TED2005
Robert Full: The sticky wonder of gecko feet
로버트 풀 : 동물의 움직임에 관하여
Filmed:
Readability: 3.7
890,074 views
생물학자 로버트 풀은 매혹적인 생물의 슬로우모션 비디오를 보여준다. 바퀴벌레가 철망을 종종걸음치며 지나가는 것을 가능하게 하는 가시달린 다리와 도마뱀이 수직벽을 올라가도록 하는 나노크기의 털달린 발을 관찰한다.
Robert Full - Biologist
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering. Full bio
Robert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
I want you to imagine that you're a student in my lab.
0
0
5000
여러분을 제 연구실의 학생들이라고 가정하겠습니다.
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
5000
4000
제가 원하는 것은 생물학적으로 영감을 받은 디자인을 만드는 것입니다.
00:21
And so here's the challenge:
2
9000
2000
그리고 여기에 과제물이 있습니다.
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
11000
6000
3차원의 매개변수로 구성되는 동적 접촉모델을 만드는데 여러분의 도움이 필요합니다
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
17000
4000
쉽게 말하면, 발을 만드는 걸 도와줄 수 있나요?
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
21000
2000
정말 어려운 과제지만, 여러분의 도움이 필요합니다.
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
6
23000
2000
물론, 이 도전에는 상도 있습니다.
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
7
25000
7000
TED 상은 아니지만요, 우리 연구실의 전용 티셔츠입니다.
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
8
32000
6000
그러니 발을 어떻게 디자인 할지 여러분의 아이디어를 보내주세요
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
38000
4000
발을 디자인을 하려면, 무엇부터 해야 할까요?
00:54
We have to first know what a foot is.
10
42000
3000
우선은 발이 어떤 것인지를 알아야 합니다.
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
45000
3000
사전에서 보자면, "다리에서 가장 낮은 끝부분으로서
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
48000
2000
서거나 걸을 때 지면과 닿는 부위"
01:02
That's the traditional definition.
13
50000
1000
이것이 전통적인 정의입니다.
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
14
51000
3000
정말 발에 대해 연구하는 경우라면, 어떻게 해야 할까요?
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
15
54000
3000
우선 문헌을 찾고, 발에 대해 알아낸 것이 무엇인지 찾아봐야 합니다.
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
16
57000
2000
그래서 이런 문헌을 봐야하죠. (웃음)
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
17
60000
2000
아마도 여러분은 이런 문헌에 익숙할 것입니다.
01:14
The problem is, there are many, many feet.
18
62000
3000
문제는 발의 종류가 너무나 많다는 것입니다.
01:17
How do you do this?
19
65000
1000
그럼 어떻게 하죠?
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
66000
5000
모든 발을 조사하고, 작동 원리를 알아내야 합니다.
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
71000
2000
자 그럼, 다음 영상을 보고 저를 좀 도와주셨으면 합니다.
01:25
As you see this clip, look for principles,
22
73000
3000
영상을 보면서, 원리를 찾아보세요.
01:28
and also think about experiments that you might design
23
76000
3000
그리고 디자인에 필요한 실험들을 한번 생각해보세요.
01:31
in order to understand how a foot works.
24
79000
4000
발의 움직임을 이해하는 데에는 실험이 필요하거든요
01:44
See any common themes? Principles?
25
92000
2000
어떤 공통점이나 원리가 보이시나요?
01:46
What would you do?
26
94000
3000
여러분이라면 어떻게 하시겠어요?
01:59
What experiments would you run?
27
107000
2000
어떤 실험을 해야 할까요?
03:31
Wow. (Applause)
28
199000
6000
와-(박수)
03:37
Our research on the biomechanics of animal locomotion
29
205000
3000
저희는 동물의 걸음걸이에 대한 생물 역학적 연구를 통해
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
30
208000
2000
발을 디자인하기 위한 설계도를 만들었습니다.
03:42
It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at,
31
210000
6000
그것은 자연으로부터 영감을 받아 디자인한 것이며, 방금 보신 동물들의 발을 모방한 것이 아닙니다.
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
216000
4000
여러 종류의 발이 가진 비밀을 종합한 것이죠.
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
220000
3000
이제 동물들은 어디든 갈 수 있음이 밝혀졌습니다.
