Robert Full: Engineering and evolution

Robert Full über Maschinenbau und Evolution

Übersetzung: Gautier Brunet Lektorat: Sabrina Gründlinger

Welcome. If I could have the first slide, please?

Willkommen. Die erste Folie, bitte.

Contrary to calculations made by some engineers, bees can fly,

Im Gegensatz zu den Berechnungen mancher Ingenieure können Bienen fliegen,

dolphins can swim, and geckos can even climb

Delfine schwimmen und Geckos sogar die glattesten Oberflächen

up the smoothest surfaces. Now, what I want to do, in the short time I have,

emporklettern. In der kurzen Zeit, die ich habe, möchte ich Ihnen

is to try to allow each of you to experience

den Nervenkitzel nahebringen, den man beim Enthüllen

the thrill of revealing nature's design.

der komplexen Strukturen der Natur erlebt.

I get to do this all the time, and it's just incredible.

Das mache ich die ganze Zeit, und es ist einfach unglaublich.

I want to try to share just a little bit of that with you in this presentation.

Durch diese Präsentation möchte ich versuchen, etwas davon mit Ihnen zu teilen.

The challenge of looking at nature's designs --

Die Herausforderung das Design der Natur zu erforschen –

and I'll tell you the way that we perceive it, and the way we've used it.

und ich werde erklären, wie wir sie wahrnehmen und verwendet haben.

The challenge, of course, is to answer this question:

Die Herausforderung besteht darin, diese Frage zu beantworten:

what permits this extraordinary performance of animals

Was ermöglicht diese außergewöhnliche Leistung der Tiere,

that allows them basically to go anywhere?

die es ihnen erlaubt, überall hinzugehen?

And if we could figure that out, how can we implement those designs?

Und wenn wir das herausfinden könnten, wie können wir die Entwürfe umsetzen?

Well, many biologists will tell engineers, and others,

Nun, viele Biologen erzählen Ingenieuren und anderen,

organisms have millions of years to get it right;

dass Organismen Jahrmillionen hatten, um es richtig zu machen;

they're spectacular; they can do everything wonderfully well.

sie sind spektakulär, sie können alles wunderbar tun.

So, the answer is bio-mimicry: just copy nature directly.

Also, die Antwort ist Bio-Mimikry: Kopieren Sie einfach direkt die Natur.

We know from working on animals that the truth is

Wir wissen aus der Arbeit an Tieren, dass wir genau das

that's exactly what you don't want to do -- because evolution works

in Wahrheit nicht tun wollen – weil die Evolution nach dem

on the just-good-enough principle, not on a perfecting principle.

“Gerade gut genug"-Prinzip arbeitet, nicht nach einem perfektionierenden Prinzip.

And the constraints in building any organism, when you look at it,

Und die Einschränkungen beim Aufbau jedes Organismus sind, wenn man ihn betrachtet,

are really severe. Natural technologies have incredible constraints.

wirklich gravierend. Natürliche Technologien sind unglaublich eingeschränkt.

Think about it. If you were an engineer and I told you

Stellen Sie sich vor: Sie wären ein Ingenieur und ich sagte Ihnen,

that you had to build an automobile, but it had to start off to be this big,

dass Sie ein Auto bauen müssten, aber es müßte anfangs so klein sein,

then it had to grow to be full size and had to work every step along the way.

und dann zur vollen Größe heranwachsen und dabei jederzeit fehlerfrei funktionieren.

Or think about the fact that if you build an automobile, I'll tell you that you also -- inside it --

Oder Sie müssen so ein kleines Auto bauen, aber es muss in sich auch

have to put a factory that allows you to make another automobile.

eine Fabrik haben, in der man ein weiteres Auto bauen kann.

(Laughter)

(Lachen)

And you can absolutely never, absolutely never, because of history

Und Sie können absolut nie, absolut nie, wegen der Geschichte

and the inherited plan, start with a clean slate.

und des ererbten Plans bei Null beginnen.

So, organisms have this important history.

Organismen haben also diese wichtige Geschichte.

Really evolution works more like a tinkerer than an engineer.

Die Evolution arbeitet in Wirklichkeit eher wie ein Tüftler als ein Ingenieur.

And this is really important when you begin to look at animals.

Und das ist wirklich wichtig, wenn Sie beginnen, Tiere zu erforschen.

Instead, we believe you need to be inspired by biology.

Man soll sich aber von der Biologie inspirieren lassen.

You need to discover the general principles of nature,

Die allgemeinen Grundsätze der Natur entdecken

and then use these analogies when they're advantageous.

und dann diese Analogien verwenden, wenn sie von Vorteil sind.

