Tiny robots with giant potential | Paul McEuen and Marc Miskin

Translator: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Traducteur: Jonathan Vannieuwkerke Relecteur: Hannah Chu

Mark Miskin: This is a rotifer.

Mark Miskin : Ceci est un rotifère.

It's a microorganism about a hair's width in size.

C'est un micro-organisme de la taille d'un cheveu.

They live everywhere on earth -- saltwater, freshwater, everywhere --

Ils vivent partout sur terre... eau salée, eau douce, partout...

and this one is out looking for food.

celui-ci est à la recherche de nourriture.

I remember the first time I saw this thing,

Je me souviens de la première fois que j'en ai vu un.

I was like eight years old and it completely blew me away.

J'avais 8 ans et ça m'a complètement bouleversé.

I mean, here is this incredible little creature,

Voici cet incroyable petit être,

it's hunting, swimming,

il chasse, nage,

going about its life,

fait sa vie,

but its whole universe fits within a drop of pond water.

mais tout son univers tient dans une goutte d'eau.

Paul McEuen: So this little rotifer shows us something really amazing.

Paul McEuen : Ce petit rotifère nous montre quelque chose d'incroyable.

It says that you can build a machine

C'est qu'on peut construire une machine

that is functional, complex, smart,

fonctionnelle, complexe, intelligente,

but all in a tiny little package,

mais le tout dans un tout petit ensemble,

one so small that it's impossible to see it.

un qui est si petit qu'il est impossible de le voir.

Now, the engineer in me is just blown away by this thing,

L'ingénieur en moi est stupéfait par cette chose,

that anyone could make such a creature.

que quelqu'un pourrait créer un tel être.

But right behind that wonder, I have to admit, is a bit of envy.

Mais derrière cette merveille, je dois admettre, il y a de l'envie.

I mean, nature can do it. Why can't we?

La nature peut le faire. Pourquoi pas nous ?

Why can't we build tiny robots?

Pourquoi ne pouvons-nous pas construire de petits robots ?

Well, I'm not the only one to have this idea.

Je ne suis pas le seul à avoir cette idée.

In fact, in the last, oh, few years,

En effet, au cours des dernières années,

researchers around the world have taken up the task

des chercheurs du monde entier ont relevé le défi

of trying to build robots

d'essayer de construire des robots

that are so small that they can't be seen.

si petits qu'ils ne sont pas visibles.

And what we're going to tell you about today

Ce dont nous allons vous parler aujourd'hui

is an effort at Cornell University

est un effort, à l'Université Cornell

and now at the University of Pennsylvania

et maintenant à l'Université de Pennsylvanie,

to try to build tiny robots.

qui vise à construire des robots minuscules.

OK, so that's the goal.

Bon, c'est donc l'objectif.

But how do we do it?

Mais comment faire ?

How do we go about building tiny robots?

Comment construire de petits robots ?

Well, Pablo Picasso, of all people, gives us our first clue.

Pablo Picasso, en effet, nous donne notre premier indice.

Picasso said --

Il a dit :

["Good artists copy, great artists steal."]

[« Les bons artistes copient, les grands artistes volent. »]

(Laughter)

(Rires)

"Good artists copy. Great artists steal."

« Les bons artistes copient, les grands artistes volent. »

(Laughter)

(Rires)

OK. But steal from what?

OK, mais volent quoi ?

Well, believe it or not,

Bien, croyez-le ou non,

most of the technology you need to build a tiny robot already exists.

la plupart des technologies requises pour construire un petit robot existent déjà.

The semiconductor industry has been getting better and better

L'industrie des semi-conducteurs s'améliore de plus en plus

at making tinier and tinier devices,

pour fabriquer des appareils de plus en plus petits

so at this point they could put something like a million transistors

donc à ce stade, ils pourraient mettre un million de transistors

into the size of a package that is occupied by, say,

dans un objet

de la taille d'une paramécie unicellulaire, disons.

a single-celled paramecium.

Et pas seulement que de l'électronique.

And it's not just electronics.

They can also build little sensors,

Ils peuvent aussi construire de petits capteurs,

LEDs,

des LED,

whole communication packages that are too small to be seen.

des ensembles de communication entiers, invisibles à l'œil nu.

So that's what we're going to do.