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
223000
2000
방금 보셨듯이 매우 다양한 곳을 걸을 수 있습니다
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
225000
4000
면에 접촉할 확률, 표면 위에서의 움직임, 그리고
04:01
and the type of footholds that are present.
36
229000
3000
발바닥의 행태에 따라 다르죠.
04:04
If you want to study how a foot works,
37
232000
2000
만약 여러분이 어떻게 걷는지 연구한다면
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
234000
4000
다양한 표면이나 돌부스러기 등을 시뮬레이션해 봐야 합니다.
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
39
238000
5000
그래서 저희는 이런 실험을 했습니다 :
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
243000
2000
우리는 이 동물을 달리게 해봤습니다. 바로 가게거미(grass spider)인데요.
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
245000
3000
접촉면의 99%를 없앤 그물망 위를 달리게 해봤지만
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
248000
2000
이 거미는 속도를 줄이지도 않았습니다.
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
250000
3000
사람으로 치자면 시간당 300마일을 달리는 것과 같죠
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
44
253000
3000
어떻게 이럴 수 있을까요? 자세히 보세요.
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
45
256000
6000
50배 저속으로 보면, 다리가 어떻게 가상의 돌부스러기를 밟는지 볼 수 있습니다.
04:34
The leg is acting as a foot.
46
262000
2000
다리가 발의 역할을 하죠.
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
47
264000
3000
사실, 이 동물은 다리의 다른 부분이 표면과 접촉합니다.
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
48
267000
3000
고전적 의미의 발 보다 접촉빈도도 높습니다.
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
49
270000
4000
발이 다리 전체에 분포되어 있는 셈이죠.
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
274000
4000
다른 실험도 가능한데요. 바퀴벌레를 잡은 후에 발을 제거해 봤습니다.
04:50
and you can remove its foot.
51
278000
2000
다른 실험도 가능한데요. 바퀴벌레를 잡은 후에 발을 제거해 봤습니다.
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
280000
4000
주변에 바퀴벌레 몇 마리를 풀어놨으니까, 발을 한번 보세요.
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
53
284000
4000
발이 없어도 이런 움직임을 보이죠. 전혀 느려지지 않습니다.
05:00
It can run the same speed without even that segment.
54
288000
3000
발이 없어도 같은 속도로 달릴 수 있어요.
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
55
291000
3000
바퀴벌레는 괜찮습니다. 발은 다시 자랄거니까 걱정마세요.
05:06
How do they do it?
56
294000
2000
어떻게 하는걸까요?
05:08
Look carefully: this is slowed down 100 times,
57
296000
3000
자세히 보세요. 100배 느린 속도입니다.
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
58
299000
3000
나머지 다리로 어떻게 하는지 보세요.
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
59
302000
3000
마찬가지로 다리에 분포된 발을 사용합니다.
05:17
very effective.
60
305000
2000
매우 효과적으로요.
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
307000
5000
여기서 갖게 되는 의문은, 다리에 분포된 발이란 일반적으로 어떤것인가이죠?
05:24
And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it.
62
312000
9000
다음으로 보여드릴 이 동물이 하는 행동을 처음 봤을 떄, 우리는 정말 놀랐습니다.
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
321000
5000
기자분들, 공개하시면 안됩니다. 보도금지에요--
05:38
Take a look at what that is!
64
326000
2000
그게 뭔지 한 번 보세요!!
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
328000
7000
굴러다니는 코코넛으로 위장한 두 발로 걷는 문어입니다.
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
335000
4000
이것은 크리스티나 휴파드가 발견했습니다.
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
339000
3000
촬영은 Sea Studio가 했습니다. 여기 몬테레이에서 와계시네요.
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
68
344000
5000
우리는 또 다른 종류의 두발로 걷는 문어도 기록해두었습니다.
06:01
This one disguises itself as floating algae.
69
349000
3000
이 문어는 떠다니는 산호처럼 변장을 하는데요
06:04
It walks on two legs and it holds the other arms up in the air so that it can't be seen.
70
352000
5000
두 다리로 걷고 나머지 팔은 들어서 위장을 하죠 .
06:09
(Applause)
71
357000
1000
(박수)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
358000
8000
그리고, 험한 지형을 넘어가기 위해 발로 어떻게 하는지 보세요.