This is a real challenge to do this, because animals,

Das ist eine echte Herausforderung, weil Tiere,

when you start to really look inside them -- how they work --

wenn Sie sich Tiere von innen anschauen – wie sie funktionieren –

appear hopelessly complex. There's no detailed history

scheinen sie hoffnungslos komplex zu sein. Es gibt keine detaillierte Geschichte

of the design plans, you can't go look it up anywhere.

der Baupläne, man kann sie nirgendwo nachschlagen.

They have way too many motions for their joints, too many muscles.

Sie haben für ihre Gelenke viel zu viele Bewegungen, zu viele Muskeln.

Even the simplest animal we think of, something like an insect,

Auch wenn wir an das einfachste Tier denken, etwa ein Insekt,

and they have more neurons and connections than you can imagine.

sie haben mehr Neuronen und Verbindungen, als Sie sich vorstellen können.

How can you make sense of this? Well, we believed --

Wie soll man das verstehen können? Nun, wir glaubten –

and we hypothesized -- that one way animals could work simply,

und stellten die Hypothese auf – dass eine Art, in der Tiere funktionieren könnten,

is if the control of their movements

darin besteht, dass die Bewegungssteuerung

tended to be built into their bodies themselves.

eher in ihre Körper selbst eingebaut ist.

What we discovered was that two-, four-, six- and eight-legged animals

Wir entdeckten, dass zwei-, vier-, sechs- und achtbeinige Tiere

all produce the same forces on the ground when they move.

bei ihrer Bewegung alle die gleichen Kräfte auf den Boden ausüben.

They all work like this kangaroo, they bounce.

Sie alle funktionieren wie dieses Känguruh, sie hüpfen.

And they can be modeled by a spring-mass system that we call the spring mass system

Und sie können durch ein Feder-Masse-System modelliert werden. Wir nennen das so,

because we're biomechanists. It's actually a pogo stick.

weil wir Biomechaniker sind. Es ist eigentlich ein Pogo-Stab.

They all produce the pattern of a pogo stick. How is that true?

Sie alle produzieren das Muster eines Pogo-Stabs. Wie kann das sein?

Well, a human, one of your legs works like two legs of a trotting dog,

Bei Menschen funktioniert eines Ihrer Beine wie zwei Beine eines laufenden Hundes,

or works like three legs, together as one, of a trotting insect,

oder wie drei Beine eines laufenden Insekts,

or four legs as one of a trotting crab.

oder vier Beine einer laufenden Krabbe.

And then they alternate in their propulsion,

Und sie bewegen sich abwechselnd vorwärts,

but the patterns are all the same. Almost every organism we've looked at this way

aber die Muster sind alle gleich. Fast jeder Organismus, den wir so untersucht haben –

-- you'll see next week, I'll give you a hint,

nächste Woche werden Sie es selbst sehen,

there'll be an article coming out that says that really big things

da wird ein Artikel erscheinen, der erklärt, dass wirklich große Wesen –

like T. rex probably couldn't do this, but you'll see that next week.

ein T. Rex wohl eher nicht, aber Sie werden es nächste Woche sehen.

Now, what's interesting is the animals, then -- we said -- bounce along

Interessant ist, dass sich die Tiere entlang der

the vertical plane this way, and in our collaborations with Pixar,

vertikalen Ebene hüpfend, bewegen. In unserer Zusammenarbeit mit Pixar

in "A Bug's Life," we discussed the

in "Das große Krabbeln" diskutierten wir über die

bipedal nature of the characters of the ants.

zweibeinige Natur der Ameisenfiguren.

And we told them, of course, they move in another plane as well.

Und wir sagten ihnen, klar, sie bewegen sich auch in einer anderen Ebene.

And they asked us this question. They say, "Why model

Und sie stellten uns diese Frage. Sie sagten: "Warum sollten wir

just in the sagittal plane or the vertical plane,

nur in der Sagittalebene oder der vertikalen Ebene modellieren,

when you're telling us these animals are moving

wenn Sie uns sagen, dass diese Tiere sich

in the horizontal plane?" This is a good question.

in der horizontalen Ebene bewegen?" Das ist eine gute Frage.

Nobody in biology ever modeled it this way.

In der Biologie hat es nie jemand so modelliert.

We took their advice and we modeled the animals moving

Wir nahmen ihren Rat an und modellierten die sich bewegenden Tiere

in the horizontal plane as well. We took their three legs,

auch in der horizontalen Ebene. Wir nahmen ihre drei Beine,

we collapsed them down as one.

fassten sie zu einem zusammen.

We got some of the best mathematicians in the world

Wir hatten einige der weltbesten Mathematiker

from Princeton to work on this problem.

von Princeton, um an diesem Problem zu arbeiten.

And we were able to create a model

Und wir waren in der Lage, ein Modell zu schaffen,

where animals are not only bouncing up and down,

wo Tiere nicht nur auf und ab sprangen,

but they're also bouncing side to side at the same time.

sondern auch zur gleichen Zeit seitwärts.

