TED2005
Robert Full: The sticky wonder of gecko feet
Robert Full despre mişcarea animalelor
Filmed:
Readability: 3.7
890,074 views
Biologul Robert Full împărtăşeşte filme slow-motion ale câtorva creaturi captivante. Priviţi îndeaproape la picioarele ţepoase care le permit gândacilor să o ia la sănătoasa peste plasă şi picioarele cu nano-peri care îi permit geckoului să alerge pe pereţi verticali.
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
Vreau să vă imaginaţi că sunteţi un student în laboratorul meu.
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
5000
4000
Ce vreau eu să faceţi este să creaţi un design inspirat de biologie.
00:21
And so here's the challenge:
2
9000
2000
Şi iată deci provocarea:
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
11000
6000
Vreau să mă ajutaţi să creez un model de contact complet 3D, dinamic, parametrizat.
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
17000
4000
Traducerea la asta e, puteţi să mă ajutaţi să construiesc o labă a piciorului?
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
21000
2000
Şi asta e o provocare reală şi vreau să ma ajutaţi.
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
6
23000
2000
Bineînţeles, în provocare există un premiu.
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
7
25000
7000
Nu e chiar Premiul TED, dar este un tricou unic de la laboratorul nostru.
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
8
32000
6000
Aşa că, vă rog, trimiteţi-mi ideile voastre despre cum să proiectezi o labă a piciorului.
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
38000
4000
Acum, dacă vrem să proiectăm o labă a piciorului, ce trebuie să facem?
00:54
We have to first know what a foot is.
10
42000
3000
Trebuie, mai întâi, să ştim ce este o labă a piciorului.
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
45000
3000
Dacă mergem la dicţionar, el spune, "Este extremitatea cea mai de jos a piciorului
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
48000
2000
care este în contact direct cu pământul în timpul statului sau al mersului."
01:02
That's the traditional definition.
13
50000
1000
Asta este definiţia tradiţională.
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
14
51000
3000
Dar dacă vrei chiar să faci cercetare, ce trebuie să faci?
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
15
54000
3000
Trebuie să mergi la literatură şi să cauţi ceea ce e cunoscut despre picioare.
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
16
57000
2000
Deci, mergi la literatură. (Râsete)
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
17
60000
2000
Poate eşti familiarizat cu această literatură.
01:14
The problem is, there are many, many feet.
18
62000
3000
Problema e că există multe, multe picioare.
01:17
How do you do this?
19
65000
1000
Cum faci asta?
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
66000
5000
Trebuie să inspectezi toate pcioarele şi să extragi principiile după care funcţionează ele.
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
71000
2000
Şi vreau să mă ajutaţi să fac asta în clipul următor.
01:25
As you see this clip, look for principles,
22
73000
3000
Pe măsură de vedeţi acest clip, căutaţi principiile,
01:28
and also think about experiments that you might design
23
76000
3000
şi, deasemenea, gândiţi-vă la experimentele pe care le-aţi proiecta
01:31
in order to understand how a foot works.
24
79000
4000
pentru a înţelege cum funcţionează un picior.
01:44
See any common themes? Principles?
25
92000
2000
Vedeţi nişte teme comune? Principii?
01:46
What would you do?
26
94000
3000
Ce aţi face?
01:59
What experiments would you run?
27
107000
2000
Ce experimente aţi face?
03:31
Wow. (Applause)
28
199000
6000
Uau. (Aplauze)
03:37
Our research on the biomechanics of animal locomotion
29
205000
3000
Cercetarea nostră asupra biomecanicii locomoţiei animale
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
30
208000
2000
ne-a permis să facem un plan pentru un picior.
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
Este un design inspirat de natură, dar nu este o copie a unui picior specific la care doar te-ai uitat,
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
216000
4000
ci este o sinteză a secretelor multor, multor picioare.
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
220000
3000
Acum se pare că animalele pot să meargă oriunde.
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
223000
2000
Pot să se deplaseze pe substraturi care variază precum aţi văzut --
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
225000
4000
in probabilitatea contactului, in mişcarea acelei suprafaţe
04:01
and the type of footholds that are present.
36
229000
3000
şi in tipul suporturilor pentru picioare care sunt prezente.
04:04
If you want to study how a foot works,
37
232000
2000
Dacă vrei să studiezi cum funcţioneză un picior
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
234000
4000
va trebui să simulăm acele suprafeţe sau să simulăm acele neregularităţi.
