Robert Full: Secrets of movement, from geckos and roaches

34,452 views ・ 2007-12-04

TED


Dobbeltklik venligst på de engelske undertekster nedenfor for at afspille videoen.

Translator: Magnus Kjer Reviewer: Jonas Tholstrup Christensen
00:12
I want you to imagine that you're a student in my lab.
0
12160
5000
Jeg vil have dig til at forestille dig, at du er en elev i mit laboratorie.
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
17160
4000
Jeg vil have dig til at skabe et biologisk inspireret design.
00:21
And so here's the challenge:
2
21160
2000
Og her er udfordringen:
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
23160
6000
Jeg vil have du hjælper mig med at skabe en fuld 3D, dynamisk, parameteriserede kontakt model.
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
29160
4000
Oversættelsen af det er; kan du hjælpe mig med at bygge en fod?
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
33160
2000
Og det er en sand udfordring, og jeg vil have din hjælp.
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
6
35160
2000
Selvfølgelig er der en præmie i udfordringen.
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
7
37160
7000
Det er ikke helt en "TED Prize", men det er er en eksklusiv t-shirt fra vores laboratorie.
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
8
44160
6000
Så send endeligt jeres idéer ind om hvordan man designer en fod.
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
50160
4000
Hvis vi gerne vil lave en fod, hvad skal vi så gøre?
00:54
We have to first know what a foot is.
10
54160
3000
Først skal vi vide hvad en fod er.
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
57160
3000
I ordbogen står der: "Det er et lavere legeme af et ben
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
60160
2000
der er i direkte kontakt med jorden når man står eller går."
01:02
That's the traditional definition.
13
62160
1000
Det er den traditionelle definition.
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
14
63160
3000
Men hvis du virkeligt ville forske, hvad gør du så?
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
15
66160
3000
Du skal ty til litturaturen og slå op under hvad der er kendt om fødder.
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
16
69160
2000
Så du går til litturaturen. (Latter)
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
17
72160
2000
Måske kender du denne litturatur.
01:14
The problem is, there are many, many feet.
18
74160
3000
Problemet er, at der er mange, mange fødder.
01:17
How do you do this?
19
77160
1000
Hvordan griber man det an?
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
78160
5000
Du bliver nødt til at undersøge alle fødder og udtrække deres principper.
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
83160
2000
Og jeg vil gerne have i hjælper mig i det næste klip.
01:25
As you see this clip, look for principles,
22
85160
3000
Når du ser dette klip, så hold øje med principper,
01:28
and also think about experiments that you might design
23
88160
3000
og tænk over hvilke eksperimenter du ville lave
01:31
in order to understand how a foot works.
24
91160
4000
for bedre at forstå hvordan en fod virker.
01:44
See any common themes? Principles?
25
104160
2000
Ser du nogle ens temaer? Principper?
01:46
What would you do?
26
106160
3000
Hvad ville du gøre?
01:59
What experiments would you run?
27
119160
2000
Hvilke eksperimenter ville du lave?
03:31
Wow. (Applause)
28
211160
6000
Wow. (Bifald)
03:37
Our research on the biomechanics of animal locomotion
29
217160
3000
Vores forskning omkring biomekaniken bag dyrenes fremdrift
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
30
220160
2000
har gjort det muligt at lave en byggeplan bag en fod.
03:42
It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at,
31
222160
6000
Det er et design inspireret af naturen, men det er ikke en kopi af en bestemt fod vi har set,
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
228160
4000
det er en sammenblanding af hemmelighederne bag mange, mange fødder.
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
232160
3000
Det viser sig nu, at dyr kan gå overalt.
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
235160
2000
De kan komme frem på overflade typer der varierer som du så --
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
237160
4000
sandsynligheden for kontakt, bevægelsen af overfladen
04:01
and the type of footholds that are present.
36
241160
3000
og det gældende type fodfæste.
