Robert Full: Learning from the gecko's tail

Translator: Alek Tomanov Reviewer:

Let me share with you today an original discovery.

Разрешете ми да споделя с вас едно оригинално откритие.

But I want to tell it to you the way it really happened --

Искам да ви го разкажа така, както се случи.

not the way I present it in a scientific meeting,

Не по начина, по който го презентирам на научна среща,

or the way you'd read it in a scientific paper.

или по начина, по който ще го прочетете в научен труд.

It's a story about beyond biomimetics,

Това е история отвъд "биомеметика",

to something I'm calling biomutualism.

история за нещо, което аз наричам "биомутуализъм".

I define that as an association between biology and another discipline,

Дефинирам това, като връзка между биология и друга дисциплина,

where each discipline reciprocally advances the other,

където всяка дисциплина реципрочно развива другата,

but where the collective discoveries that emerge are beyond any single field.

но където колективните открития, са отвъд всяка дисциплина по отделно.

Now, in terms of biomimetics,

Сега, говорейки за "биомиметика",

as human technologies take on more of the characteristics of nature,

овладявайките чрез технологии, все повече от характеристиките на природата

nature becomes a much more useful teacher.

тя-природата- се превръща в много по необходим учител.

Engineering can be inspired by biology

Инженерството може да бъде вдъхновявано от биологията,

by using its principles and analogies when they're advantageous,

като се използват принципите и аналогиите ѝ, когато те са предимство.

but then integrating that with the best human engineering,

Но целта е да се синхронизира това с най-доброто човешко инженерство,

ultimately to make something actually better than nature.

с цел да се направи нещо наистина по-добро от природата.

Now, being a biologist, I was very curious about this.

Бидейки биолог, аз бях много любопитен относно това.

These are gecko toes.

Това са пръстите на гекон.

And we wondered how they use these bizarre toes

Чудихме се как ги използват тези странни пръсти,

to climb up a wall so quickly.

за да изкачват стените толкова бързо.

We discovered it. And what we found was

Открихме го. Оказа се,

that they have leaf-like structures on their toes,

че на пръстите имат структура подобна на листо,

with millions of tiny hairs that look like a rug,

с милиони малки косъмчета, които наподобяват килим.

and each of those hairs has the worst case of split-ends possible:

И всяко едно от тези косъмчета, има безкрайно много други края,

about 100 to 1000 split ends that are nano-size.

между 100 и 1000 разделяния, които са с нано-размер.

And the individual has 2 billion of these nano-size split ends.

Всеки гекон има 2 милиарда от тези косъмчета с нано размери.

They don't stick by Velcro or suction or glue.

Те не се залепват чрез Велкро или вакуум или лепило.

They actually stick by intermolecular forces alone,

Те всъщност залепват чрез интермолекулярни сили,

van der Waals forces.

"van der Waals" сили.

And I'm really pleased to report to you today

Наистина съм щастлив да докладвам днес пред вас,

that the first synthetic self-cleaning, dry adhesive has been made.

че първото синтетично самопочистващо се, сухо лепило беше направено.

From the simplest version in nature, one branch,

От най-елементарният пример в природата,

my engineering collaborator, Ron Fearing, at Berkeley,

моят инженерен партньор, Рон Феаринг, от Бъркли,

had made the first synthetic version.

направи първата синтетична версия.

And so has my other incredible collaborator,

И същото е направил другият ми сътрудник

Mark Cutkosky, at Stanford --

Марк Куткоски, в Станфорд.

he made much larger hairs than the gecko,

Той направи много по големи косми от тези на гекона,

but used the same general principles.

обаче използва същите генерални принципи.

And here is its first test.

И това тук е първият тест.

(Laughter)

(Смях)

That's Kellar Autumn, my former Ph.D. student,

Това е Келар Аутъмн, моя бивш студент - докторантска степен,

professor now at Lewis and Clark,

сега професор в Люис и Кларк,

literally giving his first-born child up for this test.

буквално жертвайки първородното си дете заради този тест.

(Laughter)

(Смях)

More recently, this happened.

Всъщност, се случи това.

Man: This the first time someone has actually climbed with it.