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
39
238000
5000
Când am făcut asta, aici e un nou experiment pe care l-am făcut:
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
243000
2000
am pus un animal şi l-am făcut să alerge -- acest Agelenopsis (paianjen de iarbă) --
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
245000
3000
pe o suprafaţă cu 99% din suprafaţa de contact înlăturată.
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
248000
2000
Dar nici măcar nu a încetinit animalul.
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
250000
3000
Tot aleargă cu echivalentul uman a 300 mile/oră (480 km/h).
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
44
253000
3000
Acum, cum face el asta? Păi, priviţi mai atenţi.
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
45
256000
6000
Când încetinim de 50 de ori, vedem cum piciorul loveşte acele dărâmături simulate.
04:34
The leg is acting as a foot.
46
262000
2000
Piciorul acţionează ca o talpă.
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
47
264000
3000
De fapt, animalul pune în contact alte părţi ale piciorului său
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
48
267000
3000
mai frecvent decât ceea ce e definit tradiţional ca talpă.
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
49
270000
4000
Talpa este distribuită în lungul întergului picior.
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
274000
4000
Puteţi face un alt experiment unde puteţi lua un gândac cu o talpă
04:50
and you can remove its foot.
51
278000
2000
şi puteţi înlătura talpa sa.
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
280000
4000
Dau drumul la câţiva gândaci pe-aici. Uitaţi-vă la tălpile lor.
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
53
284000
4000
Fără talpă, iată ceea ce face. Nici măcar nu încetineşte.
05:00
It can run the same speed without even that segment.
54
288000
3000
Poate să alerge cu aceeaşi viteză chiar fără acel segment.
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
55
291000
3000
Nici o problemă pentru gândac -- le pot creşte la loc, dacă vă interesează.
05:06
How do they do it?
56
294000
2000
Cum o fac ei?
05:08
Look carefully: this is slowed down 100 times,
57
296000
3000
Priviţi cu atenţie: ăsta e încetinit de 100 de ori
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
58
299000
3000
şi priviţi ce face cu restul piciorului său.
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
59
302000
3000
Funcţionează, din nou, ca o talpă distribuită.
05:17
very effective.
60
305000
2000
Foarte eficient.
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
307000
5000
Acum, întrebarea pe care o avem este, cât de generală este o talpă distribuită?
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
Şi următorul comportament pe care vi-l voi arăta al acestui animal ne-a uluit prima dată cânt l-am văzut.
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
321000
5000
Jurnalişti, asta e neoficial -- este sub embargo --
05:38
Take a look at what that is!
64
326000
2000
priviţi ce este aceea!
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
328000
7000
Aceea este o caracatiţă bipedă care e deghizată ca o nucă de cocos ce se rosogoleşte.
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
335000
4000
A fost descoperită de Christina Huffard
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
339000
3000
şi filmată de Sea Studios, chiar aici în Monterey.
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
68
344000
5000
Am descris deasemenea o altă specie de caracatiţi bipedă.
06:01
This one disguises itself as floating algae.
69
349000
3000
Aceasta se deghizează ca o algă plutitoare.
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
Merge în două picioare şi ţine celelalte braţe sus, ca să nu poată fi văzută.
06:09
(Applause)
71
357000
1000
(Aplauze)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
358000
8000
Şi iată ce face cu talpa ei pentru a trece peste teren ce ridică provocări.
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
366000
11000
Foloseşte acea frumoasă talpă distribuită pentru a face ca şi cum obstacolele nici nu ar fi acolo.
06:29
truly extraordinary.
74
377000
2000
Cu adevărat extraordinar.
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
75
381000
4000
În 1951, Escher a făcut acest desen. El a crezut că a creat un animal fantastic.
06:38
But we know that art imitates life,
76
386000
2000
Dar noi ştim că arta imită natura
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
77
388000
3000
şi se pare că natura, acum 3 milioane de ani, a dezvoltat următorul animal.
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
78
391000
2000
E un animal ca un crevete numit stomatopod
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
79
393000
4000
şi iată cum se mişcă pe plajele din Panama:
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
397000
4000
chiar se rostogoleşte, şi poate să se rostogolească la deal.
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
401000
8000
Este cel mai nou picior distribuit; întreg corpul său în acest caz funcţionează ca un picior.