04:04
If you want to study how a foot works,
37
244160
2000
Hvis du vil studere hvordan en fod virker,
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
246160
4000
bliver du nødt til at simulere de forskellige overflader.
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
39
250160
5000
Her er et nyt eksperiment vi lavede:
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
255160
2000
Vi satte et dyr og fik det til at løbe - denne græs edderkop --
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
257160
3000
på en overflade med 99 procent af kontaktfladen fjernet.
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
260160
2000
Men det sænkede slet ikke dyret.
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
262160
3000
Den løber stadig med en fart svarende til 480 km/t for mennesker.
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
44
265160
3000
Hvordan kan den det? Prøv at se nøje efter.
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
45
268160
6000
Når vi sætter farten ned 50 gange, ser vi hvordan benet rammer de simulerede forhindringer.
04:34
The leg is acting as a foot.
46
274160
2000
Benet agerer som en fod.
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
47
276160
3000
Faktisk har andre dele af benet kontakt
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
48
279160
3000
mere hyppigt end den traditionelt definerede fod.
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
49
282160
4000
Foden er fordelt langs hele benet.
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
286160
4000
Du kan lave et andet eksperiment hvor du tager en kakerlak med en fod,
04:50
and you can remove its foot.
51
290160
2000
og du fjerner denne fod.
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
292160
4000
Jeg sender nogle kakerlakker rundt. Tag et kig på deres fødder.
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
53
296160
4000
Sådan gør den uden en fod. Den sænker ikke engang farten.
05:00
It can run the same speed without even that segment.
54
300160
3000
Den kan løbe med den samme fart uden det segment.
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
55
303160
3000
Det gør ikke noget for kakerlakken -- de kan gro dem tilbage.
05:06
How do they do it?
56
306160
2000
Hvordan gør de det?
05:08
Look carefully: this is slowed down 100 times,
57
308160
3000
Se nøje efter: Dette er sat ned i fart 100 gange,
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
58
311160
3000
og se hvad den gør med resten af benet.
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
59
314160
3000
Det agerer, igen, som en fordelt fod.
05:17
very effective.
60
317160
2000
Meget effektivt.
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
319160
5000
Så, det næste spørgsmål vi havde; hvor general er en fordelt fod?
05:24
And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it.
62
324160
9000
Og den næstes dyrs adfærd jeg viser jer, lamslog os da vi så det for første gang.
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
333160
5000
Journalister, dette er stadig hemmeligt, i har embargo --
05:38
Take a look at what that is!
64
338160
2000
se hvad det er!
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
340160
7000
Det er en tobenet blæksprutte der er forklædt som en rullende kokosnød.
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
347160
4000
Den var opdaget af Christina Huffard
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
351160
3000
og filmet af Sea Studios, lige her fra Monterey.
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
68
356160
5000
Vi har også beskrevet en anden art af tobenet blæksprutte.
06:01
This one disguises itself as floating algae.
69
361160
3000
Denne er forklædt som flydende alger.
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
364160
5000
Den går på to ben, og holder den anden arm op i vejret så den ikke kan blive set.
06:09
(Applause)
71
369160
1000
(Bifald)
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
370160
8000
Og se hvad den gør med sin fod for at komme over svært terræn.
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
378160
11000
Den bruger den smukke fordelte fod, så det ligner hindringen slet ikke er der.
06:29
truly extraordinary.
74
389160
2000
Intet mindre end ekstraordinært.
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
75
393160
4000
I 1951 lavede Escher denne tegning. Han troede han lavede et væsen af fantasi.
06:38
But we know that art imitates life,
76
398160
2000
Men vi ved at kunsten imiterer livet,
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
77
400160
3000
og det viser sig, tre millioner siden udviklede naturen det næste dyr.
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
78
403160
2000
Det er et reje-agtigt dyr kaldet stomatopod,
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
79
405160
4000
og sådan her bevæger den sig på Panamas strande:
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
409160
4000
den ruller faktisk, og den kan endda rulle opad bakke.
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
413160
8000
Den er den ultimative fordelte fod; hele dens krop agerer som en fod.