Мъж: Това е първия път, когато някой се е катерил с него.

Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber,

Разказвач: Лин Верински - професионален катерач,

who appeared to be brimming with confidence.

която изглеждаше препълнена със самочувствие.

Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.

Лин Верински: Честно, ще бъде напълно безопасно. Ще е напълно безопасно.

Man: How do you know?

Мъж: Защо мислиш така?

Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)

Лин Верински: Заради застраховката ми.

Narrator: With a mattress below and attached to a safety rope,

Разказвач: С матрак отдолу и вързана към осигурително въже,

Lynn began her 60-foot ascent.

Лин започна своето 18 метрово изкачване.

Lynn made it to the top in a perfect pairing

Лин успя да се изкачи до върха съчетавайки перфектно

of Hollywood and science.

Холивуд и наука.

Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.

Мъж: Ти си първият човек, който официално подражава на гекон.

Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.

Лин Верински: Ха! Уау. И само каква привилегия беше това.

Robert Full: That's what she did on rough surfaces.

Робърт Фул: Това е ,което тя принципно прави на груби повърхности.

But she actually used these on smooth surfaces --

В случая обаче, използва тези върху гладка повърхност,

two of them -- to climb up, and pull herself up.

за да се изкачи и да издърпа нагоре себе си.

And you can try this in the lobby,

Ще можете да изпробвате това на рецепцията,

and look at the gecko-inspired material.

и да погледнете гекон-вдъхновеният материал.

Now the problem with the robots doing this

Проблема, когато роботите правят това е,

is that they can't get unstuck,

че не могат да се отлепят,

with the material.

от материала.

This is the gecko's solution. They actually peel their toes away

И ето го решението на гекона. Те всъщност отлепват пръстите си

from the surface, at high rates,

от повърхността, с голяма скорост,

as they run up the wall.

докато тичат нагоре по стената.

Well I'm really excited today to show you

Много съм развълнуван да ви покажа днес,

the newest version of a robot, Stickybot,

най-новата версия на робот, Лепкабот,

using a new hierarchical dry adhesive.

който използва ново поколение сухо лепило.

Here is the actual robot.

Ето това е робота.

And here is what it does.

И ето това е, което може да прави.

And if you look,

И ако погледнете,

you can see that it uses

ще видите, че използва

the toe peeling,

отлепването на пръстите

just like the gecko does.

точно както го прави и гекона.

If we can show some of the video, you can see it climbing up the wall.

Ако може да покажем малко от видеото, ще видите как се изкачва по стена.

(Applause)

(Аплодисменти)

There it is.

Ето го.

And now it can go on other surfaces because of the new adhesive

Сега вече може да ходи на различни повърхности заради новото лепило,

that the Stanford group was able to do

което екипа на Станфорд успя да разработи,

in designing this incredible robot.

създавайки този невероятен робот.

(Applause)

(Аплодисменти)

Oh. One thing I want to point out is, look at Stickybot.

О да. Едно нещо, което исках да отбележа е, погледнете Лепкабот.

You see something on it. It's not just to look like a gecko.

Вижда се нещо на него. То не е само за да изглежда като гекон.

It has a tail. And just when you think you've figured out nature,

Има опашка. И точно, когато си мислиш, че си открил природата,

this kind of thing happens.

подобни неща се случват.

The engineers told us, for the climbing robots,

Инженерите ни казаха, че ако изкачващите се роботи,

that, if they don't have a tail,

нямат опашка

they fall off the wall.

падат от стената.

So what they did was they asked us

Това което направиха, беше да ни попитат

an important question.

важен въпрос.

They said, "Well, it kind of looks like a tail."

Те казаха, "Е, изглежда почти като опашка."

Even though we put a passive bar there.

Въпреки, че сложихме пасивно парче.

"Do animals use their tails when they climb up walls?"

"Използват ли животните опашките си когато се изкачват по стени?"

What they were doing was returning the favor,

Това, което правеха беше да върнат жеста,

by giving us a hypothesis to test,

давайки ни хипотеза, която да тестваме,

in biology, that we wouldn't have thought of.

в биологията, за която ние не бихме се сетили.