And many organisms fit this kind of pattern.

Und viele Organismen passen in dieses Muster.

Now, why is this important to have this model?

Nun, warum ist so ein Modell wichtig?

Because it's very interesting. When you take this model

Weil es sehr interessant ist. Wenn Sie dieses Modell nehmen

and you perturb it, you give it a push,

und Sie stören es, geben ihm einen Stoß,

as it bumps into something, it self-stabilizes, with no brain

als ob es in etwas hineinläuft, stabilisiert es sich selbst,

or no reflexes, just by the structure alone.

ohne Gehirn und ohne Reflexe, nur durch die Struktur allein.

It's a beautiful model. Let's look at the mathematics.

Es ist ein wunderschönes Modell. Schauen wir uns die Mathematik an.

(Laughter)

(Lachen)

That's enough!

Das ist genug!

(Laughter)

(Lachen)

The animals, when you look at them running,

Wenn Sie die Tiere beim Laufen beobachten,

appear to be self-stabilizing like this,

scheinen sie selbst-stabilisierend zu sein, wie dieses,

using basically springy legs. That is, the legs can do

weil ihre Beine im Prinzip federn. Die Beine können

computations on their own; the control algorithms, in a sense,

ihre eigenen Berechnungen ausführen; die Steuerungsalgorithmen sind sozusagen

are embedded in the form of the animal itself.

in die Form des Tieres selbst eingebettet.

Why haven't we been more inspired by nature and these kinds of discoveries?

Warum wurden wir nicht mehr von der Natur und Entdeckungen dieser Art inspiriert?

Well, I would argue that human technologies are really different from

Nun, ich würde behaupten, dass menschliche Technologien wirklich anders als

natural technologies, at least they have been so far.

natürliche Technologien sind, zumindest waren sie es bisher.

Think about the typical kind of robot that you see.

Denken Sie an die typische Art von Roboter, die man sieht.

Human technologies have tended to be large, flat,

Menschliche Technologien waren eher groß und flach,

with right angles, stiff, made of metal. They have rolling devices

mit rechten Winkeln, steif, aus Metall bestehend. Sie haben rollende Elemente

and axles. There are very few motors, very few sensors.

und Achsen. Es gibt sehr wenige Motoren oder Sensoren.

Whereas nature tends to be small, and curved,

Die Natur dagegen ist eher klein und kurvig,

and it bends and twists, and has legs instead, and appendages,

und biegt und windet sich und hat stattdessen Beine und Anhängsel

and has many muscles and many, many sensors.

und viele Muskeln und viele, viele Sensoren.

So it's a very different design. However, what's changing,

Es ist also ein ganz anderes Design. Doch was sich verändert,

what's really exciting -- and I'll show you some of that next --

was wirklich spannend ist – ich zeige Ihnen gleich etwas darüber –

is that as human technology takes on more of the characteristics

ist, wenn die menschliche Technologie mehr von den Eigenschaften der Natur annimmt,

of nature, then nature really can become a much more useful teacher.

dann kann die Natur wirklich ein viel nützlicherer Lehrer werden.

And here's one example that's really exciting.

Und hier ist ein Beispiel, das wirklich aufregend ist.

This is a collaboration we have with Stanford.

Dies ist eine Zusammenarbeit mit Stanford.

And they developed this new technique, called Shape Deposition Manufacturing.

Und sie entwickelten diese neue Technik, genannt Shape-Deposition Manufacturing.

It's a technique where they can mix materials together and mold any shape

Das ist eine Technik, bei der sie Materialien mischen und in jede beliebige Form gießen

that they like, and put in the material properties.

und dabei auch die Werkstoffeigenschaften bestimmen können.

They can embed sensors and actuators right in the form itself.

Sie können Sensoren und Aktoren direkt in die Form einbetten.

For example, here's a leg: the clear part is stiff,

Zum Beispiel, hier ist ein Bein: der klare Teil ist steif,

the white part is compliant, and you don't need any axles there or anything.

der weiße Teil flexibel und sie brauchen keine Achsen oder so etwas.

It just bends by itself beautifully.

Es beugt sich von selbst wunderbar.

So, you can put those properties in. It inspired them to show off

Also, man kann diese Eigenschaften einbauen. Es hat sie inspiriert,

this design by producing a little robot they named Sprawl.

dieses Design anhand eines kleinen Roboters, der Sprawl heißt, vorzuführen.

Our work has also inspired another robot, a biologically inspired bouncing robot,

Unsere Arbeit hat auch einen anderen Roboter inspiriert, einen biologisch-inspirierten hüpfenden Roboter

from the University of Michigan and McGill

von der University of Michigan und McGill,

named RHex, for robot hexapod, and this one's autonomous.