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
423160
5000
Så det første vigtige vi vil tilføje til fodens byggeplan
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
428160
2000
er en fordelt fods kontakt med overflader.
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
84
430160
3000
Ikke bare en traditionel fod, men også benet,
07:13
and even of the body.
85
433160
1000
og selv kroppen.
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
86
434160
4000
Kan dette inspirere designs af nye robotter?
07:18
We biologically inspired this robot, named RHex,
87
438160
3000
Denne biologisk inspirerede robot ved navn RHex,
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
88
441160
4000
bygget af disse ekstraordinære ingeniører i løbet af de sidste par år.
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
89
445160
3000
RHex's fod startede med at være simpel,
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
448160
5000
den blev forbedret gennem tiden, og resulterede i denne halvcirkel.
07:33
Why is that? The video will show you.
91
453160
2000
Hvorfor det? Denne video vil vise det.
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
455160
7000
Hold øje med robotten, nu, bruger benets kontaktoverflade til at håndtere svært terræn.
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
462160
6000
Hvad du vil kunne se, er dens halvcirkel ben fungere som en fordelt fod.
07:48
Watch it go over this.
94
468160
2000
Se den gå over det.
07:50
You can see it here well on this debris.
95
470160
2000
Man kan se det godt på denne hindring.
07:53
Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
96
473160
6000
Ekstraordinært. Ingen sensors, alt control er indbygget i benene.
07:59
Really simple, but beautiful.
97
479160
2000
Meget simpelt, men smukt.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
98
481160
3000
Nu har du måske bemærket noget andet ved dyrene
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
484160
2000
da de løb over svært terræn.
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
486160
2000
Min assistent vil hjælpe mig nu.
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
488160
4000
Da du rørte ved kakkelarkens ben -- kan du give ham en mikrofon?
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
492160
3000
Da du rørte kakkelarkens bens, hvordan var det?
08:15
Did you notice something?
103
495160
2000
Lagde du mærke til noget?
08:17
Boy: Spiny.
104
497160
1000
Dreng: Tornet.
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
498160
4000
Robert Full: Det er tornet, ikke? Det er virkeligt tornet, ikke? Det gør næsten ondt.
08:22
Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach.
106
502160
6000
Måske er vores kurator modig nok til at røre kakkelarkens?
08:28
(Laughter)
107
508160
1000
(Latter)
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
509160
1000
Chris Anderson: Rørte du ved den?
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
510160
3000
Robert Full: Hvis du ser nøje efter, kan du se den har pigge
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
513160
3000
og indtil et par uger siden, vidste ingen hvad de gjorde.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
516160
3000
De antog de var til beskyttelse og sansning.
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
519160
4000
Vi fandt ud af de er til noget andet -- her er en del af den pig.
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
523160
3000
De er lavet sådan, så de nemt kollapser i én retning
08:46
to pull the leg out from debris,
114
526160
2000
for at trække benet fri,
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
528160
6000
men de er stive i den anden retning, for at holde fast i ulige overflader.
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
534160
3000
Krabber mister ikke fodfæstet, for de går normalt på sand --
08:57
until they come to our lab.
117
537160
1000
indtil de kommer ind i vores laboratorie.
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
539160
3000
Her har de et problem med denne slags net,
09:02
because they don't have spines.
119
542160
2000
fordi de ikke har pigge.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
545160
3000
Krabber mangler piggene, så de har et problem i svært terræn.
09:08
But of course, we can deal with that
121
548160
3000
Men det kan vi selvfølgelig klare,
09:11
because we can produce artificial spines.
122
551160
3000
fordi vi kan lave kunstige pigge.
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
555160
3000
Vi kan lave pigge der griber simulerede hindringer
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
558160
3000
og kollapser den anden vej så de nemt hives fri.
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
561160
3000
Dette gjorde vi ved at sætte kunstige pigge på krabben
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
564160
2000
som du ser her, og så afprøvede vi det.