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
366000
11000
이 아름다운 분포된 발을 이용해서 마치 장애물이 없는 곳을 다니듯 합니다.
06:29
truly extraordinary.
74
377000
2000
정말로 대단하죠
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
75
381000
4000
이 그림은 에셔가 1951년에 그린 것입니다. 그는 자신이 상상의 동물을 만들었다고 생각했죠
06:38
But we know that art imitates life,
76
386000
2000
하지만, 이 작품은 생명을 모방한 것입니다.
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
77
388000
3000
300만년 전, 다음에 보여드릴 동물이 자연으로부터 진화했습니다.
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
78
391000
2000
이 새우처럼 생긴 동물은 갯가재(stomatopod)라고 합니다.
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
79
393000
4000
이 동물이 파나마 해변에서 어떻게 움직이는지 보시죠.
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
397000
4000
이 동물은 거의 굴러다닙니다. 심지어 오르막도 오를 수도 있죠.
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
401000
8000
이것이 분포된 발의 최고봉입니다. 온 몸이 마치 발처럼 움직이죠.
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
411000
5000
자, 이제 우리의 설계도에 첫번째 중요한 요소를 포함시켜야 한다면,
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
416000
2000
바로 이 분포된 발을 넣고 싶겠죠.
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
84
418000
3000
일반적인 발만 넣는게 아니라, 아닌 다리까지 말이죠
07:13
and even of the body.
85
421000
1000
또한 몸체까지도요.
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
86
422000
4000
이게 새로운 로봇을 디자인하는 데 영감을 줄 수 있을까요?
07:18
We biologically inspired this robot, named RHex,
87
426000
3000
생물학적으로 영감을 받은 이 로봇은 RHex입니다.
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
88
429000
4000
이 특출난 기술자들이 지난 수 년에 걸쳐 만들었죠.
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
89
433000
3000
RHex의 발은 매우 단순한 형태에서 출발했습니다.
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
436000
5000
반복된 튜닝을 통해, 결국 이런 반원 형태가 되었죠.
07:33
Why is that? The video will show you.
91
441000
2000
이유가 뭘까요? 이 영상을 보시면 알 수 있습니다.
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
443000
7000
로봇이 어디있는지 보세요. 매우 복잡한 지형을 다니기 위해 다리를 어떻게 딛는지 보세요.
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
450000
6000
보시는 것처럼, 반원형의 다리를 마치 분포된 발처럼 사용하고 있죠.
07:48
Watch it go over this.
94
456000
2000
여기를 지나는걸 보세요.
07:50
You can see it here well on this debris.
95
458000
2000
이 잔해 위를 잘 가는걸 보세요.
07:53
Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
96
461000
6000
대단하죠. 감지센서도 없이 잘 튜닝된 다리로 움직임을 조절합니다.
07:59
Really simple, but beautiful.
97
467000
2000
정말 단순하지만, 멋지죠.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
98
469000
3000
이제, 이 동물에 대한 다른 부분을 알려드리죠.
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
472000
2000
거칠은 지형을 다닐 때를 보면요
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
474000
2000
제 조수의 도움이 좀 필요한데요.
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
476000
4000
우리가 바퀴벌레의 다리를 만지면 -- 마이크를 좀 갖다 주시겠어요?
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
480000
3000
바퀴벌레 다리를 만져보면 어떤 느낌이 들지?
08:15
Did you notice something?
103
483000
2000
뭔가를 느낀 적 있니?
08:17
Boy: Spiny.
104
485000
1000
소년 : 가시가 있어요
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
486000
4000
로버트 풀 : 가시가 있어. 맞아. 정말 까칠까칠해. 아프기도 하구.
08:22
Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach.
106
490000
6000
큐레이터 아저씨가 이 바퀴벌레를 만질 용기가 있는지 한번 볼까?
08:28
(Laughter)
107
496000
1000
(웃음)
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
497000
1000
(크리스 앤더슨 : 너 이걸 만져 봤다구?)
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
498000
3000
로버트 풀 : 자세히 살펴보면, 다리에 가시가 있는 게 보이시죠.