Donc c'est ce que nous allons faire.

We're going to steal that technology.

Nous allons voler cette technologie.

Here's a robot.

Voici un robot.

(Laughter)

(Rires)

Robot's got two parts, as it turns out.

Le robot a deux parties, comme vous voyez.

It's got a head, and it's got legs.

Il a une tête et deux jambes.

[Steal these: Brains]

[Volez ceci : des cerveaux]

(Laughter)

(Rires)

We're going to call this a legless robot,

Nous allons appeler cela un robot sans jambes,

which may sound exotic,

ce qui pourrait sembler bizarre,

but they're pretty cool all by themselves.

mais ils sont assez intéressants eux-mêmes.

In fact, most of you have a legless robot with you right now.

En fait, la plupart d'entre vous ont un robot sans jambes avec vous en ce moment.

Your smartphone is the world's most successful legless robot.

Votre smartphone est le robot sans jambes le plus réussi au monde.

In just 15 years, it has taken over the entire planet.

En 15 ans seulement, il a conquis la planète entière.

And why not?

Et pourquoi pas ?

It's such a beautiful little machine.

C'est une si belle petite machine.

It's incredibly intelligent,

Elle est incroyablement intelligente,

it's got great communication skills,

Elle a de grandes capacités de communication,

and it's all in a package that you can hold in your hand.

le tout dans un paquet qui tient dans votre main.

So we would like to be able to build something like this,

Nous aimerions pouvoir construire quelque chose de ce genre,

only down at the cellular scale,

mais à l'échelle cellulaire,

the size of a paramecium.

la taille d'une paramécie.

And here it is.

Et la voilà.

This is our cell-sized smartphone.

Ceci est notre smartphone de la taille d'une cellule.

It even kind of looks like a smartphone,

Il ressemble même un peu à un smartphone,

only it's about 10,000 times smaller.

en 10 000 fois plus petit.

We call it an OWIC.

Nous appelons ceci un « OWIC ».

[Optical Wireless Integrated Circuits]

[Circuits optiques intégrés sans fil]

OK, we're not advertisers, all right?

Bon, nous ne savons pas bien faire de la publicité !

(Laughter)

(Rires)

But it's pretty cool all by itself.

Mais c'est vraiment chouette en soi.

In fact, this OWIC has a number of parts.

En effet, cet OWIC comporte un certain nombre de parties.

So up near the top,

Dans la partie supérieure,

there are these cool little solar cells that you shine light on the device

il y a ces petites cellules solaires que vous éclairez sur l'appareil

and it wakes up a little circuit that's there in the middle.

et ça réveille un petit circuit qui est là au milieu.

And that circuit can drive a little tiny LED

Et ce circuit peut piloter un tout petit LED

that can blink at you and allows the OWIC to communicate with you.

qui peut clignoter et permet l'OWIC de communiquer avec vous.

So unlike your cell phone,

Contrairement à votre téléphone,

the OWIC communicates with light,

l'OWIC communique avec la lumière,

sort of like a tiny firefly.

comme une petite luciole.

Now, one thing that's pretty cool about these OWICs

Une chose qui est plutôt cool à propos de ces OWIC,

is we don't make them one at a time,

c'est que nous ne les créons pas un à la fois,

soldering all the pieces together.

en soudant toutes les pièces ensemble.

We make them in massive parallel.

Nous les fabriquons en parallèle massif.

For example, about a million of these OWICs

Par exemple, à peu près un million de ces OWIC

can fit on a single four-inch wafer.

peuvent tenir dans une seule galette de 15 cm.

Comme votre téléphone et ses applications différentes,

And just like your phone has different apps,

you can have different kinds of OWICs.

vous pouvez avoir différents types d'OWIC.

There can be ones that, say, measure voltage,

Il peut y en avoir qui mesurent la tension,

some that measure temperature,

d'autres qui mesurent la température,

or just have a little light that can blink at you to tell you that it's there.

ou une petite lumière qui peut clignoter pour indiquer sa présence.

So that's pretty cool, these tiny little devices.

C'est donc assez cool, ces petits appareils minuscules.

And I'd like to tell you about them in a little more detail.

J'aimerais vous en parler de manière un peu plus détaillée.

But first, I have to tell you about something else.