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
566160
4000
Forstår vi virkelig princippet bag forbedringer? Svaret er, ja!
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
570160
5000
Her er den sænket 20 gange, og krabben suser over de simulerede hindringer.
09:35
(Laughter) (Applause)
129
575160
2000
(Latter og Bifald)
09:37
A little better than nature.
130
577160
2000
Lidt bedre end naturen.
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
580160
3000
Så til vores byggeplan skal vi tilføje sådanne pigge.
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
583160
5000
Vil dette hjælpe os med at lave mere effektive klatrene robotter?
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
588160
5000
Her er RHex -- RHex har problemer på skinner -- glatte skinner som du kan se her.
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
593160
4000
Hvorfor ikke tilføje en pig? Mine kolleger ved U Penn gjorde dette.
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
597160
4000
Dan Koditschek satte nogle stål søm på -- meget simpel version -- på robotten --
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
601160
6000
og her er RHex, gående over de stål skinner. Uden problemer!
10:07
How does it do it?
137
607160
1000
Hvordan gør den det?
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
608160
2000
Hvis vi sænker farten kan du piggene i aktion.
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
610160
3000
Benet drejer rundt, og du kan se den tage fat lige der.
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
613160
3000
Det kunne den ikke før, den ville bare glide og side fast og vælte.
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
616160
4000
Og se det igen, lige der -- succes.
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
620160
3000
Bare fordi vi har en fordelt fod og pigge
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
623160
2000
betyder det ikke man kan klatre lodrette flader.
10:26
This is really, really difficult.
144
626160
2000
Det er svært, rigtigt svært.
10:28
But look at this animal do it!
145
628160
2000
Men se det her dyr gøre det!
10:30
One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate.
146
630160
6000
En af dem jeg sender rundt klatrer op ad en lodret overflade - en glat metal plade.
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
636160
2000
Det er helt vildt så hurtigt den gør det --
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
638160
4000
men hvis man sænker farten, vil du se noget der er meget ekstraordinært.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
642160
4000
Det er en hemmelighed. Dyret klatrer ved at glide, og se --
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
646160
4000
den er faktisk forfærdeligt dårligt til at gribe overfladen.
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
650160
3000
Det ser ud som om den svømmer op ad fladen.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
653160
4000
Vi kan faktisk modellere den adfærd bedre som en væske.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
657160
4000
Den fordelte fod, virker mere som padle.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
661160
4000
Det samme gælder hvis vi kigger på firbenet løbende på meget fint sand.
11:05
Watch its feet.
155
665160
2000
Se dens fødder.
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
667160
2000
De virker som en padle
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
669160
6000
selvom den løber på en flade vi normalt tænker på som fast.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
675160
5000
Dette minder meget om hvad min tidligere bachelorstuderende opdagede
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
680160
4000
da hun fandt ud af hvordan firben kan løbe på vand.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
685160
5000
Kan vi bruge det til at lave en bedre robot?
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
690160
3000
Martin Buehler gjorde det -- han er nu hos Boston Dynamics --
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
693160
5000
han tog denne idé og lavede RHex til Aqua RHex.
11:38
So here's RHex with paddles,
163
698160
2000
Her er RHex med padler,
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
700160
5000
nu konverteret til en utroligt manøvredygtig svømmende robot.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
706160
3000
Til ru overflader tilføjer dyr kløer.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
709160
1000
Du kunne sikkert mærke dem hvis du tog fat i den.
11:50
Did you touch it?
167
710160
1000
Rørte du ved den?
11:51
CA: I did.
168
711160
1000
CA: Ja.
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
712160
2000
RF: Og de er gode til at gribe overfalder med disse kløer.
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
714160
6000
Mark Cutkosky ved Stanford Universitet, en af mine samarbejdspartnere, en fantastisk ingeniør
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
720160
3000
der udviklede teknikken kaldet Shape Deposition Manufacturing,
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
723160
3000
hvor han kan indstøbe kløer i den kunstige fod.