RHex genannt, für Roboter Hexapod, und dieser ist autonom.

Let's go to the video, and let me show you some of these animals moving

Beginnen wir mit dem Video und lassen Sie mich Ihnen einige dieser Tiere in Bewegung zeigen,

and then some of the simple robots

und dann einige der einfachen Roboter,

that have been inspired by our discoveries.

die von unseren Entdeckungen inspiriert wurden.

Here's what some of you did this morning, although you did it outside,

Hier ist etwas, was einige von Ihnen heute morgen getan haben, obwohl Sie es draußen getan haben,

not on a treadmill.

nicht auf einem Laufband.

Here's what we do.

Hier ist, was wir tun.

(Laughter)

(Lachen)

This is a death's head cockroach. This is an American cockroach

Dies ist eine Totenkopfschabe. Das ist eine amerikanische Schabe, von der

you think you don't have in your kitchen.

Sie denken, Sie haben sie nicht in Ihrer Küche.

This is an eight-legged scorpion, six-legged ant, forty-four-legged centipede.

Dies ist ein achtbeiniger Skorpion, eine sechsbeinige Ameise, ein vierundvierzigbeiniger Tausendfüßler.

Now, I said all these animals are sort of working like pogo sticks --

Nun sagte ich, all diese Tiere funktionieren etwa wie Pogo-Stäbe –

they're bouncing along as they move. And you can see that

sie hüpfen vorwärts, wenn sie sich bewegen. Und Sie können das

in this ghost crab, from the beaches of Panama and North Carolina.

bei dieser Geist-Krabbe sehen, von den Stränden von Panama und North Carolina.

It goes up to four meters per second when it runs.

Sie kommt beim Laufen auf bis zu vier Metern pro Sekunde.

It actually leaps into the air, and has aerial phases

Tatsächlich springt sie in die Luft und schwebt dann phasenweise,

when it does it, like a horse, and you'll see it's bouncing here.

wie ein Pferd, und Sie sehen sie hier hüpfen.

What we discovered is whether you look at the leg of a human

Was wir entdeckt haben, ist, ob man das Bein eines Menschen betrachtet

like Richard, or a cockroach, or a crab, or a kangaroo,

wie Richard, oder das einer Schabe oder einer Krabbe oder eines Kängurus,

the relative leg stiffness of that spring is the same for everything we've seen so far.

die relative Beinsteifheit dieser Feder ist gleich für alle, die wir bis jetzt gesehen haben.

Now, what good are springy legs then? What can they do?

Nun, warum dann federnde Beine? Was können sie tun?

Well, we wanted to see if they allowed the animals

Nun, wir wollten sehen, ob sie den Tieren

to have greater stability and maneuverability.

mehr Stabilität und Wendigkeit ermöglichen.

So, we built a terrain that had obstacles three times the hip height

Also bauten wir ein Gelände mit Hindernissen, dreimal so hoch wie die Hüfthöhe

of the animals that we're looking at.

der Tiere, die wir untersuchten.

And we were certain they couldn't do this. And here's what they did.

Und wir waren sicher, sie könnten das nicht tun. Und hier ist, was sie taten.

The animal ran over it and it didn't even slow down!

Das Tier lief darüber und ist nicht einmal langsamer geworden!

It didn't decrease its preferred speed at all.

Es verminderte seine bevorzugte Geschwindigkeit überhaupt nicht.

We couldn't believe that it could do this. It said to us

Wir konnten nicht glauben, dass es das tun konnte. Es zeigt uns,

that if you could build a robot with very simple, springy legs,

dass, wenn man einen Roboter mit sehr einfachen, federnden Beinen bauen könnte,

you could make it as maneuverable as any that's ever been built.

man ihn so wendig machen könnte, wie alles was bisher gebaut worden ist.

Here's the first example of that. This is the Stanford

Hier ist das erste Beispiel davon. Das ist Sprawl, der Stanford

Shape Deposition Manufactured robot, named Sprawl.

Shape Deposition Manufacturing Roboter.

It has six legs -- there are the tuned, springy legs.

Er hat sechs Beine – es sind die getunte, federnde Beine.

It moves in a gait that an insect uses, and here it is

Sein Gang gleicht dem eines Insekts und hier

going on the treadmill. Now, what's important about this robot,

läuft er auf dem Laufband. Nun, was bei diesem Roboter im Vergleich

compared to other robots, is that it can't see anything,

zu anderen Robotern wichtig ist, ist, dass er nichts sehen kann,

it can't feel anything, it doesn't have a brain, yet it can maneuver

er kann nichts fühlen, er hat kein Gehirn, aber er kann

over these obstacles without any difficulty whatsoever.

ohne jede Schwierigkeiten über diese Hindernisse manövrieren.

It's this technique of building the properties into the form.

Es ist diese Technik, wo man die Eigenschaften direkt in die Struktur einbaut.