D'abord, je dois vous dire autre chose.

I'm going to tell you a few things about pennies that you might not know.

Des choses à propos des centimes que vous ignorez peut-être.

So this one is a little bit older penny.

Ceci est un centime un peu plus ancien.

It's got a picture of the Lincoln Memorial on the back.

Il y a l'image du Mémorial Lincoln au verso.

But the first thing you might not know,

La première chose que vous ignorez peut-être,

that if you zoom in, you'll find in the center of this thing

lorsque vous zoomez, vous trouverez au centre de cet objet,

you can actually see Abraham Lincoln,

vous pouvez en fait voir Abraham Lincoln,

just like in the real Lincoln Memorial not so far from here.

tout comme dans le vrai Mémorial Lincoln pas si loin d'ici.

What I'm sure you don't know,

Ce que je suis sûr que vous ignorez,

that if you zoom in even further --

si vous zoomez un peu plus...

(Rires)

(Laughter)

you'll see that there's actually an OWIC on Abe Lincoln's chest.

vous verrez qu'il y a un OWIC sur le torse d'Abraham Lincoln.

(Laughter)

(Rires)

But the cool thing is,

Mais ce qui est cool,

you could stare at this all day long and you would never see it.

vous pourriez l'observer toute la journée et vous ne le verriez jamais.

It's invisible to the naked eye.

Il est invisible à l’œil nu.

These OWICs are so small,

Ces OWIC sont tellement petits,

and we make them in such parallel fashion,

et nous les fabriquons de façon si parallèle,

that each OWIC costs actually less than a penny.

que chaque OWIC coûte moins d'un centime.

In fact, the most expensive thing in this demo is that little sticker

En effet, la chose la plus chère dans cette démo est ce petit autocollant

that says "OWIC."

qui indique « OWIC ».

(Laughter)

(Rires)

That cost about eight cents.

Cela coûte environ 8 centimes.

(Laughter)

(Rires)

Nous sommes très enthousiastes à propos de ces choses pour diverses raisons.

Now, we're very excited about these things for all sorts of reasons.

For example, we can use them as little tiny secure smart tags,

Par exemple, on peut les utiliser comme de petites étiquettes à puces sécurisées,

more identifying than a fingerprint.

plus efficaces qu'une empreinte digitale.

We're actually putting them inside of other medical instruments

On les place à l'intérieur d'instruments médicaux

to give other information,

pour donner d'autres infos,

and even starting to think about putting them in the brain

et on réfléchit même à les mettre dans le cerveau

to listen to neurons one at a time.

pour écouter les neurones un à la fois.

In fact, there's only one thing wrong with these OWICs:

En effet, il y une seule chose qui cloche avec ces OWIC :

it's not a robot.

ce n'est pas un robot.

It's just a head.

Ce n'est qu'une tête.

(Laughter)

(Rires)

And I think we'll all agree

Et je pense qu'on est tous d'accord

that half a robot really isn't a robot at all.

sur le fait que la moitié d'un robot n'est pas du tout un robot.

Without the legs, we've got basically nothing.

Sans les jambes, nous n'avons pratiquement rien.

MM: OK, so you need the legs, too, if you want to build a robot.

MM : On a donc besoin aussi des jambes, si vous voulez construire un robot.

Now, here it turns out you can't just steal

Or, il s'avère que vous ne pouvez pas simplement voler

some preexisting technology.

une technologie préexistante.

If you want legs for your tiny robot, you need actuators, parts that move.

Les jambes de votre petit robot ont besoin de déclencheurs, de pièces mobiles.

They have to satisfy a lot of different requirements.

Ils doivent remplir beaucoup de conditions différentes.

They need to be low voltage.

Ils doivent être à basse tension,

They need to be low power, too.

et être de faible puissance.

But most importantly, they have to be small.

Mais le plus important, ils doivent être petits.

If you want to build a cell-sized robot, you need cell-sized legs.

Pour construire un robot cellulaire, il faut des jambes de cette taille.

Now, nobody knows how to build that.

Personne ne sait comment construire cela.

There was no preexisting technology that meets all of those demands.

Il n'y avait aucune technologie préexistante répondant à ces exigences.