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
411000
5000
Deci, atunci dacă vrem ca schiţei noastre să-i adăugăm cea mai importantă trasătură,
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
416000
2000
vrem să-i adăugăm talpă de contact distribuită.
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
84
418000
3000
Nu doar cu talpa tradiţională, ci şi deasemenea cu piciorul,
07:13
and even of the body.
85
421000
1000
şi chiar cu corpul-
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
86
422000
4000
Poate asta să ne inspire designul roboţilor noi?
07:18
We biologically inspired this robot, named RHex,
87
426000
3000
Am inspirat biologic acest robot, numit RHex,
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
88
429000
4000
construit de aceşti extraordinari ingineri de-a lungul ultimilor câţiva ani.
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
89
433000
3000
Piciorul lui RHex a debutat prin a fi destul de simplu,
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
436000
5000
apoi s-a transformat în timp şi în cele din urmă a rezultat această jumătate de cerc.
07:33
Why is that? The video will show you.
91
441000
2000
De ce-i aşa? Acest clip vă va arăta.
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
443000
7000
Priviţi unde robotul, acum, pune în contact picioarele sale pentru a face faţă acestui teren foarte dificil.
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
450000
6000
Ce veţi vedea, de fapt, e că foloseşte acel picior jumătate de cerc ca o talpă distribuită.
07:48
Watch it go over this.
94
456000
2000
Priviţi-l mergând peste asta.
07:50
You can see it here well on this debris.
95
458000
2000
Puteţi să-l vedeţi aici bine, peste aceste dărâmături.
07:53
Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
96
461000
6000
Extraordinar. Fără simţire, tot controlul este integrat chiar în picioarele adaptate.
07:59
Really simple, but beautiful.
97
467000
2000
Chiar simplu, dar frumos.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
98
469000
3000
Acum, poate aţi observat altceva despre animale
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
472000
2000
când alergau peste terenul accidentat.
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
474000
2000
Iar asistentul meu mă va ajuta aici.
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
476000
4000
Când ai atins piciorul gândacului - poţi să iei microfonul pentru el?
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
480000
3000
Când ai atins piciorul gândacului, cum s-a simţit?
08:15
Did you notice something?
103
483000
2000
Ai observat ceva?
08:17
Boy: Spiny.
104
485000
1000
Băiatul: ţepos.
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
486000
4000
Robert Full: E ţepos, nu? E ţepos tare, nu-i aşa? Cumva chiar doare.
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
Poate am putea să-l dăm gazdei noastre să vedem dacă el e suficient de curajos să atingă gândacul.
08:28
(Laughter)
107
496000
1000
(Hotote de râs)
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
497000
1000
Chris Anderson: Tu l-ai atins?
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
498000
3000
RF: Deci dacă priviţi cu atenţie la asta, ce veţi vedea este că au ţepi
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
501000
3000
şi până acum câteva săptămâni, nimeni nu ştia ce făceau.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
504000
3000
Presupuneau că erau pentru protecţie sau pentru structuri senzoriale.
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
507000
4000
Am aflat că erau pentru altceva -- aici e un segment din acel ţep.
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
511000
3000
Sunt adaptaţi în aşa fel că se îndoiaie uşor într-o direcţie
08:46
to pull the leg out from debris,
114
514000
2000
să scoată piciorul din dărâmături,
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
516000
6000
dar sunt ţepeni în cealaltă direcţie aşa că prind disparităţile de pe suprafaţă.
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
522000
3000
Acum, crabii nu ratează locurile de sprijinit talpa, deoarece în mod normal se mişcă pe nisip --
08:57
until they come to our lab.
117
525000
1000
până au venit la laboratorul nostru.
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
527000
3000
Şi aici au o problemă cu acest tip de suprafaţă,
09:02
because they don't have spines.
119
530000
2000
deoarece ei nu au ţepi.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
533000
3000
Crabii au ţepi lipsă, aşa că au o problemă pe acest tip de teren dificil.
09:08
But of course, we can deal with that
121
536000
3000
Dar, desigur, putem să facem faţă la asta,
09:11
because we can produce artificial spines.
122
539000
3000
deoarece putem să producem ţepi artificiali.
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
543000
3000
Putem să facem ţepi care să prindă pe dărâmături simulate
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
546000
3000
şi să se îndoaie la îndepărtare pentru a-i scoate uşor.
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
549000
3000
Am făcut asta punând aceşti ţepi artificiali pe crabi,
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
552000
2000
cum aţi văzut aici şi apoi i-am testat.