This is a graduate student. This is what he's doing to his thesis project --

Dies ist ein Student. Das tut er für seine Diplomarbeit –

very robust, if a graduate student

sehr robust, wenn ein Student

does that to his thesis project.

das für seine Diplomarbeit macht.

(Laughter)

(Lachen)

This is from McGill and University of Michigan. This is the RHex,

Das ist von der McGill und der Universität von Michigan. Das ist der RHex,

making its first outing in a demo.

auf seinem ersten Ausflug bei einer Vorführung.

(Laughter)

(Lachen)

Same principle: it only has six moving parts,

Gleiches Prinzip: er hat nur sechs bewegliche Teile,

six motors, but it has springy, tuned legs. It moves in the gait of the insect.

sechs Motoren, aber er hat federnde, abgestimmte Beine. Er bewegt sich in der Gangart des Insekts.

It has the middle leg moving in synchrony with the front,

Das mittlere Bein bewegt sich synchron mit dem vorderen

and the hind leg on the other side. Sort of an alternating tripod,

und dem hinteren Bein auf der anderen Seite. Es ist eine Art alternierendes Dreibein,

and they can negotiate obstacles just like the animal.

und sie können mit Hindernissen genauso wie ein Tier umgehen.

(Laughter)

(Lachen)

(Voice: Oh my God.)

(Stimme: Mein Gott.)

(Applause)

(Applaus)

Robert Full: It'll go on different surfaces -- here's sand --

Robert Full: Es wird auf verschiedenen Oberflächen gehen – hier ist Sand –

although we haven't perfected the feet yet, but I'll talk about that later.

obwohl wir die Füße noch nicht perfektioniert haben, aber ich werde darüber später sprechen.

Here's RHex entering the woods.

Hier ist RHex, der in den Wald geht.

(Laughter)

(Lachen)

Again, this robot can't see anything, it can't feel anything,

Noch einmal, dieser Roboter kann nichts sehen, kann nichts fühlen,

it has no brain. It's just working with a tuned mechanical system,

hat kein Gehirn. Er funktioniert einfach mit einem abgestimmten mechanischen System,

with very simple parts, but inspired from the fundamental dynamics of the animal.

mit sehr einfachen Teilen, aber inspiriert von der grundlegenden Dynamik des Tieres.

(Voice: Ah, I love him, Bob.) RF: Here's it going down a pathway.

(Stimme: Ah, ich liebe ihn, Bob.) RF: Hier geht er einen Weg hinunter.

I presented this to the jet propulsion lab at NASA, and they said

Ich stellte dies dem Jet Propulsion Lab der NASA vor und sie sagten,

that they had no ability to go down craters to look for ice,

dass sie nicht die Fähigkeit hätten in Krater abzusteigen um nach Eis zu suchen,

and life, ultimately, on Mars. And he said --

und letztlich nach Leben auf dem Mars. Und er sagte –

especially with legged-robots, because they're way too complicated.

besonders mit Robotern mit Beinen, weil sie viel zu kompliziert seien.

Nothing can do that. And I talk next. I showed them this video

Nichts kann das tun. Und dann redete ich. Ich zeigte ihnen dieses Video

with the simple design of RHex here. And just to convince them

mit dem schlichten Design des RHex hier. Und nur um sie zu überzeugen,

we should go to Mars in 2011, I tinted the video orange

dass wir 2011 zum Mars fliegen sollten, tönte ich das Video orange,

just to give them the sense of being on Mars.

nur um ihnen das Gefühl zu geben, auf dem Mars zu sein.

(Laughter)

(Lachen)

(Applause)

(Applaus)

Another reason why animals have extraordinary performance,

Ein weiterer Grund, warum Tiere außergewöhnliche Leistung erbringen,

and can go anywhere, is because they have an effective interaction

und überall hingehen können, ist ihre effektive Interaktion mit der Umwelt.

with the environment. The animal I'm going to show you,

Das Tier, das ich Ihnen zeigen werde,

that we studied to look at this, is the gecko.

welches wir untersucht haben, ist der Gecko.

We have one here and notice its position. It's holding on.

Wir haben einen hier. Beachten Sie seine Position. Es hält sich fest.

Now I'm going to challenge you. I'm going show you a video.

Jetzt habe ich eine Herausforderung für Sie. Ich zeige Ihnen ein Video.

One of the animals is going to be running on the level,

Eines der Tiere läuft auf der Ebene,

and the other one's going to be running up a wall. Which one's which?

und das andere läuft eine Wand hinauf. Welches ist welches?

They're going at a meter a second. How many think the one on the left

Sie laufen mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde. Wie viele glauben, dass der auf der linken Seite,

is running up the wall?

die Wand hochläuft?