To make our legs for our tiny robots,

Pour créer les jambes de notre petit robot,

we had to make something new.

nous devions créer quelque chose de nouveau.

So here's what we built.

Voici donc ce que nous avons construit.

This is one of our actuators, and I'm applying a voltage to it.

Voici l'un de nos déclencheurs, je lui applique une tension.

When I do, you can see the actuator respond by curling up.

Vous pouvez voir le déclencheur réagir en se courbant.

Now, this might not look like much,

Cela peut sembler peu,

but if we were to put a red blood cell up on the screen, it'd be about that big,

mais si on mettait un globule rouge sur l'écran, il serait gros comme ça,

ce sont donc des boucles incroyablement minuscules.

so these are unbelievably tiny curls.

They're unbelievably small,

Incroyablement petit,

and yet this device can just bend and unbend, no problem, nothing breaks.

cet appareil peut se plier et se déplier, pas de soucis, rien ne se casse.

So how do we do it?

Comment on a fait ?

Well, the actuator is made from a layer of platinum

Le déclencheur est constitué d'une couche de platine

just a dozen atoms or so thick.

épaisse d'une douzaine d'atomes.

Now it turns out, if you take platinum and put it in water

Si vous prenez du platine et le mettez dans de l'eau

and apply a voltage to it,

en lui appliquant une tension,

atoms from the water will attach or remove themselves

les atomes de l'eau vont s'attacher ou se détacher

from the surface of the platinum,

de la surface du platine,

depending on how much voltage you use.

en fonction de la tension que vous utilisez.

This creates a force,

Cela crée une force,

and you can use that force for voltage-controlled actuation.

qui est utilisée pour un déclencheur contrôlé par la tension.

The key here was to make everything ultrathin.

Le principe ici était que tout soit ultra-mince.

Then your actuator is flexible enough

Ensuite, votre déclencheur est assez souple

to bend to these small sizes without breaking,

pour faire tous ces petits plis sans se casser,

and it can use the forces that come about

et peut utiliser les forces qui résultent

from just attaching or removing a single layer of atoms.

du simple fait d'attacher ou enlever une seule couche d'atomes.

Now, we don't have to build these one at a time, either.

On a pas besoin de les construire un par un.

In fact, just like the OWICs,

Tout comme l'OWIC,

nous pouvons également les produire en parallèle massif.

we can build them massively in parallel as well.

So here's a couple thousand or so actuators,

Voici donc quelques milliers de déclencheurs environ,

and all I'm doing is applying a voltage,

j'applique une tension,

and they all wave,

et ils ondulent tous,

looking like nothing more than the legs of a future robot army.

ressemblant ni plus ni moins à une armée de robots du futur.

(Laughter)

(Rires)

So now we've got the brains and we've got the brawn.

Nous avons donc maintenant le cerveau et nous avons les muscles.

We've got the smarts and the actuators.

Nous avons l'intelligence et les déclencheurs.

The OWICs are the brains.

Les OWIC sont les cerveaux.

They give us sensors, they give us power supplies,

Ils ont des capteurs,

des alimentations électriques,

and they give us a two-way communication system via light.

et un système de communication bidirectionnelle par la lumière.

The platinum layers are the muscle.

Les couches de platine sont les muscles.

They're what's going to move the robot around.

Ce sont eux qui vont faire bouger le robot.

Now we can take those two pieces, put them together

Nous pouvons prendre ces deux éléments, les assembler

and start to build our tiny, tiny robots.

et commencer à construire nos petits robots.

The first thing we wanted to build was something really simple.

Nous voulions quelque chose de vraiment simple.

This robot walks around under user control.

Ce robot se déplace sous le contrôle de l'utilisateur.

In the middle are some solar cells and some wiring attached to it.

Au milieu, des cellules solaires et quelques fils attachés.

That's the OWIC.

They're connected to a set of legs which have a platinum layer

C'est l'OWIC.

Ils sont reliés à une paire de jambes en platine

and these rigid panels that we put on top

et ces parois rigides par-dessus disent aux jambes

that tell the legs how to fold up, which shape they should take.

comment se replier, quelle forme elles doivent prendre.

The idea is that by shooting a laser at the different solar cells,

L'idée est d'envoyer un laser aux différentes cellules solaires,

et ainsi choisir quelle jambe déplacer,

you can choose which leg you want to move

et faire marcher le robot.

and make the robot walk around.