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
501000
3000
몇 주 전만해도 이게 무슨 역할을 하는지 아무도 몰랐습니다.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
504000
3000
방어 목적이나 감각 구조라고 주장했겠죠
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
507000
4000
우리는 다른 기능이 있음을 알아냈습니다. 이게 그 가시의 일부분인데요.
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
511000
3000
한 쪽 방향으로는 쉽게 접힙니다.
08:46
to pull the leg out from debris,
114
514000
2000
잔해에서 발을 빼기 위해서죠.
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
516000
6000
하지만 반대 방향으로는 뻣뻣해서, 지면의 요철을 잡게 됩니다.
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
522000
3000
게는 발을 헛딛는 법이 없습니다. 왜냐면 보통 모래 위를 다니기 때문이죠.
08:57
until they come to our lab.
117
525000
1000
우리 연구실에 오기 전까지는 말이에요.
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
527000
3000
이런 철망에서는 문제가 있어 보이네요.
09:02
because they don't have spines.
119
530000
2000
왜냐면 게들의 다리에는 가시가 없기 때문입니다.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
533000
3000
게는 가시가 없어서 이런 거친 지형에서는 문제에 봉착합니다.
09:08
But of course, we can deal with that
121
536000
3000
물론 우리는 해결방법이 있습니다.
09:11
because we can produce artificial spines.
122
539000
3000
인공적인 가시를 만들면 되잖아요.
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
543000
3000
가상의 잔해를 잡을 수 있도록 가시를 만들었습니다.
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
546000
3000
그리고 쉽게 발을 뺄 수 있도록 접히기도 하죠.
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
549000
3000
그리고 보시는 것 처럼, 이 인공 가시를
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
552000
2000
게의 다리에 붙이고, 실험해봤습니다.
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
554000
4000
튜닝의 원리를 이해했나요? 답은 네! 입니다.
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
558000
5000
20배 느린 화면인데요, 이 게는 인공 지형을 막 통과했습니다.
09:35
(Laughter) (Applause)
129
563000
2000
(웃음) (박수)
09:37
A little better than nature.
130
565000
2000
자연 상태보다 조금 낫지요
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
568000
3000
우리 설계도에는 이 가시도 추가해야 겠네요.
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
571000
5000
이제 이 생각이 절벽을 오르는 로봇을 만드는데 도움이 될까요?
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
576000
5000
여기 RHex가 있습니다. 얘는 매끄러운 난간을 넘는데는 문제가 있어요.
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
581000
4000
그럼 가시를 붙이면 어떨까요? 펜실베니아 대학의 제 동료인
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
585000
4000
Dan Koditschek이 강철 발톱을 붙여봤습니다. 가장 단순한 방법이죠.
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
589000
6000
그리고 이 RHex는 이제 저 난간은 문제없이 넘어갑니다!
10:07
How does it do it?
137
595000
1000
어떻게 된 걸까요?
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
596000
2000
느린 화면으로 보면 가시가 뭘 했는지 볼 수 있어요..
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
598000
3000
다리가 회전을 하고, 바로 저기를 잡는 거 보이시죠.
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
601000
3000
전에는 이렇게 못했어요. 미끄러지다가 걸려서 뒤집어졌죠.
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
604000
4000
다시 한번 보시죠. 바로 저기에요. 성공했네요.
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
608000
3000
하지만 분포된 발과 가시를 가졌다고 해서
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
611000
2000
수직 벽을 오를 수 있는 것은 아니죠.
10:26
This is really, really difficult.
144
614000
2000
그건 정말 정말 어려워요.
10:28
But look at this animal do it!
145
616000
2000
하지만 이 동물이 하는걸 보세요!
10:30
One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate.
146
618000
6000
보시는 것은 수직 철판을 오르는 영상입니다. 매끄러운 철판이에요.
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
624000
2000
얼마나 빠르게 오르는지 놀랍군요.
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
626000
4000
천천히 보면, 정말로 굉장한 것을 볼 수 있어요.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
630000
4000
비결은 이것입니다. 미끄러지면서도 경사면을 효과적으로 오르고 있어요
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
634000
4000
사실은 힘들게 표면을 잡으면서 올라가는 거에요.
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
638000
3000
사실, 마치 표면 위를 수영하는거 같이 보이네요.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
641000
4000
잘 관찰하면, 더 자연스러운 움직임을 모델링할 수도 있습니다.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
645000
4000
분포된 발은 사실은 마치 배젓는 노처럼 움직이는데요.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
649000
4000
고운 모래 위를 달리는 도마뱀도 마찬가지 입니다.