So of course, in reality, we were then panicked,

Така всъщност ние се паникьосахме,

being the biologists, and we should know this already.

бидейки билозите, трябваше да знаем това досега.

We said, "Well, what do tails do?"

Казахме си, "Е, каква работа вършат опашките?"

Well we know that tails store fat, for example.

Например знаем, че опашките съхраняват мазнини.

We know that you can grab onto things with them.

Знаем, че можеш да се захващаш за предмети с тях.

And perhaps it is most well known

И може би най-известен е факта,

that they provide static balance.

че предлагат статичен баланс.

(Laughter)

(Смях)

It can also act as a counterbalance.

Също така може да действа за контратежест.

So watch this kangaroo.

Наблюдавайте това кенгуру.

See that tail? That's incredible!

Виждате ли тази опашка? Това е невероятно!

Marc Raibert built a Uniroo hopping robot.

Марк Раибер построи "Униру" подскачащ робот.

And it was unstable without its tail.

Който беше нестабилен без опашка.

Now mostly tails limit maneuverability,

Повечето опашки, лимитират маневреноста.

like this human inside this dinosaur suit.

Като този човек в костюм на динозавър.

(Laughter)

(Смях)

My colleagues actually went on to test this limitation,

Моите колеги всъщност, изпробваха това ограничение,

by increasing the moment of inertia of a student, so they had a tail,

като увеличават инерционния момент на студент, тоест имаха опашка,

and running them through and obstacle course,

пускайки ги да тичат през поле с препятствия,

and found a decrement in performance,

откриха спад в постижението.

like you'd predict.

Както всеки би предположил.

(Laughter)

(Смях)

But of course, this is a passive tail.

Обаче това беше пасивна опашка.

And you can also have active tails.

А съществува и активна опашка.

And when I went back to research this, I realized

И когато се върнах да проучвам това, осъзнах,

that one of the great TED moments in the past,

че това един от великите TED моменти в миналото,

from Nathan,

с Натан,

we've talked about an active tail.

говорихме за активни опашки.

Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs

Видео: Мирволд мисли, че пляскайки с опашката, динозаврите

were interested in love, not war.

били склонни на любов, не война.

Robert Full: He talked about the tail being a whip for communication.

Робърт Фул: Той говореше за опашката, като средство за комуникация.

It can also be used in defense.

Също така може да бъде използвана при защита.

Pretty powerful.

Доста мощно.

So we then went back and looked at the animal.

Върнахме се обратно и разгледахме отново животното.

And we ran it up a surface.

Пуснахме го по една повърхност.

But this time what we did is we put a slippery patch

Но това, което направихме този път беше да сложим хлъзгав участък

that you see in yellow there.

който виждате в жълто тук.

And watch on the right what the animal is doing with its tail

И гледайте в дясно, какво прави животното с опашката си

when it slips. This is slowed down 10 times.

докато се подхлъзва. Това е забавено 10 пъти.

So here is normal speed.

Ето това е нормална скорост.

And watch it now slip,

Гледайте го сега как се подхлъзва,

and see what it does with its tail.

и вижте какво прави с опашката си.

It has an active tail that functions as a fifth leg,

Има активна опашка, която функционира като пети крак.

and it contributes to stability.

И допринася за стабилността.

If you make it slip a huge amount, this is what we discovered.

Ако го принудите да се подхлъзне по-сериозно, това е което открихме.

This is incredible.

Това е невероятно.

The engineers had a really good idea.

Инженерите имаха наистина добра идея.

And then of course we wondered,

И тогава разбира се, се зачудихме,

okay, they have an active tail, but let's picture them.

добре, имат активна опашка, но нека ги заснемем.

They're climbing up a wall, or a tree.

Изкачват се по стена или дърво.

And they get to the top and let's say there's some leaves there.

Стигат върха и нека предположим, че има листа там.

And what would happen if they climbed on the underside of that leaf,

Какво би станало ако се качат от долната страна на това листо,

and there was some wind, or we shook it?

и излезе вятър или го разклатим?

And we did that experiment, that you see here.

Направихме експеримента, който виждате тук.

(Applause)

(Аплодисменти)

And this is what we discovered.