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
554000
4000
Chiar înţelegem acest principiu de adaptare? Răspunsul este da!
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
558000
5000
Asta este încetinit de 20 de ori şi crabul chiar o şterge peste acele dărâmături simulate.
09:35
(Laughter) (Applause)
129
563000
2000
(Hohote de râs)(Aplauze)
09:37
A little better than nature.
130
565000
2000
Un pic mai bine decât natura.
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
568000
3000
Deci, pentru schiţa noastră avem nevoie de a adăuga ţepi modificaţi.
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
571000
5000
Acum, ne va ajuta asta să ne gândim la designul unor roboţi care se caţără mai eficienţi?
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
576000
5000
Păi, aici e RHex -- RHex are probleme pe şine -- pe şine fine, cum puteţi vedea aici.
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
581000
4000
Aşa că de ce să nu adăugăm un ţep? Colegii mei au făcut asta la U Penn.
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
585000
4000
Dan Koditschek a pus nişte cuie de oţel -- o versiune foarte simplă -- pe robot --
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
589000
6000
şi aici e RHex, acum, trecând peste acel oţel -- acele şine. Nici o problemă!
10:07
How does it do it?
137
595000
1000
Cum o face?
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
596000
2000
Să-ncetinim şi puteţi vedea ţepii în acţiune.
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
598000
3000
Priviţi piciorul venind şi-l veţi vdea prinzându-se chiar aici.
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
601000
3000
Nu putea face asta înainte, doar aluneca şi rămânea blocat si se răsturna.
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
604000
4000
Şi priviţi din nou, chiar aici -- cu succes.
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
608000
3000
Acum, doar pentru că avem un picior distribuit şi ţepi
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
611000
2000
nu înseamnă că poţi urca suprafeţe verticale.
10:26
This is really, really difficult.
144
614000
2000
Asta e foarte, foarte dificil.
10:28
But look at this animal do it!
145
616000
2000
Dar uitaţi-vă la acest animal făcând-o!
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
Unul dintre cei pe care îi arăt trece căţărându-se pe această suprafaţă verticală care este o placă netedă de metal.
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
624000
2000
Este extraordinar cât de repede poate să o facă --
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
626000
4000
dar dacă îl încetineşti, vezi ceva care e destul de extraordinar.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
630000
4000
Este un secret. Animalul efectiv se caţără alunecând şi priviţi --
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
634000
4000
şi o face, de fapt, groaznic, în ceea ce priveşte agăţarea de suprafaţă.
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
638000
3000
Arătă, de fapt, ca şi cum înoată pe suprafaţă.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
641000
4000
În fapt, putem să modelăm acel comportament mai bine ca un fluid, dacă vă uitaţi la el.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
645000
4000
Piciorul distribuit, de fapt, funcţionează mai mult ca o vâslă.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
649000
4000
Acelaşi lucru e valabil când am privit această şopârlă alergând pe nisip fluidizat.
11:05
Watch its feet.
155
653000
2000
Priviţi picioarele sale.
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
655000
2000
Chiar funcţionează ca o vârslă
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
657000
6000
chiar dacă interacţionează cu o suprafaţă pe care în mod normal o considerăm ca un solid.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
663000
5000
Asta nu e diferit de ceea ce fosta mea student a descoperit
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
668000
4000
când şi-a dat seama cum pot şopârlele să alerge pe apă.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
673000
5000
Puteţi să folosiţi asta ca să faceţi un robot mai bun?
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
678000
3000
Martin Buehler a făcut-o -- care e acum la Boston Dynamics --
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
681000
5000
a luat ideea asta şi l-a făcut pe RHex să fie Aqua RHex.
11:38
So here's RHex with paddles,
163
686000
2000
Deci, aici e RHex cu vâsle,
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
688000
5000
acum convertit într-un robot care înoată incredibil de manevrabil.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
694000
3000
Pentru suprafeţe dure, totuşi, animalele adugă gheare.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
697000
1000
Şi probabil le-ai simţi dacă l-ai apuca.
11:50
Did you touch it?
167
698000
1000
L-ai atins?
11:51
CA: I did.
168
699000
1000
CA: Am făcut-o.
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
700000
2000
RF: Şi se descurcă bine la agăţarea de suprafeţe cu aceste gheare.