Now, of course, we don't build those one at a time, either.

Bien entendu, nous ne les construisons pas non plus un par un.

We build them massively in parallel as well.

On les construit également en parallèle massif.

We can build something like one million robots on a single four-inch wafer.

Un million de robots construits sur une seule galette de quatre pouces.

So, for example, this image on the left, this is a chip,

Par exemple, cette image sur la gauche, ceci est une puce

and this chip has something like 10,000 robots on it.

et cette puce contient environ 10 000 robots.

Now, in our world, the macro world,

Dans notre monde macroscopique,

this thing looks like it might be a new microprocessor or something.

cette chose semble être un nouveau microprocesseur ou quelque chose du genre.

But if you take that chip and you put it under a microscope,

Mais si vous prenez cette puce et la placez sous un microscope,

what you're going to see are thousands and thousands of tiny robots.

vous verrez des milliers et des milliers de petits robots.

Ces robots sont encore coincés.

Now, these robots are still stuck down.

Ils sont encore attachés à leur surface de construction.

They're still attached to the surface that we built them on.

Pour qu'ils puissent se balader, nous devons les libérer.

In order for them to walk around, we have to release them.

We wanted to show you how we do that live, how we release the robot army,

Nous voulions le montrer en direct, comment nous libérons l'armée de robots,

mais le processus implique des produits chimiques très dangereux,

but the process involves highly dangerous chemicals,

like, really nasty stuff,

des substances vraiment méchantes,

and we're like a mile from the White House right now?

et nous sommes à un kilomètre de la Maison Blanche en ce moment !

Yeah. They wouldn't let us do it.

En effet. Ils nous l'ont interdit.

So --

Donc...

(Laughter)

(Rires)

so we're going to show you a movie instead. (Laughs)

donc nous allons vous montrer une animation à la place. (Rires)

What you're looking at here are the final stages of robot deployment.

Ici, vous voyez les dernières étapes du relâchement des robots.

We're using chemicals

Nous utilisons des produits chimiques

to etch the substrate out from underneath the robots.

pour lier le substrat sous les robots.

When it dissolves, the robots are free to fold up into their final shapes.

Dissouts, les robots sont libres de se plier dans leurs formes finales.

Now, you can see here, the yield's about 90 percent,

Vous pouvez voir ici que le rendement est d'environ 90 %,

so almost every one of those 10,000 robots we build,

presque chacun de ces 10 000 robots que nous construisons,

that's a robot that we can deploy and control later.

c'est un robot que nous pouvons déployer et contrôler plus tard.

And we can take those robots and we can put them places as well.

On peut prendre ces robots et aussi les placer.

So if you look at the movie on the left, that's some robots in water.

Sur l'animation de gauche, ce sont des robots dans l'eau.

I'm going to come along with a pipette,

Je vais venir avec une pipette,

et je peux tous les aspirer.

and I can vacuum them all up.

Now when you inject the robots back out of that pipette,

Lorsque vous éjecter les robots de cette pipette,

they're just fine.

ils vont bien.

In fact, these robots are so small,

En fait, ces robots sont si petits,

they're small enough to pass through the thinnest hypodermic needle

qu'ils peuvent passer à travers la plus fine aiguille hypodermique

you can buy.

que l'on puisse acheter.

Yeah, so if you wanted to,

Ouais, donc si vous le vouliez,

you could inject yourself full of robots.

vous pourriez vous injecter plein de robots.

(Laughter)

(Rires)

I think they're into it.

Je pense qu'ils aiment cette idée.

(Laughter)

(Rires)

On the right is a robot that we put in some pond water.

A droite, un robot que nous avons mis dans l'eau du bassin.

I want you to wait for just one second.

Attendez juste une seconde.

Ooop!

Hop !

Vous avez vu ? Ce n'était pas un requin, c'était une paramécie.

You see that? That was no shark. That was a paramecium.

So that's the world that these things live in.

C'est donc le monde dans lequel ces choses vivent.

OK, so this is all well and good,

Bon, tout cela est très bien,

but you might be wondering at this point,

mais vous pourriez vous demander à ce stade :

"Well, do they walk?"