11:05
Watch its feet.
155
653000
2000
이 발을 보세요.
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
655000
2000
마치 노처럼 움직이죠?
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
657000
6000
마치 단단한 표면 위를 다닌다는 생각이 들 정도에요.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
663000
5000
제 대학원생이 도마뱀이 어떻게 물위를 달릴 수 있는지 연구할 때
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
668000
4000
본 것과 다르지 않네요.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
673000
5000
이걸로 더 나은 로봇을 만들 수 있나요?
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
678000
3000
Martin Buehler는 만들었습니다. 지금 보스턴 다이나믹스에 있죠.
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
681000
5000
그가 이 아이디어를 가지고 RHex를 Aqua RHex로 만들었어요.
11:38
So here's RHex with paddles,
163
686000
2000
이게 노를 단 RHex입니다.
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
688000
5000
놀라울 정도로 방향전환이 쉬운 수영하는 로봇으로 바꼈습니다.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
694000
3000
표면이 거칠다면, 동물은 발톱을 갖게 됩니다.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
697000
1000
만져보면 아마 느낄 수 있을거에요.
11:50
Did you touch it?
167
698000
1000
만져 봤나요?
11:51
CA: I did.
168
699000
1000
크리스 앤더슨 : 네
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
700000
2000
로버트 풀 : 이런 발톱을 가지고 그런 표면을 잘 잡아서 다니죠.
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
702000
6000
제 동료중 한 명인 스텐포드 대의 Mark Cutkosly는 대단한 공학도입니다.
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
708000
3000
이 형상침착제조법(SDM)이라 불리는 기술을 발명했죠.
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
711000
3000
그 기술을 이용해서 인공 발에 발톱을 심을 수 있었습니다.
12:06
And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit.
173
714000
5000
그리고 이것이 잠시 후에 보여드릴 로봇의 초기버전입니다.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
719000
3000
자 그럼 우리 설계도로 돌아가서, 발톱도 붙이죠.
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
722000
3000
동물들을 보면 어떤 표면이라도 정말 잘 다니죠.
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
725000
2000
동물들은 융합 메커니즘을 사용하기 때문입니다.
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
727000
4000
발톱, 가시, 털, 발바닥, 점액질과 모세관 접착력, 그리고
12:23
and a whole bunch of other things.
178
731000
1000
다른 모든 것이 융합된 것이죠.
12:24
These are all from different insects.
179
732000
2000
보시는 것은 모두 다른 종류의 곤충인데요.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
734000
2000
이중에는 수직면을 오르는 개미도 있습니다.
12:28
Let's look at that ant.
181
736000
1000
그 개미를 한 번 볼까요?
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
738000
5000
이게 개미의 발입니다. 털과 발톱과 이런 것들 보이시죠.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
743000
2000
이건 발을 공중에 들고 있을 때 입니다.
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
745000
4000
그럼 샌드위치 위에 있을 때 발에는 무슨 일이 일어나나 보세요.
12:41
You see what happens?
185
749000
2000
저 현상을 보셨나요?
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
751000
4000
발바닥이 밖으로 나와요. 그리고 거긴 점액이 있네요.
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
756000
3000
이건 개미의 발을 밑에서 본 것입니다.
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
759000
6000
발톱이 들어가지 않으면, 개미가 뭘 하던지 발바닥은 자동으로 나옵니다 .
12:57
It just extrudes.
189
765000
1000
그냥 튀어 나오죠.
12:58
And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings.
190
766000
5000
이 장면은 정말 찍기 어려었습니다. 초끈 위에 있는 개미발같네요.
13:03
So it's pretty tough to do.
191
771000
1000
정말 찍기 힘들었어요.
13:04
This is what it looks like close up --
192
772000
3000
이건 확대해서 본것입니다.
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
775000
2000
이게 개미 발이고, 저게 점액입니다.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
777000
4000
그리고 저 점액은 2단계 혼합물질이라는 사실을 알아냈습니다.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
781000
2000
벽에 붙을 수 있도록 도와주는게 확실하고요.