(Applause)

(Applaus)

Okay. The point is it's really hard to tell, isn't it? It's incredible,

Okay. Der Punkt ist, es ist wirklich schwer zu sagen, nicht wahr? Es ist unglaublich,

we looked at students do this and they couldn't tell.

Studenten haben es versucht und sie konnten es nicht sagen.

They can run up a wall at a meter a second, 15 steps per second,

Sie können eine Wand hochlaufen, 1 Meter pro Sekunde, 15 Schritte pro Sekunde,

and they look like they're running on the level. How do they do this?

und sie sehen aus, als ob sie auf der Ebene laufen. Wie schaffen sie das?

It's just phenomenal. The one on the right was going up the hill.

Es ist einfach phänomenal. Der eine auf der rechten Seite lief den Hügel hinauf.

How do they do this? They have bizarre toes. They have toes

Wie schaffen sie es? Sie haben bizarre Zehen. Sie haben Zehen,

that uncurl like party favors when you blow them out,

die sich strecken wie eine Partytröte, wenn man hineinbläst,

and then peel off the surface, like tape.

und sich dann von der Oberfläche lösen, wie Klebeband.

Like if we had a piece of tape now, we'd peel it this way.

Wenn wir jetzt ein Stück Klebeband hätten, würden wir es auf diese Art ablösen.

They do this with their toes. It's bizarre! This peeling inspired

Sie tun dies mit ihren Zehen. Es ist bizarr! Dieses Ablösen inspirierte

iRobot -- that we work with -- to build Mecho-Geckos.

iRobot – mit denen wir zusammenarbeiten – dazu Mecho-Geckos zu bauen.

Here's a legged version and a tractor version, or a bulldozer version.

Hier ist eine zweibeinige Version und eine Traktor- oder Bulldozer-Version.

Let's see some of the geckos move with some video,

Sehen wir uns in ein paar Videos an, wie einige der Geckos sich bewegen,

and then I'll show you a little bit of a clip of the robots.

und dann zeige ich Ihnen ein Stück eines Clips mit Robotern.

Here's the gecko running up a vertical surface. There it goes,

Hier läuft der Gecko auf einer senkrechten Fläche hoch. Dort geht er,

in real time. There it goes again. Obviously, we have to slow this down a little bit.

in Echtzeit. Dort geht er wieder. Offensichtlich müssen wir dies ein wenig langsamer machen.

You can't use regular cameras.

Man kan keine normalen Kameras benutzen.

You have to take 1,000 pictures per second to see this.

Man muss 1.000 Bilder pro Sekunde machen, um es zu sehen.

And here's some video at 1,000 frames per second.

Und hier ist ein Video mit 1.000 Bildern pro Sekunde.

Now, I want you to look at the animal's back.

Nun möchte ich, dass Sie den Rücken des Tieres ansehen.

Do you see how much it's bending like that? We can't figure that out --

Sehen Sie, wie stark es sich biegt? Wir kommen nicht drauf –

that's an unsolved mystery. We don't know how it works.

das ist ein ungelöstes Rätsel. Wir wissen nicht, wie es funktioniert.

If you have a son or a daughter that wants to come to Berkeley,

Wenn Sie einen Sohn oder eine Tochter haben, die nach Berkeley kommen wollen,

come to my lab and we'll figure this out. Okay, send them to Berkeley

kommen Sie in mein Labor und wir werden dies herausfinden. Okay, senden Sie sie nach Berkeley,

because that's the next thing I want to do. Here's the gecko mill.

weil das ist das Nächste, das ich tun möchte. Hier ist das Gecko-Laufband.

(Laughter)

(Lachen)

It's a see-through treadmill with a see-through treadmill belt,

Es ist ein durchsichtiges Gerät mit einem durchsichtigen Laufband,

so we can watch the animal's feet, and videotape them

damit wir die Füße des Tieres sehen können und sie durch das Laufband filmen können,

through the treadmill belt, to see how they move.

um zu beobachten, wie sie sich bewegen.

Here's the animal that we have here, running on a vertical surface.

Hier ist das Tier, welches wir hier haben, es läuft auf einer vertikalen Oberfläche.

Pick a foot and try to watch a toe, and see if you can see what the animal's doing.

Wählen Sie einen Fuß, und sehen Sie, ob Sie beobachten können, was das Tier mit einem Zeh macht.

See it uncurl and then peel these toes.

Sehen Sie, wie es diese Zehen streckt und dann ablöst.

It can do this in 14 milliseconds. It's unbelievable.

Es kann dies in 14 Millisekunden machen. Es ist unglaublich.

Here are the robots that they inspire, the Mecho-Geckos from iRobot.

Hier sind die Roboter, die sie inspirieren, die Mecho-Geckos von iRobot.

First we'll see the animals toes peeling -- look at that.