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
702000
6000
Mark Cutkosky de la Universitatea Standford, unul dintre colaboratorii mei, este un inginer extraordinar
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
708000
3000
care a dezvoltat această tehnică numită Shape Deposition Manufacturing,
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
711000
3000
prin care el a încastrat gheare chiat într-un picior artificial.
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
Şi aici este versiunea simplă a unui picior pentru un nou robot pe care vi-l voi arăta într-un moment.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
719000
3000
Deci, pentru schiţa noastră, să ataşăm gheare.
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
722000
3000
Acum, dacă ne uităm la animale, totuşi, pentru chiar a fi manevrabile pe toate suprafeţele,
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
725000
2000
animalele folosesc mecanisme hibride,
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
727000
4000
asta include gheare, şi ţepi, şi peri, şi ventuze, şi lipici, şi adezivitate capilară
12:23
and a whole bunch of other things.
178
731000
1000
şi o grămadă de alte lucruri.
12:24
These are all from different insects.
179
732000
2000
Acestea sunt toate de la diferite insecte.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
734000
2000
Iată o furnică ce se caţără pe o suprafaţă verticală.
12:28
Let's look at that ant.
181
736000
1000
Să ne uităm la acea furnică.
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
738000
5000
Acesta este piciorul unei furnici. Vedeţi perii şi ghearele şi această chestie de aici.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
743000
2000
Asta e când acest picior este în aer.
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
745000
4000
Priviţi ce se întâmplă când piciorul merge pe sandwich-ul tău.
12:41
You see what happens?
185
749000
2000
Vedeţi ce se întâmplă?
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
751000
4000
Ventuzele ies. Şi asta-i unde-i lipiciul.
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
756000
3000
Aici, de dedesubt, este piciorul unei furnici,
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
759000
6000
şi când ghearele nu se agată, acea ventuză iese automat fără ca furnica să facă nimic.
12:57
It just extrudes.
189
765000
1000
Doar se extinde.
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
Şi ăsta a fost un cadru greu de obţinut -- cred că este o poză a piciorului furnicii pe o coardă (aluzie la teoria corzilor).
13:03
So it's pretty tough to do.
191
771000
1000
Deci e destul de greu de făcut.
13:04
This is what it looks like close up --
192
772000
3000
Asta e cum arată în plan apropiat --
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
775000
2000
aici e piciorul furnicii şi aici e lipiciul.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
777000
4000
Şi am descoperit că acest lipici poate fi o interesantă mixtură în două faze.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
781000
2000
În mod sigur o ajută să stea prinsă.
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
783000
4000
Deci, la schiţa noastră ataşăm nişte ventuze lipicioase.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
787000
4000
Acum, aţi putea crede că pentru suprafeţe netede ne luăm inspiraţia de aici.
13:23
Now we have something better here.
198
791000
3000
Acum, avem ceva mai bun aici.
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
794000
3000
Gecko-ul este un exemplu grozav de nanotehnologie în natură.
13:29
These are its feet.
200
797000
2000
Acestea sunt picioarele sale.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
799000
4000
Sunt -- aproape arată extraterestru. Şi secretul, pe care se bazează,
13:35
involves their hairy toes.
202
803000
2000
implică degetele lor păroase.
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
805000
4000
Pot să alerge în sus pe o suprafaţă cu 1m/s,
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
809000
3000
fac 30 de paşi în acea secundă -- cu greu poţi să-i vezi.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
812000
3000
Dacă încetinim, îşi prind picioarele la 8 milisecunde
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
815000
3000
şi le desprind în 16 milisecunde.
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
818000
7000
Şi când priveşti cum le detaşează, e bizar.
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
825000
5000
Se decojesc de pe suprafaţă că şi cum ai desprinde o bucată de bandă adezivă.
14:02
Very strange. How do they stick?
209
830000
3000
Foarte straniu. Cum se prind?
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
833000
3000
Dacă priveşti picioarele lor, au structuri ca nişte frunze numite linalae
14:08
with millions of hairs.
211
836000
1000
cu milioane de peri.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
837000
3000
Şi fiecare păr are cel mai rău caz de vârf despicat posibil.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
840000
3000
Are de la o sută la o mie de vârfuri despicate,
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
843000
3000
şi asta este secretul, deoarece îi permite un contact intim.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
846000
4000
Gecko-ul are un miliard de astfel de vârfuri despicare de dimensiunea a 200 de nanometri.