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
783000
4000
그래서 우리 설계도에도 끈적이는 발바닥을 넣었습니다.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
787000
4000
이제 매끈한 표면에 대해 고려할 차례입니다. 우리는 이것에 착안했어요.
13:23
Now we have something better here.
198
791000
3000
이게 더 낫겠네요.
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
794000
3000
도마뱀은 자연에서 볼 수 있는 나노기술의 놀라운 예입니다.
13:29
These are its feet.
200
797000
2000
이게 그 발이고요.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
799000
4000
마치 외계인처럼 보이네요. 도마뱀이 벽에 잘 붙는 비결은
13:35
involves their hairy toes.
202
803000
2000
털이 많은 발가락에 있습니다.
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
805000
4000
얘네들은 초당 1미터를 달릴 수 있습니다.
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
809000
3000
1초에 30걸음을 밟고요 -- 그걸 본다는건 쉽지 않아요.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
812000
3000
느린 화면으로 보면, 이들의 발은 0.008초만에 붙습니다.
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
815000
3000
그리고 0.016초에 뗍니다.
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
818000
7000
그게 어떻게 발을 떼는지를 보면, 정말 특이해요.
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
825000
5000
테이프를 떼어 내듯이 발을 표면에서 뗍니다.
14:02
Very strange. How do they stick?
209
830000
3000
매우 특이하죠. 어떻게 붙을 수 있을까요?
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
833000
3000
이들의 발을 보면, linalae라고 불리는 잎과 같은 구조를 지니고 있어요.
14:08
with millions of hairs.
211
836000
1000
수백만개의 털과 함께요.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
837000
3000
각 털 끝은 매우 잘게 갈라져 있습니다.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
840000
3000
수 백에서 수 천개의 분열된 끝단을 가지고 있어요.
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
843000
3000
그게 비결이죠. 그것 때문에 벽에 잘 붙을 수 있는 겁니다.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
846000
4000
도마뱀은 200나노미터 크기의 끝단을 10억개 가지고 있어요.
14:22
And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction.
216
850000
5000
점액으로 붙는 것이 아니고, 벨크로 접착제나 흡입기처럼 동작하지도 않아요.
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
855000
4000
단지 분자간 힘으로만 붙는 다는 것을 알아냈습니다.
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
859000
4000
자 그래서 우리 설계도에도, 털을 나눠야겠네요.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
863000
3000
이것에서 영감을 받아 우리는 최초로 자기세척 건식 접착체를 만들었습니다.
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
866000
2000
특허도 냈습니다. 이 사실을 알리게 되어서 기쁩니다.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
868000
3000
그리고 이게 자연에서 가장 단순한 버젼입니다.
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
871000
3000
제 동료 Ron Fearing의 시도가 있었고요.
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
874000
5000
이 인공 건식 접착제는 폴리우레탄으로 만든 것입니다.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
879000
3000
하중을 얼마나 받는지 시험해 본 것이구요.
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
882000
3000
여러 다른 분야에서 다양하게 쓰여질 수 있죠.
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
885000
3000
수 많은 가능성을 생각할 수 있습니다. 제가 확신해요.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
888000
5000
대개 그렇듯이, 이것으로 새로운 제품을 만든다는 것은 즐거운 일이죠.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
893000
2000
우리는 만들 제품을 상상해봤습니다. 예를 들면 이런거죠.
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
896000
5000
생명체에서 영감을 받은 반창고를 상상해봤습니다. 접착제가 없는 반창고죠.
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
901000
2000
탈피하는 도마뱀에게 털을 채취하고
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
903000
4000
여기 감기는 부분에 두어서, 반창고를 만들었습니다.
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
907000
2000
이 사람은 대학생 자원봉사자입니다.
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
909000
3000
3만명의 학사과정 학생 중에서 뽑았죠.
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
912000
2000
저건 그냥 붉은 펜으로 그린겁니다.
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
914000
2000
엄청난 반창고가 만들어졌죠.
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
916000
8000
공기도 통하고, 쉽게 뗄 수 있고, 자극도 없어요. 물 속에서도 붙어 있습니다.
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
924000
5000
저는 이게 호기심에서 출발한 연구가 어떤 것인지를 보여주는 특별한 예라고 생각해요.