12:06
And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit.
173
726160
5000
Her er en simpel version af en fod til en ny robot jeg vil vise jer om lidt.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
731160
3000
Så til vores byggeplan tilføjer vi kløer.
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
734160
3000
Hvis man ser på dyrene, for at kunne manøvrere på alle overflader,
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
737160
2000
bruger dyrene hybrid mekanismer
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
739160
4000
der indbefatter kløer, pigge, hår, puder, lim og kapillarrørs klæbemiddel
12:23
and a whole bunch of other things.
178
743160
1000
og en hel masse andre ting.
12:24
These are all from different insects.
179
744160
2000
Disse er alle fra forskellige insekter.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
746160
2000
Der er en myre kravlende på af en lodret overflade.
12:28
Let's look at that ant.
181
748160
1000
Lad os se på den myre.
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
750160
5000
Det er en myrefod. Du kan se hårene, kløerne og den her ting.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
755160
2000
Her er foden i luften.
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
757160
4000
Se hvad der sker når foden går på din sandwich.
12:41
You see what happens?
185
761160
2000
Ser du hvad der sker?
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
763160
4000
Den pude kommer ud. Det er der limen er.
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
768160
3000
Her er en myrefod nedefra,
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
771160
6000
og når kløerne ikke graver sig ned, kommer puden automatisk ud, uden myren gør noget.
12:57
It just extrudes.
189
777160
1000
Det presses bare ud.
12:58
And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings.
190
778160
5000
Det her var svært at filme -- jeg tror det er hvor myrefoden er på snor.
13:03
So it's pretty tough to do.
191
783160
1000
Det er svært at gøre.
13:04
This is what it looks like close up --
192
784160
3000
Sådan ser det ud tæt på --
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
787160
2000
Her er myrefoden og her er limen.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
789160
4000
Vi opdagede at denne lim måske er en spændende tofaset blanding.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
793160
2000
Det hjælper ihvertfald med at holde fast.
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
795160
4000
Til byggeplanden tilføjer vi klistrede puder.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
799160
4000
Nu tror du måske dette er vores inspiration til glatte overflader.
13:23
Now we have something better here.
198
803160
3000
Vi har noget bedre.
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
806160
3000
Gekkoen er et godt eksempel på nanoteknologi i naturen.
13:29
These are its feet.
200
809160
2000
Det er dens fødder.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
811160
4000
De ligner næsten alienfødder. Hemmeligheden de holder fast med,
13:35
involves their hairy toes.
202
815160
2000
er behårede tæer.
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
817160
4000
De kan løbe op af overflader med en meter per sekund,
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
821160
3000
30 skridt på de ene sekund -- du kan knap se det.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
824160
3000
Sænker vi farten, placerer de deres fødder på otte millisekunder,
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
827160
3000
og fjerner dem på 16 millisekunder.
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
830160
7000
Hvis du ser hvordan de fjerner dem, det er bizart.
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
837160
5000
De skræller dem af overfladen som du fjerner et stykke tape.
14:02
Very strange. How do they stick?
209
842160
3000
Meget mærkeligt. Hvordan sidder de fast?
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
845160
3000
Hvis man ser på deres fødder, har de blad-lignende strukturer kaldet linalae
14:08
with millions of hairs.
211
848160
1000
med millioner af hår.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
849160
3000
Hvert hår har den værst tænkelige tilfælde af splittede ender.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
852160
3000
Den har 100 til 1000 splittede ender,
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
855160
3000
og det er sandheden, fordi de tillader intim kontakt.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
858160
4000
Gekkoen har en millard af disse 200-nanometer brede splittede ender.
14:22
And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction.
216
862160
5000
De sidder ikke fast med lim, og de virker ikke som velcro og det virker ikke som en sugekop.
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
867160
4000
Vi opdagede de virker med intermolekylære kræfter.