Това е, което открихме,

Now that's real time. You can't see anything.

Това е в реално време. Не можете да видите нищо.

But there it is slowed down.

Но ето това е на забавен кадър.

What we discovered was the world's fastest air-righting response.

Това което открихме беше, най-бързото въздушно извъртане в света.

For those of you who remember your physics, that's a zero-angular-momentum

За тези от вас, които си спомнят физиката, това е нула градусова инерция

righting response. But it's like a cat.

при завъртане. Точно като котка.

You know, cats falling. Cats do this. They twist their bodies.

Знаете, котките падат. Това правят котките. Извъртат си телата.

But geckos do it better.

Но геконите го правят по добре.

And they do it with their tail.

И го правят с опашката си.

So they do it with this active tail as they swing around.

Правят го с тази активна опака, която размахват напосоки.

And then they always land in the sort of superman skydiving posture.

След което винаги кацат в позата на супермен - скайдайвър.

Okay, now we wondered, if we were right,

Добре, започнахме да се чудим, ако сме прави,

we should be able to test this in a physical model, in a robot.

би трябвало да тестваме това във физически модел, като робот.

So for TED we actually built a robot,

Специално за TED създахоме робот,

over there, a prototype, with the tail.

ето там, прототип, с опашка.

And we're going to attempt the first air-righting response

Ще изпорбваме първото извъртане във въздуха

in a tail, with a robot.

чрез опашка, изпълнено от робот.

If we could have the lights on it.

Ако може да пуснем светлините.

Okay, there it goes.

Добре, ето го.

And show the video.

Покажете видеото.

There it is.

Ето го.

And it works just like it does in the animal.

И работи по същия начин, както работи при животното.

So all you need is a swing of the tail to right yourself.

Всичко, от което имате нужда е замах с опашката за да изправите себе си.

(Applause)

(Аплодисменти)

Now, of course, we were normally frightened

Разбира се, бяхме леко изплашени,

because the animal has no gliding adaptations,

защото животното няма приспособление за плъзгане,

so we thought, "Oh that's okay. We'll put it in a vertical wind tunnel.

помислихме си, "Добре, ще го поставиме във вертикален аеродинамичен тунел.

We'll blow the air up, we'll give it a landing target, a tree trunk,

Ще пуснем въздух от долу, ще му дадем цел на кацане - дънер на дърво,

just outside the plexi-glass enclosure, and see what it does.

точно зад плексиглас кутията, след което ще видим какво ще направи.

(Laughter)

(Смях)

So we did. And here is what it does.

Така и направихме. И ето какво се случи.

So the wind is coming from the bottom. This is slowed down 10 times.

Вятъра идва отдолу. Това е 10 пъти по-бавно.

It does an equilibrium glide. Highly controlled.

Плъзга се в равновесие. Прецизно контролирано.

This is sort of incredible. But actually it's quite beautiful,

Това е невероятно. Но всъщност е много красиво,

when you take a picture of it.

когато го заснемеш.

And it's better than that, it -- just in the slide -- maneuvers in mid-air.

И става по-добро дори и от това, то просто маневрира във въздуха.

And the way it does it, is it takes its tail

Начина, по който го прави е да вземе опашката си

and it swings it one way to yaw left, and it swings its other way to yaw right.

и да я размаха на едната посока, за да завие на ляво, и на другата за да завие на дясно.

So we can maneuver this way.

По този начин може да маневрира.

And then -- we had to film this several times to believe this --

После трябваше да заснемем това няколко пъти,за да повярваме

it also does this. Watch this.

Също така прави и това. Гледайте сега.

It oscillates its tail up and down like a dolphin.

Движи си опашката нагоре-надолу като делфин.

It can actually swim through the air.

Буквално плува във въздуха.

But watch its front legs. Can you see what they are doing?

Обаче наблюдавайте предните му крачета. Можете ли да видите какво правят те?

What does that mean for the origin of flapping flight?

Какво означава това за произхода на летенето?

Maybe it's evolved from coming down from trees,

Може би се е развило като способност, за слизане от дърветата,

and trying to control a glide.

опитвайки се да контролира плъзгането.

Stay tuned for that.