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
Şi nu se prind prin lipici, nici nu funcţionează ca scaiul, nici nu funcţionează cu sucţiune.
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
855000
4000
Am descoperit că funcţionează doar prin forţe intermoleculare.
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
859000
4000
Deci pentru schiţa noastră am despicat nişte peri.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
863000
3000
Asta a inspirat designul primului adeziv care se curăţă singur --
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
866000
2000
patentul a ieşit, sunt mândri să spunem.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
868000
3000
Şi aici e cea mai simplă versiune în natură
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
871000
3000
şi aici e încercarea colaboratorului meu Ron Fearing
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
874000
5000
la o versiune artificială a acestui adeziv uscat făcut din poliuretan.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
879000
3000
Şi aici e prima încercare de a-l face să funcţioneze cu ceva greutate.
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
882000
3000
Există un interes enorm în asta, într-o multitudine de domenii diferite.
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
885000
3000
Vă puteţi gândi la o mie de posibile utilizări, sunt sigur.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
888000
5000
Mulţi oameni au făcut-o şi sunt încântaţi de a-l realiza ca produs.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
893000
2000
Am imaginat produse, de exemplu, acesta:
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
896000
5000
am imaginat un plasture bio-inspirat, la care am scos lipiciul de pe plasture.
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
901000
2000
Am luat câţi peri de la un gecko care năpârleşte;
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
903000
4000
am pus 3 mănunchiuri din ei aici şi am făcut acest plasture.
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
907000
2000
Acesta este un student voluntar --
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
909000
3000
avem 30 000 de studenţi aşa că putem alege dintre ei --
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
912000
2000
asta-i de fapt doar o urmă de stilou roşu.
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
914000
2000
Dar apare un incredibil plasture.
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
916000
8000
Este aerat, poate fi dat jos uşor, nu cauzeză nici o iritatie, funcţionează sub apă.
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
924000
5000
Cred că ăsta este un exemplu extraordinar de cum cercetarea bazată pe curiozitate --
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
929000
2000
doar ne întrebam cum se căţărau pe ceva --
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
931000
3000
poate duce la lucruri pe care nu le-ai imagina niciodată.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
934000
4000
Este doar un exemplu de ce avem nevoie să încurajăm cercetarea bazată pe curiozitate.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
938000
3000
Aici, dezlipind un plasture.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
941000
4000
Deci am detaliat, acum, ce e un picior.
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
945000
2000
Întrebarea e, putem să folosim aceste secrete, ca apoi
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
947000
3000
să inspire designul unui picior mai bun, mai bun decât cel pe care îl vedem în natură?
16:02
Here's the new project:
245
950000
2000
Iată noul proiect:
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
952000
6000
încercăm să creăm primul robot care să caute şi să salveze -- fără sucţiune sau magneţi --
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
958000
3000
care poate să se mişte doar pe tipuri limitate de suprafeţe.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
961000
5000
Numesc noul robot RiSE, de la "Robot in Scansorial Environment" (Robot în mediu de căţărat) -- ăsta e un mediu de căţărat --
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
966000
4000
şi avem o echipă extraordinară de biologi şi ingineri ce crează acest robot.
16:22
And here is RiSE.
250
970000
2000
Şi aici e RiSE
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
974000
3000
Are 6 picioare şi are o coadă. Aici e pe un gard şi un copac.
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
977000
4000
Şi aici sunt primii paşi ai lui RiSE pe un plan înclinat.
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
981000
3000
Aveţi sunet? Îl puteţi auzi urcând.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
984000
6000
Şi aici urcă la voi cu primii lui paşi pe un perete.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
990000
5000
Acum foloseşte doar cel mai simplu picior aici, aşa că asta e foarte nou.
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
995000
3000
Dar ne gândim că am nimerit dinamica corectă a robotului.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
999000
2000
Mark Cutkosky, în orice caz, o duce cu un pas mai departe.
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1001000
5000
El e cel în stare să construiască acest picior şi aceste degete de la picioare cu tehnologia "shape-deposition manufacturing".
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1006000
4000
Pasul următor e de a face degete maleabile
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1010000
2000
şi de a încerca a adăuga ţepi şi gheare şi să-l pregătim pentru adeziv uscat.
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1012000
3000
Deci, ideea e ca mai întâi să luăm degetele de la picioare şi un picior bun,
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1015000
3000
să încercăm să-l facem să se caţere, şi în cele din urmă să le punem pe un robot.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1018000
2000
Şi asta e fix ce a făcut el.