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
871160
4000
Så til byggeplanen splitter vi nogle hår.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
875160
3000
Det har inspireret designet af det første selvrensende tøre klæbemiddel --
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
878160
2000
nu med patent, det er vi glade for.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
880160
3000
Her er den simpleste version fra naturen,
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
883160
3000
og her er min samarbejdspartner Ron Fearings forsøg
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
886160
5000
på en kunstig version af det tøre klæbemiddel lavet af polyurethan.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
891160
3000
Her er det første forsøg med vægt på.
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
894160
3000
Dette har en kæmpe stor interesse i mange områder.
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
897160
3000
Du kan sikkert finde på tusinder af anvendelser.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
900160
5000
Mange mennesker har netop det, og vi er spændte på at lave det som produkt.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
905160
2000
Vi har forestillet os produkter som denne her:
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
908160
5000
Vi forestillede os et bio-inspireret plaster, hvor vi fjernede limen.
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
913160
2000
Vi tog nogle hår fra en gekko,
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
915160
4000
satte hårene på plastret og lavede dette plaster.
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
919160
2000
Det er en frivillig bachelor --
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
921160
3000
vi har 30.000 bachelorstuderende vi kan vælge blandt --
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
924160
2000
det er faktisk bare en rød tusch.
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
926160
2000
Men det laver et fantastisk plaster.
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
928160
8000
Det er åndbart, kan nemt tages af, der er ingen irritation og det virker under vand.
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
936160
5000
Jeg synes det er et ekstraordinært eksempel på forskning drevet af nysgerrighed --
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
941160
2000
vi undrede os bare om hvordan de klatrede --
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
943160
3000
kan føre til ting vi ikke kunne forestille os.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
946160
4000
Det er bare et eksempel på hvorfor vi skal støtte nysgerrigheds-drevet forskning.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
950160
3000
Her bliver plastret taget af.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
953160
4000
Vi har omdefineret hvad en fod er.
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
957160
2000
Nu er spørgsmålet; kan vi bruge de her hemmeligheder,
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
959160
3000
til at inspirere et design af en fod, bedre end naturens?
16:02
Here's the new project:
245
962160
2000
Her er det nye projekt:
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
964160
6000
Vi prøver at skabe den første klatrende eftersøgnings- og redningsrobot -- ingen sugekopper eller magneter --
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
970160
3000
der kun kan bruge bestemte overflader.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
973160
5000
Jeg kalder den nye robot RiSE, for "Robot in Scansorial Enviroment" -- det er klatrende omgivelser --
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
978160
4000
og vi har et ekstraordinært hold af biologer og ingeniører der laver robotten.
16:22
And here is RiSE.
250
982160
2000
Her er RiSE.
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
986160
3000
Det er seksbenet og har en hale. Her er den på et hegn og et træ.
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
989160
4000
Her er RiSE's første skridt på en hældning.
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
993160
3000
Kan du høre lyden? Du kan høre den gå op.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
996160
6000
Her kommer den mod dig, dens første skridt op ad en væg.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
1002160
5000
Den bruger kun sine simple fødder, så det er meget nyt.
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
1007160
3000
Men vi tror vi har dynamikken af robotten rigtig.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
1011160
2000
Mark Cutkosky har dog taget den videre.
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1013160
5000
Det er ham der kan lave de her form-depositions fødder og tæer.
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1018160
4000
Næste skridt er at lave kompatible tæer,
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1022160
2000
og prøve at tilføje pigge og kløet og det tøre klæbemiddel.
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1024160
3000
Idéen er at få styr på tæer og foden først,
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1027160
3000
prøve at klatre med dem, og til sidst sætte dem på robotten.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1030160
2000
Det er præcist det han har gjort.
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1032160
5000
Han har bygget and klatrende "fod-bot" inspireret af naturen.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1037160
4000
Her er Cutkosky og hans fantastiske studerendes design.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1041160
6000
De her er tunede tæer -- der er seks af dem,
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1047160
9000
og de bruger den byggeplan jeg snakkede om.
