世界 thatそれ do行う exactly正確に thatそれ,
EPFL( スイス連邦工科大学
ローザンヌ校)など 世界中の
12:26
especially特に at〜で EPFLepfl.
いくつかのチームが研究しています
12:29
Myじぶんの colleagues同僚 Grgrégoireグアイア Courtineコートニー
andそして Silvestroシルヴェストロ Miceraミネラ,
私はグレゴワー・コクティンや
シルベストロ・ミチャーと
12:31
with〜と whom I collaborate協力する.
共同で研究を進めています
12:33
Butだけど to do行う thisこの properly正しく,
it'sそれは very非常に important重要 to understandわかる
正しい方法で研究するために
大切なことは
12:35
howどうやって theその spinal脊髄 cordコード works作品,
脊髄の仕組み
12:39
howどうやって itそれ interacts相互作用する with〜と theその body,
脊髄と身体の相互作用
12:40
andそして howどうやって theその brain
communicates通信する with〜と theその spinal脊髄 cordコード.
脳が脊髄と情報伝達する仕組みを
理解することです
12:42
Thisこの is whereどこで theその robotsロボット
andそして modelsモデル thatそれ I've私は presented提示された today今日
今日ご紹介した
ロボットやモデルが
12:45
will意志 hopefullyうまくいけば play遊びます aa keyキー role役割
この重要な目的達成において
12:48
towards方向 theseこれら very非常に important重要 goalsゴール.
鍵となる役目を果たすことを願っています
12:50
Thank感謝 you君は.
有難うございました
12:53
(Applause拍手)
(拍手)
12:54
Brunoブルーノ Giussaniギュッサニ: Aukeおお, I've私は seen見た
in yourきみの lab研究室 otherその他 robotsロボット
ブルーノ・ジュサーニ:
アウケ あなたの研究室で
13:04
thatそれ do行う thingsもの like好きな swim泳ぐ in pollution汚染
汚染された水の中を泳ぎ
13:06
andそして measure測定 theその pollution汚染 whilewhile they彼ら swim泳ぐ.
汚染度を測定するロボットを
目にしました
13:09
Butだけど forために thisこの one1,
でも このロボットは
13:11
you君は mentioned言及した in yourきみの talkトーク,
like好きな aa side projectプロジェクト,
捜索や救出に応用できると
あなたはトークで
13:12
searchサーチ andそして rescueレスキュー,
お話になりました
13:17
andそして itそれ doesする have持ってる aa cameraカメラ on itsその nose.
事実 鼻にカメラが取り付けられています
13:18
Aukeおお Ijspeertijspeert: Absolutely絶対に. Soそう theその robotロボット ---
アウケ・エイスペールト:
全くその通りです
13:21
We我々 have持ってる some一部 spin-off振り落とす projectsプロジェクト
副産物的なプロジェクトで
13:23
whereどこで we我々 would〜する like好きな to useつかいます theその robotsロボット
to do行う searchサーチ andそして rescueレスキュー inspection検査,
ロボットを捜索や救出のための調査に
使おうとしています
13:25
soそう thisこの robotロボット is now seeing見る you君は.
今ロボットがあなたを見ています
13:28
Andそして theその big大きい dream is to,
ifif you君は have持ってる aa difficult難しい situation状況
私の夢は
皆さんが危機に遭遇しているとき ―
13:30
like好きな aa collapsed崩壊した building建物
orまたは aa building建物 thatそれ is flooded浸水した,
崩壊したビルや
浸水したビルの中など
13:33
andそして thisこの is very非常に dangerous危険な
forために aa rescueレスキュー teamチーム orまたは even偶数 rescueレスキュー dogs,
レスキュー隊やレスキュー犬にとってさえも
危険な場所に
13:36
whyなぜ notない send送信する in aa robotロボット
thatそれ canできる crawlクロール aroundまわり, swim泳ぐ, walk歩く,
ロボットを送り込み
はって進み、泳ぎ、歩き
13:40
with〜と aa cameraカメラ onboard機内で
to do行う inspection検査 andそして identify識別する survivors生存者
搭載したカメラで中を調べ
生存者を見つけ
13:43
andそして possiblyおそらく create作成する
aa communicationコミュニケーション linkリンク with〜と theその survivor生存者.
しかも生存者との通信を
可能にさせることです
13:46
BGbg: Of courseコース, assuming前提 theその survivors生存者
don'tしない get取得する scared怖い by〜によって theその shape形状 of thisこの.
ブルーノ:生存者がこの姿を見て
恐れをなさなければいいですね
13:49
AI: Yeahええ, we我々 should〜すべき probably多分
change変化する theその appearance外観 quiteかなり aa bitビット,
アウケ:外見はちょっと
変えるべきかもしれませんね
13:52
becauseなぜなら hereここに I guess推測 aa survivor生存者
mightかもしれない die死ぬ of aa heartハート attack攻撃
食べられてしまうんではないかと
恐怖におののき
13:56
justちょうど of beingであること worried心配している
thatそれ thisこの would〜する feedフィード on you君は.
心臓まひで亡くなってしまうかも
しれませんからね
13:59
Butだけど by〜によって changing変化 theその appearance外観
andそして itそれ making作る itそれ moreもっと robustロバストな,
でも 外見を変え
もっとしっかりしたものを作れば
14:01
I'm私は sure確かに we我々 canできる make作る
aa good良い toolツール outでる of itそれ.
きっと便利なツールに
仕上がることでしょう
14:04
BGbg: Thank感謝 you君は very非常に muchたくさん.
Thank感謝 you君は andそして yourきみの teamチーム.
ブルーノ:チームの皆さんも含め
どうも有難うございました
14:06
Translated by Tomoyuki Suzuki
Reviewed by Masako Kigami

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About the speaker:

Auke Ijspeert - Roboticist
Auke Ijspeert works at the intersection of robotics, biology and computational neuroscience.

Why you should listen

Auke Ijspeert is an associate professor at the EPFL (the Swiss Federal Institute of Technology at Lausanne), and head of the Biorobotics Laboratory (BioRob). He has a BSc/MSc in Physics from the EPFL and a PhD in artificial intelligence from the University of Edinburgh, with John Hallam and David Willshaw as advisors. He carried out postdocs at IDSIA and EPFL with Jean-Daniel Nicoud and Luca Gambardella, and at the University of Southern California, with Michael Arbib and Stefan Schaal 

Ijspeert is interested in using numerical simulations and robots to get a better understanding of animal locomotion and movement control, and in using inspiration from biology to design novel types of robots and locomotion controllers.

More profile about the speaker
Auke Ijspeert | Speaker | TED.com