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1020000
5000
A construit, de fapt, un picior-bot inspirat de natură.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1025000
4000
Şi aici e designul facut de Cutkosky şi de uimitorii săi studenţi.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1029000
6000
Deci, acestea sunt degete adaptate -- sunt 6 din astea,
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1035000
9000
şi folosesc impreună toate principiile despre care am vorbit privind schiţa.
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1044000
2000
Aşadar, acesta nu foloseşte nici sucţiune, nici lipici,
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1046000
3000
şi, în cele din urmă, când e ataşat robotului --
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
270
1049000
3000
este la fel de inspirat de biologie ca şi animalul --
17:44
hopefully be able to climb any kind of a surface.
271
1052000
5000
... să sperăm că va fi în stare să urce orice fel de suprafaţă.
17:49
Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
272
1057000
5000
Aici îl vedeţi, în continuare, urcând o laterală a unei clădiri la Stanford.
17:54
It's sped up -- again, it's a foot climbing.
273
1062000
3000
E mărită viteza -- din nou, e un picior urcător.
17:57
It's not the whole robot yet, we're working on it --
274
1065000
2000
Nu e întreg robotul încă, lucrăm la el --
17:59
now you can see how it's attaching.
275
1067000
1000
acum puteţi vedea cum se ataşează.
18:00
These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
276
1068000
6000
Aceste structuri adaptate permit ţepilor, tampoanelor de frecare şi în cele din urmă perilor adezivi
18:06
to grab onto very challenging, difficult surfaces.
277
1074000
3000
să se prindă pe suprafeţe foarte provocatoare, dificile.
18:09
And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
278
1077000
4000
Şi ei au fost în stare să obţină lucrul acesta -- aceasta este acum mai repede de 20 de ori --
18:13
can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
279
1081000
4000
v-o puteţi imagina urcând şi salvând pe cineva la acel etaj? OK?
18:17
You can visualize this now; it's not impossible.
280
1085000
2000
Puteţi vizualiza asta acum, nu este imposibil.
18:19
It's a very challenging task. But more to come later.
281
1087000
4000
Este o sarcină foarte provocatoare. Dar, mai multe vor veni mai târziu.
18:23
To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
282
1091000
4000
Pentru a încheia: am acumulat secrete de design de la natură uitându-ne la cum picioarele sunt construite.
18:27
We've learned we should distribute control to smart parts.
283
1095000
3000
Am învăţat că trebuie să distribuim control părţilor mici.
18:30
Don't put it all in the brain,
284
1098000
1000
Nu puneţi totul în creier,
18:31
but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
285
1099000
4000
ci puneţi o parte din control în tălpi adaptate, picioare şi chiar corp.
18:35
That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
286
1103000
3000
Acea natură foloseşte soluţii hibrid, nu o singură soluţie la aceste probleme
18:38
and they're integrated and beautifully robust.
287
1106000
3000
şi ele sunt integrate şi frumos robuste.
18:41
And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,
288
1109000
8000
Si in al treilea rând, credem cu tărie că nu vrem să mimăm natura, ci, în schimb, să fim inspiraţi de biologie
18:49
and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
289
1117000
4000
şi să folosim aceste principii noi cu cele mai bune soluţii inginereşti care există
18:53
to make -- potentially -- something better than nature.
290
1121000
3000
pentru a face -- potenţial -- ceva mai bun decât natura.
18:57
So there's a clear message:
291
1125000
2000
Deci, există un mesaj clar:
18:59
whether you care about a fundamental, basic research
292
1127000
3000
dacă te interesează cercetarea de bază, fundamentală
19:02
of really interesting, bizarre, wonderful animals,
293
1130000
3000
a animalelor chiar interesante, bizare, minunate
19:05
or you want to build a search-and-rescue robot
294
1133000
1000
sau vrei să construieşti un robot de căutare şi salvare
19:06
that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
295
1134000
3000
care să te ajute într-un cutermur sau să salveze pe cineva într-un incendiu
19:09
or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
296
1137000
5000
sau te interesează medicina, trebuie să conservăm designurile naturii.
19:14
Otherwise these secrets will be lost forever.
297
1142000
3000
Altfel aceste secrete vor fi pierdute pentru totdeauna.
19:17
Thank you.
298
1145000
1000
Mulţumesc.
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