Zuerst werden wir sehen, wie die Tiere die Zehen ablösen – sehen Sie mal an.

And here's the peeling action of the Mecho-Gecko.

Und hier ist die Ablöseaktion des Mecho-Gecko.

It uses a pressure-sensitive adhesive to do it.

Er macht das mit einem druckempfindlichen Klebstoff.

Peeling in the animal. Peeling in the Mecho-Gecko --

Ablösen bei dem Tier. Ablösen beim Mecho-Gecko –

that allows them climb autonomously. Can go on the flat surface,

welches es ihnen erlaubt, selbständig zu klettern. Er kann auf der flachen Oberfläche gehen,

transition to a wall, and then go onto a ceiling.

herüber zu einer Wand, und dann an die Decke.

There's the bulldozer version. Now, it doesn't use pressure-sensitive glue.

Da ist die Bulldozer-Version. Nun, sie verwendet keinen druckempfindlichen Klebstoff.

The animal does not use that.

Das Tier benutzt das nicht.

But that's what we're limited to, at the moment.

Aber das ist das, worauf wir im Moment beschränkt sind.

What does the animal do? The animal has weird toes.

Was tut das Tier? Das Tier hat komische Zehen.

And if you look at the toes, they have these little leaves there,

Und wenn Sie die Zehen ansehen, haben sie diese kleinen Blätter,

and if you blow them up and zoom in, you'll see

und wenn man sie vergrößert und hineinzoomt, sieht man

that's there's little striations in these leaves.

dass es kleine Schlieren in diesen Blättern gibt.

And if you zoom in 270 times, you'll see it looks like a rug.

Und wenn man 270-mal vergrößert, sieht man, dass es wie ein Teppich aussieht.

And if you blow that up, and zoom in 900 times,

Und wenn man das 900-mal vergrößert,

you see there are hairs there, tiny hairs. And if you look carefully,

sieht man winzige Haare. Und wenn Sie sie sorgfältig ansehen,

those tiny hairs have striations. And if you zoom in on those 30,000 times,

bemerken Sie, dass diese winzigen Härchen Riefen haben. Und wenn man 30.000-fach hineinzoomt,

you'll see each hair has split ends.

sieht man, jedes Haar hat gespaltene Enden.

And if you blow those up, they have these little structures on the end.

Und wenn man diese vergrößert, sieht man kleine Strukturen am Ende.

The smallest branch of the hairs looks like spatulae,

Der kleinste Zweig der Haare sieht aus wie ein Spachtel,

and an animal like that has one billion of these nano-size split ends,

und so ein Tier hat eine Milliarde dieser gespaltenen Enden in Nano-Größe,

to get very close to the surface. In fact, there's the diameter of your hair --

um ganz nah an die Oberfläche zu kommen. Eigentlich ist das hier der Durchmesser ihrer Haare –

a gecko has two million of these, and each hair has 100 to 1,000 split ends.

ein Gecko hat zwei Millionen davon und jedes Haar hat 100 bis 1.000 gespaltene Enden.

Think of the contact of that that's possible.

Stellen Sie sich vor, welcher Kontakt dadurch möglich ist.

We were fortunate to work with another group

Wir hatten das Glück mit einer weiteren Gruppe aus Stanford zu arbeiten,

at Stanford that built us a special manned sensor,

die uns einen speziellen MEMS Sensor gebaut hat,

that we were able to measure the force of an individual hair.

mit dem wir die Kraft eines einzelnen Haares messen konnten.

Here's an individual hair with a little split end there.

Hier ist ein einzelnes Haar mit einem gespaltenen Ende.

When we measured the forces, they were enormous.

Als wir die Kräfte gemessen haben, waren sie riesig.

They were so large that a patch of hairs about this size --

Sie waren so groß, dass ein Stück Haare von der Größe

the gecko's foot could support the weight of a small child,

eines Geckofußes das Gewicht eines kleinen Kindes von etwa

about 40 pounds, easily. Now, how do they do it?

20 kg leicht tragen kann. Nun, wie schaft er das?

We've recently discovered this. Do they do it by friction?

Wir haben das vor Kurzem entdeckt. Machen sie es mittels Reibung?

No, force is too low. Do they do it by electrostatics?

Nein, die Kraft ist zu niedrig. Machen sie es mit Elektrostatik?

No, you can change the charge -- they still hold on.

Nein, man kann die Ladung ändern – sie bleiben noch immer am Fleck.

Do they do it by interlocking? That's kind of a like a Velcro-like thing.

Machen sie es durch Verzahnen? So wie Velcro.

No, you can put them on molecular smooth surfaces -- they don't do it.

Nein, man kann sie auf eine molekular glatte Oberfläche setzen – sie machen es nicht.

How about suction? They stick on in a vacuum.

Vielleicht mit Saugen? Nein, sie bleiben im Vakuum haften.