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1056160
2000
Der er altså ingen sugekopper eller lim,
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1058160
3000
og den vil til sidst når den sidder på en robot --
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
270
1061160
3000
den er lige så biologisk inspireret som dyret --
17:44
hopefully be able to climb any kind of a surface.
271
1064160
5000
forhåbentligt klatre alle slags overflader.
17:49
Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
272
1069160
5000
Her ser du den klatre op af en bygning på Stanford.
17:54
It's sped up -- again, it's a foot climbing.
273
1074160
3000
Farten er sat op -- igen er det en klatrende fod.
17:57
It's not the whole robot yet, we're working on it --
274
1077160
2000
Det er ikke hele robotten, vi arbejder på den --
17:59
now you can see how it's attaching.
275
1079160
1000
her kan du se hvordan den fastgører sig.
18:00
These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
276
1080160
6000
Disse strukturer tillader pigge, friktionspuder og til sidst klæbende hår
18:06
to grab onto very challenging, difficult surfaces.
277
1086160
3000
til at gribe svære overflader.
18:09
And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
278
1089160
4000
Sådan fik de denne her ting -- hastigheden sat 20 gange op --
18:13
can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
279
1093160
4000
kan du forestille dig den forsøge at redde nogen oppe den øvre etage? OK?
18:17
You can visualize this now; it's not impossible.
280
1097160
2000
Du kan se det for dig, det er ikke umuligt.
18:19
It's a very challenging task. But more to come later.
281
1099160
4000
Det er en meget udfordrende opgave. Der kommer mere senere.
18:23
To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
282
1103160
4000
Til slut: Vi har fået designhemmeligheder fra naturen ved at se på hvordan fødder er lavet.
18:27
We've learned we should distribute control to smart parts.
283
1107160
3000
Vi har lært at fordele kontrollen over smarte dele.
18:30
Don't put it all in the brain,
284
1110160
1000
Sæt ikke alt i hjernen,
18:31
but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
285
1111160
4000
men giv noget af kontrollen til fødderne, benene, selv kroppen.
18:35
That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
286
1115160
3000
At naturen bruger hybride løsninger, ikke én løsning, til disse problemer,
18:38
and they're integrated and beautifully robust.
287
1118160
3000
og de er integreret og fantastisk robuste.
18:41
And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,
288
1121160
8000
Og til sidst, tror vi stærkt at vi ikke skal efterligne naturen men i stedet blive inspireret af biologien,
18:49
and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
289
1129160
4000
og bruge de her nye principper
18:53
to make -- potentially -- something better than nature.
290
1133160
3000
til at -- potentielt -- at lave noget bedre end naturen.
18:57
So there's a clear message:
291
1137160
2000
Der er en klar besked:
18:59
whether you care about a fundamental, basic research
292
1139160
3000
Uanset om du vil forske fundementalt
19:02
of really interesting, bizarre, wonderful animals,
293
1142160
3000
i virkeligt spændende, bizarre, dejlige dyr,
19:05
or you want to build a search-and-rescue robot
294
1145160
1000
eller du vil bygge en Eftersøgnings- og redningsrobot
19:06
that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
295
1146160
3000
der kan hjælpe dig i et jordskælv, eller redde en fra en ildebrand,
19:09
or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
296
1149160
5000
eller du tænker på medicin, bliver vi nødt til at bevare naturens løsninger.
19:14
Otherwise these secrets will be lost forever.
297
1154160
3000
Ellers vil disse hemmeligheder blive tabt for altid.
19:17
Thank you.
298
1157160
1000
Tak.
Om denne hjemmeside

På dette websted kan du se YouTube-videoer, der er nyttige til at lære engelsk. Du vil se engelskundervisning, der er udført af førsteklasses lærere fra hele verden. Dobbeltklik på de engelske undertekster, der vises på hver videoside, for at afspille videoen derfra. Underteksterne ruller i takt med videoafspilningen. Hvis du har kommentarer eller ønsker, bedes du kontakte os ved hjælp af denne kontaktformular.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7