Очаквайте след малко.

(Laughter)

(Смях)

So then we wondered, "Can they actually maneuver with this?"

След това се зачудихме, "Могат ли всъщност да маневрират с това?"

So there is the landing target. Could they steer towards it

Ето я целта на кацане. Могат ли да се насочат към нея

with these capabilities? Here it is in the wind tunnel.

с тези способности? Ето го тук в аеродинамичният тунел.

And it certainly looks like it.

И със сигурност изглежда, че могат.

You can see it even better from down on top.

Тук можете да го видите по-добре от горе.

Watch the animal.

Гледайте животното.

Definitely moving towards the landing target.

Определено се движи към целта на кацане.

Watch the whip of its tail as it does it. Look at that.

Гледайте замаха на опашката, докато го прави. Вижте това.

It's unbelievable.

Невероятно е.

So now we were really confused,

Сега, бяхме наистина объркани.

because there are no reports of it gliding.

Защото нямаше никакви доказателства за летене.

So we went, "Oh my god, we have to go to the field,

Казахме си, "Господи, трябва да отидем на полето,

and see if it actually does this."

и да видим дали наистина го прави."

Completely opposite of the way you'd see it on a nature film, of course.

Напълно противоположно на това, което бихте видели в научен филм.

We wondered, "Do they actually glide in nature?"

Чудехме се, "Наистина ли летят в природата?"

Well we went to the forests of Singapore and Southeast Asia.

Така че, отидохме в горите на Сингапур и югоизточна Азия.

And the next video you see is the first time we've showed this.

Следващото видео, което ще видите, ще бъде показано за първи път.

This is the actual video -- not staged, a real research video --

Това е същинското видео, без нагласяне, истинско изследователско видео,

of animal gliding down. There is a red trajectory line.

на животно, което се плъзга във въздуха надолу -- има червена линия на траекторията.

Look at the end to see the animal.

Погледнете в края, за да видите животното.

But then as it gets closer to the tree,

Но тогава, когато се приближава по-близко до дървото,

look at the close-up. And see if you can see it land.

погледнете приближението. И вижте дали може да го видите да каца.

So there it comes down. There is a gecko at the end of that trajectory line.

Ето го, как пада. Има гекон на края на тази линия на траекторията.

You see it there? There? Watch it come down.

Виждате ли го там? Там? Гледайте го как пада.

Now watch up there and you can see the landing. Did you see it hit?

Гледайте ето там горе и можете да видите кацането. Видяхте ли го как каца?

It actually uses its tail too,

Всъщност използва и опашката си.

just like we saw in the lab.

Както видяхме в лабораторията.

So now we can continue this mutualism

Сега можем да продължим този мутуализъм

by suggesting that they can make an active tail.

съветвайки инжинерите да направят активна опашка.

And here is the first active tail, in the robot,

И ето я първата активна опашка, в робота,

made by Boston Dynamics.

направена от Бостън Динамикс.

So to conclude, I think we need to build biomutualisms, like I showed,

За да завърша, мисля, че трябва да строим биомутуализми, както показах,

that will increase the pace of basic discovery in their application.

които ще увеличат фундаменталните открития и тяхната употреба.

To do this though, we need to redesign education in a major way,

За да постигнем това, трябва да преразгледаме образователната система основно

to balance depth with interdisciplinary communication,

да балансираме в дълбочина, комуникацията между предметите.

and explicitly train people how to contribute to, and benefit from other disciplines.

И специално да тренираме хората как да допълват едни и печелят от други дисциплини.

And of course you need the organisms and the environment to do it.

Разбира се имаме нужда от организмите и средата за да го направим.

That is, whether you care about security, search and rescue or health,

Това е, без значение дали се интересувате от сигурност, търсене и спасяване или здраве,

we must preserve nature's designs,

трябва да опазваме моделите дадени ни от природата,

otherwise these secrets will be lost forever.

иначе тези тайни ще бъдат загубени завинаги.

And from what I heard from our new president,

А от това, което чух от новият ни президент,

I'm very optimistic. Thank you.

съм много оптимистично настроен. Благодаря ви.

(Applause)

(Аплодисменти)