How about wet adhesion? Or capillary adhesion?

Was ist mit Nasshaftung? Oder Kapillarhaftung?

They don't have any glue, and they even stick under water just fine.

Sie haben keinen Klebstoff und sie kleben auch unter Wasser ganz gut.

If you put their foot under water, they grab on.

Wenn Sie ihre Füße unter Wasser bringen, haften sie auch dort.

How do they do it then? Believe it or not, they grab on

Wie machen sie es dann? Glauben Sie es oder nicht, die Haftung kommt

by intermolecular forces, by Van der Waals forces.

von zwischenmolekularen Kräfte, von den Van der Waals-Kräften.

You know, you probably had this a long time ago in chemistry,

Sie wissen schon, Sie hatten das wahrscheinlich vor langer Zeit in Chemie,

where you had these two atoms, they're close together,

wo man diese beiden Atome hatte, die nahe beieinander sind,

and the electrons are moving around. That tiny force is sufficient

und die Elektronen bewegen sich rundherum. Diese winzige Kraft genügt,

to allow them to do that because it's added up so many times

um ihnen zu ermöglichen, das zu tun, weil sie sich innerhalb dieser kleinen Strukturen

with these small structures.

so viele Male aufaddiert.

What we're doing is, we're taking that inspiration of the hairs,

Was wir machen, ist, wir nehmen die Haare als Vorbild,

and with another colleague at Berkeley, we're manufacturing them.

und stellen sie zusammen mit einem anderen Kollegen aus Berkeley her.

And just recently we've made a breakthrough, where we now believe

Gerade kürzlich ist uns ein Durchbruch gelungen, wo wir jetzt glauben,

we're going to be able to create the first synthetic, self-cleaning,

dass wir den ersten synthetischen, selbstreinigenden Trockenkleber

dry adhesive. Many companies are interested in this.

erzeugen können. Viele Firmen sind darin interessiert.

(Laughter)

(Lachen)

We also presented to Nike even.

Wir haben es sogar Nike vorgestellt.

(Laughter)

(Lachen)

(Applause)

(Applaus)

We'll see where this goes. We were so excited about this

Wir werden sehen, wohin es führt. Wir waren darüber so begeistert,

that we realized that that small-size scale --

dass wir erkannten, dass der kleine Maßstab –

and where everything gets sticky, and gravity doesn't matter anymore --

und wo alles klebrig wird und die Schwerkraft keine Rolle mehr spielt –

we needed to look at ants and their feet, because

wir uns mit Ameisen und deren Füße beschäftigen müssten,

one of my other colleagues at Berkeley has built a six-millimeter silicone

weil einer meiner Kollegen in Berkeley einen Sechs-Millimeter-Silikon-Roboter

robot with legs. But it gets stuck. It doesn't move very well.

mit Beinen gebaut hat. Aber er bleibt stecken. Er bewegt sich nicht sehr gut.

But the ants do, and we'll figure out why, so that ultimately

Aber die Ameisen schon und wir werden herausfinden warum, damit wir am Ende auch

we'll make this move. And imagine: you're going to be able

diesen Schritt machen. Und stellen Sie sich vor: Sie werden

to have swarms of these six-millimeter robots available to run around.

Schwärme dieser sechs-Millimeter-Roboter zur Verfügung haben, die herumlaufen können.

Where's this going? I think you can see it already.

Wohin führt das? Ich glaube, Sie können es schon erkennen.

Clearly, the Internet is already having eyes and ears,

Klar, das Internet hat bereits Augen und Ohren,

you have web cams and so forth. But it's going to also have legs and hands.

es gibt schon Web-Kameras und so weiter. Aber es wird auch Beine und Arme haben.

You're going to be able to do programmable

Sie werden durch diese Art von Robotern programmierbare

work through these kinds of robots, so that you can run,

Arbeit erledigen können, so dass Sie überall hin laufen,

fly and swim anywhere. We saw David Kelly is at the beginning of that with his fish.

fliegen und schwimmen können. Wir sahen, dass David Kelly mit seinem Fisch hierbei am Anfang ist.

So, in conclusion, I think the message is clear.

So, zum Schluss, denke ich, die Botschaft ist klar.

If you need a message, if nature's not enough, if you care about

Wenn Sie eine Nachricht benötigen, wenn die Natur nicht ausreicht, wenn Sie sich für

search and rescue, or mine clearance, or medicine,

Suche und Rettung oder Minenräumung oder Medizin interessieren

or the various things we're working on, we must preserve

oder für die verschiedenen Dinge, an denen wir gerade arbeiten, müssen wir

nature's designs, otherwise these secrets will be lost forever.

das Design der Natur erhalten, sonst werden diese Geheimnisse für immer verloren sein.

Thank you.

Vielen Dank.

(Applause)

(Applaus)