« Euh, est-ce qu'ils peuvent marcher ? »

Right? That's what they're supposed to do. They better. So let's find out.

N'est-ce pas ? C'est ce qu'ils sont censés faire. Voyons donc.

So here's the robot and here are its solar cells in the middle.

Voici le robot et les cellules solaires au milieu.

Those are those little rectangles.

Ce sont ces petits rectangles.

I want you to look at the solar cell closest to the top of the slide.

J'aimerais que vous regardiez la cellule solaire tout en haut.

See that little white dot? That's a laser spot.

Vous voyez ce petit point blanc ? C'est un point laser.

Now watch what happens when we start switching that laser

Observez ce qui se passe lorsque l'on commence à passer ce laser

between different solar cells on the robot.

entre les différentes cellules solaires du robot.

Off it goes!

Et voilà !

(Applause)

(Applaudissements)

Yeah!

Ouais !

(Applause)

(Applaudissements)

Off goes the robot marching around the microworld.

Le robot se met en marche dans le monde microscopique.

Now, one of the things that's cool about this movie is:

Une des choses les plus cool sur cette animation :

I'm actually piloting the robot in this movie.

je suis en train de piloter le robot dans cette animation.

In fact, for six months, my job was to shoot lasers at tiny cell-sized robots

Pendant six mois, mon travail était l'envoi de lasers sur des petits robots

pour les piloter dans le monde microscopique.

to pilot them around the microworld.

This was actually my job.

C'était en effet mon travail.

As far as I could tell, that is the coolest job in the world.

C'est le travail le plus cool au monde.

(Rires)

(Laughter)

It was just the feeling of total excitement,

Un sentiment d'enthousiasme total,

like you're doing the impossible.

comme si je faisais l'impossible.

It's a feeling of wonder like that first time I looked through a microscope

Comme lorsque j'ai regardé dans un microscope pour la première fois

as a kid staring at that rotifer.

quand j'étais enfant, regardant ce rotifère.

Now, I'm a dad, I have a son of my own, and he's about three years old.

Maintenant, je suis père, j'ai un fils, et il a environ trois ans.

But one day, he's going to look through a microscope like that one.

Un jour, il regardera dans un microscope comme celui-là.

And I often wonder:

Je me demande souvent :

What is he going to see?

qu'est-ce qu'il va voir ?

Instead of just watching the microworld,

Au lieu de regarder le micro-monde,

we as humans can now build technology to shape it,

nous, les humains, pouvons construire la technologie pour le façonner,

to interact with it, to engineer it.

pour interagir avec lui, pour le concevoir.

In 30 years, when my son is my age, what will we do with that ability?

Dans 30 ans, quand mon fils aura mon âge, que ferons-nous de cette capacité ?

Will microrobots live in our bloodstream,

Les micro-robots vivront-ils dans notre système sanguin ?

as common as bacteria?

comme les bactéries ?

Will they live on our crops and get rid of pests?

Vont-ils vivre dans nos cultures et se débarrasser des parasites ?

Will they tell us when we have infections, or will they fight cancer cell by cell?

Nous prévenir des infections, ou combattre le cancer cellule par cellule ?

PM: And one cool part is,

PM : Et ce qui est cool, c'est que

you're going to be able to participate in this revolution.

vous allez pouvoir participer à cette révolution.

Ten years or so from now,

Dans 10 ans ou plus,

when you buy your new iPhone 15x Moto or whatever it's called --

lorsque vous acheterez votre nouvel iPhone 15x Moto ou autre --

(Laughter)

(Rires)

it may come with a little jar with a few thousand tiny robots in it

on vous donnera un petit bocal contenant quelques milliers de petits robots

that you can control by an app on your cell phone.

que vous allez contrôler avec une application sur votre téléphone.

So if you want to ride a paramecium, go for it.

Donc si vous souhaitez diriger une paramécie, allez-y.

Si vous voulez être DJ de la plus petite soirée dansante pour robots du monde,

If you want to -- I don't know -- DJ the world's smallest robot dance party,

make it happen.

faites-le.

(Laughter)

(Rires)

And I, for one, am very excited about that day coming.

Et pour ma part, j'ai hâte que ce jour arrive.

MM: Thank you.

MM : Je vous remercie.

(Applause)

(Applaudissements)