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
929000
2000
우리는 단지 도마뱀이 어떻게 벽을 타고 오르는지가 궁금했을 뿐이었어요.
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
931000
3000
그런데 결국 전에는 상상도 못 했던 것을 만드는 결과를 가져왔죠.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
934000
4000
이건 호기심에서 시작된 연구를 왜 지원해야 하는지를 보여주는 예입니다.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
938000
3000
이제 반창고를 떼고 있네요.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
941000
4000
이제 우리는 '발이란 무엇인가'를 다시 정의내렸습니다.
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
945000
2000
문제는 이런 자연의 비밀을 우리가 활용할 수 있는가죠.
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
947000
3000
자연에서 보는 것 보다 더 좋은 발을 만들 수 있을까요?
16:02
Here's the new project:
245
950000
2000
여기 새 프로젝트가 있습니다.
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
952000
6000
우리는 최초로 벽을 오르는 수색구조 로봇을 만들려고 합니다. 흡입기나 자석을 쓰지 않구요.
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
958000
3000
그런 것들로는 움직일 수 있는 표면이 한정되어 있거든요.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
961000
5000
이 새로운 로봇은 RiSE라고 합니다. "기어오르기 알맞은 환경의 로봇"이란 뜻이죠.
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
966000
4000
이 로봇을 만들기 위해 특별한 생물학자와 공학자 팀이 함께 하고 있습니다.
16:22
And here is RiSE.
250
970000
2000
이게 RiSE입니다.
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
974000
3000
6족에 꼬리가 있습니다. 여기 담장과 나무가 있는데요.
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
977000
4000
이제 RiSE가 첫 발을 내딛으며 경사면을 올라가고 있습니다.
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
981000
3000
소리 들리죠? 올라가는 소리가 들릴꺼에요.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
984000
6000
이제 여러분 쪽으로 오고 있죠. 처음으로 벽을 오르는 모습입니다.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
990000
5000
이건 가장 단순한 형태의 발이고, 가장 최근에 만든 것이지만
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
995000
3000
이 로봇은 기동성을 갖고 있다고 생각합니다.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
999000
2000
Mark Cutkosky는 이것을 한단계 발전시켰습니다.
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1001000
5000
그는 이 형상침착제조법으로 발과 발가락을 만드는 기술을 가진 사람입니다.
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1006000
4000
다음 단계는 움직일 수 있는 발가락을 만드는 것입니다.
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1010000
2000
그리고 거기에 가시와 발톱과 건식접착을 추가합니다.
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1012000
3000
이 아이디어는 처음으로 발가락과 발을 만들어서
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1015000
3000
이를 로봇에 붙인 후에,벽을 기어오를 수 있도록 하는 것입니다.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1018000
2000
이게 그가 해낸 일 입니다.
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1020000
5000
그는 자연에서 영감을 받아 등반하는 발달린 로봇을 만들었습니다.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1025000
4000
이것이 Cutkosky와 그의 놀라운 제자들이 만든 디자인입니다.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1029000
6000
이것들은 발가락을 갖고 있습니다. 모두 6개죠.
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1035000
9000
여기에는 우리가 아까 설계도를 그릴때 고려했던 모든 이론들이 사용됐습니다.
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1044000
2000
이건 흡입기도, 점액도 사용하지 않았습니다.
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1046000
3000
그리고 궁극적으로는, 이것을 가진 로봇이 -
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
270
1049000
3000
생물학에서 영감을 받은 이 로봇이 동물들 처럼
17:44
hopefully be able to climb any kind of a surface.
271
1052000
5000
어떤 표면이라도 오를 수 있기를 희망합니다.
17:49
Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
272
1057000
5000
이제 스탠포드대 건물의 벽면을 오르는 걸 보실텐데요.
17:54
It's sped up -- again, it's a foot climbing.
273
1062000
3000
속도를 높이죠. 발로 오르고 있는 거에요.
17:57
It's not the whole robot yet, we're working on it --
274
1065000
2000
아직 전체 로봇은 아니지만, 연구중입니다.
17:59
now you can see how it's attaching.
275
1067000
1000
이게 어떻게 붙는지 보이시죠.
18:00
These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
276
1068000
6000
이 튜닝된 구조는 가시와 발바닥, 그리고 근본적으로 접착 털을 가지고
18:06
to grab onto very challenging, difficult surfaces.
277
1074000
3000
다른 여러 어렵고, 복잡한 표면을 올라가고 있습니다.
18:09
And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
278
1077000
4000
이런 것도 가능하죠. 이건 20배속 화면인데요.
18:13
can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
279
1081000
4000
이 벽을 기어올라서, 윗 층에 있는 사람을 구출한다고 상상해보세요. 괜찮죠?
18:17
You can visualize this now; it's not impossible.
280
1085000
2000
이제 보셨으니, 불가능한게 아닙니다.
18:19
It's a very challenging task. But more to come later.
281
1087000
4000
매우 어려운 과제이지만, 앞으로 해야 할 것이 더 많아요.
18:23
To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
282
1091000
4000
마치면서, 지금까지 어떻게 발이 만들어지는지를 보면서 자연의 디자인 비밀을 알게되었습니다.
18:27
We've learned we should distribute control to smart parts.
283
1095000
3000
우리 몸에 대한 통제기능을 다른 똑똑한 부분들에도 나눠야 함을 알았습니다.
18:30
Don't put it all in the brain,
284
1098000
1000
모든 걸 머리에서 하려고 하지 마세요.
18:31
but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
285
1099000
4000
발이나 다리, 몸에 통제기능을 맡겨보세요.
18:35
That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
286
1103000
3000
자연은 이런 문제를 해결하기 위해 하나가 아닌 다양한 해법을 찾고 있습니다.
18:38
and they're integrated and beautifully robust.
287
1106000
3000
그 모든 게 합쳐져서, 아름다우리만치 원기왕성함을 보입니다.
18:41
And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,
288
1109000
8000
세번째로, 우리는 단순히 자연을 모사하는 것이 아닌 생물학에서 영감을 받은것이라고 믿고 있습니다.
18:49
and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
289
1117000
4000
그리고 최고의 공학적 해법으로 이 새로운 원칙을 사용합니다.
18:53
to make -- potentially -- something better than nature.
290
1121000
3000
어쩌면 자연보다 더 나은 무언가를 만들 수 있겠죠.
18:57
So there's a clear message:
291
1125000
2000
여기에는 분명한 교훈이 있습니다.
18:59
whether you care about a fundamental, basic research
292
1127000
3000
만약 여러분이 흥미롭고, 특이하고, 놀라운 동물을 연구하는
19:02
of really interesting, bizarre, wonderful animals,
293
1130000
3000
기초 연구에 대해서 관심이 있거나,
19:05
or you want to build a search-and-rescue robot
294
1133000
1000
아니면 지진이나 화재에서 사람을 구하는
19:06
that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
295
1134000
3000
수색구조 로봇을 만들고 싶다거나,
19:09
or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
296
1137000
5000
아니면 의학에 관심이 있다면, 이런 자연의 디자인을 보존해야 합니다.
19:14
Otherwise these secrets will be lost forever.
297
1142000
3000
그렇지 않으면 이런 비밀들은 영원히 사라질 지도 모릅니다.
19:17
Thank you.
298
1145000
1000
감사합니다.
ABOUT THE SPEAKER
Robert Full - BiologistRobert Full studies cockroach legs and gecko feet. His research is helping build tomorrow's robots, based on evolution's ancient engineering.
Why you should listen
UC Berkeley biologist Robert Full is fascinated by the motion of creatures like cockroaches, crabs and geckos having many legs, unusual feet or talented tails. He has led an effort to demonstrate the value of learning from Nature by the creating interdisciplinary collaborations of biologists, engineers, mathematicians and computer scientists from academia and industry. He founded CiBER, the Center for interdisciplinary Bio-inspiration in Education and Research, and the Poly-PEDAL Laboratory, which studies the Performance, Energetics and Dynamics of Animal Locomotion (PEDAL) in many-footed creatures (Poly).
His research shows how studying a diversity of animals leads to the discovery of general principles which inspire the design of novel circuits, artificial muscles, exoskeletons, versatile scampering legged search-and-rescue robots and synthetic self-cleaning dry adhesives based on gecko feet. He is passionate about discovery-based education leading to innovation -- and he even helped Pixar’s insect animations in the film A Bug's Life.
Robert Full | Speaker | TED.com