A robot that runs and swims like a salamander | Auke Ijspeert

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TED


Veuillez double-cliquer sur les sous-titres anglais ci-dessous pour lire la vidéo.

Traducteur: Meryl Ducray Relecteur: Claire Ghyselen
00:12
This is Pleurobot.
0
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1840
Voici Pleurobot.
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Pleurobot is a robot that we designed to closely mimic a salamander species
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15400
3616
Pleurobot est un robot que nous avons conçu
pour imiter une espèce de salamandre appelée Pleurodèle de Waltl.
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called Pleurodeles waltl.
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19040
1400
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Pleurobot can walk, as you can see here,
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21240
2256
Pleurobot peut marcher, comme vous le voyez ici,
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and as you'll see later, it can also swim.
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23520
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et comme vous le verrez plus tard, il peut aussi nager.
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So you might ask, why did we design this robot?
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2191
Vous vous demandez certainement pourquoi nous avons conçu ce robot.
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And in fact, this robot has been designed as a scientific tool for neuroscience.
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28960
3762
En fait, ce robot est outil scientifique pour les neurosciences.
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Indeed, we designed it together with neurobiologists
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33400
2496
Nous l'avons conçu en collaboration avec des neurobiologistes
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to understand how animals move,
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35920
1896
pour comprendre comment les animaux bougent,
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and especially how the spinal cord controls locomotion.
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37840
2760
particulièrement, comment la moelle épinière contrôle la locomotion.
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But the more I work in biorobotics,
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41560
1696
Plus je travaille en biorobotique,
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the more I'm really impressed by animal locomotion.
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2381
plus je suis impressionné par la locomotion chez les animaux.
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If you think of a dolphin swimming or a cat running or jumping around,
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45920
4296
Imaginez un dauphin qui nage, ou un chat qui court ou saute,
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or even us as humans,
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1576
ou même nous en tant qu'humains, quand on court
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when you go jogging or play tennis,
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ou on joue au tennis, nous faisons des choses étonnantes.
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we do amazing things.
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And in fact, our nervous system solves a very, very complex control problem.
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55880
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Notre système nerveux résout un problème de contrôle très compliqué.
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It has to coordinate more or less 200 muscles perfectly,
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Il doit coordonner parfaitement environ 200 muscles,
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because if the coordination is bad, we fall over or we do bad locomotion.
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63160
3680
car si la coordination est mauvaise, on tombe, ou on fait un mauvais mouvement.
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And my goal is to understand how this works.
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2720
Mon objectif est de comprendre comment tout cela fonctionne.
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There are four main components behind animal locomotion.
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71160
2840
Il y a quatre principaux éléments pour la locomotion animale.
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The first component is just the body,
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1936
Le premier élément, c'est juste le corps.
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and in fact we should never underestimate
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76760
1976
En fait, nous ne devrions jamais sous-estimer dans quelle mesure
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to what extent the biomechanics already simplify locomotion in animals.
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78760
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la biomécanique simplifie déjà la locomotion chez les animaux.
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Then you have the spinal cord,
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82920
1456
Ensuite, vous avez la moelle épinière,
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and in the spinal cord you find reflexes,
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84400
1976
et dans la moelle épinière, on trouve les réflexes,
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multiple reflexes that create a sensorimotor coordination loop
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3456
de multiples réflexes qui créent une boucle de coordination de capteurs
01:29
between neural activity in the spinal cord and mechanical activity.
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89880
3480
entre l'activité neurale dans la moelle épinière et l'activité mécanique.
01:34
A third component are central pattern generators.
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94000
2976
Un troisième élément est constitué des réseaux locomoteurs spinaux.
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These are very interesting circuits in the spinal cord of vertebrate animals
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3896
Ce sont des circuits très intéressants dans la moelle épinière des vertébrés,
01:40
that can generate, by themselves,
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100920
1616
qui peuvent générer de manière autonome
01:42
very coordinated rhythmic patterns of activity
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2736
des activations rythmiques très coordonnées
alors qu'ils ne reçoivent que des informations très simples.
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while receiving only very simple input signals.
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105320
2376
01:47
And these input signals
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107720
1216
Ces informations venant de modulation descendante des parties hautes du cerveaux
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coming from descending modulation from higher parts of the brain,
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3056
comme le cortex moteur, le cervelet, les ganglions de la base,
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like the motor cortex, the cerebellum, the basal ganglia,
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112040
2696
01:54
will all modulate activity of the spinal cord
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2136
vont toutes moduler l'activité de la moelle épinière
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while we do locomotion.
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116920
1456
lorsque nous bougeons.
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But what's interesting is to what extent just a low-level component,
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118400
3216
Mais ce qui est intéressant, c'est à quel point un tout petit élément,
02:01
the spinal cord, together with the body,
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121640
1936
la moelle épinière, avec le corps,
02:03
already solve a big part of the locomotion problem.
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123600
2456
peut déjà résoudre beaucoup des problèmes de locomotion.
Vous savez que vous pouvez couper la tête d'un poulet
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You probably know it by the fact that you can cut the head off a chicken,
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126080
3422
et il peut continuer à courir,
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it can still run for a while,
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129532
1381
montrant ainsi que juste la partie basse, la moelle épinière et le corps,
02:10
showing that just the lower part, spinal cord and body,
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130937
2539
02:13
already solve a big part of locomotion.
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133500
1873
peut résoudre une grande part de la locomotion.
02:15
Now, understanding how this works is very complex,
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135397
2459
Comprendre le fonctionnement est très compliqué,
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because first of all,
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137880
1296
car enregistrer l'activité de la moelle épinière est très difficile.
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recording activity in the spinal cord is very difficult.
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139200
2620
02:21
It's much easier to implant electrodes in the motor cortex
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141844
2772
Il est plus simple d'implanter des électrodes dans le cortex moteur
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than in the spinal cord, because it's protected by the vertebrae.
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144640
3056
que dans la moelle car elle est protégée par les vertèbres.
02:27
Especially in humans, very hard to do.
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147720
1816
Spécialement chez les humains.
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A second difficulty is that locomotion is really due to a very complex
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149560
3776
Une deuxième difficulté est que la locomotion est due
à une interaction très compliquée et très dynamique entre les 4 éléments.
02:33
and very dynamic interaction between these four components.
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153360
3056
02:36
So it's very hard to find out what's the role of each over time.
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3240
Donc il est très difficile de comprendre le rôle de chacun dans le temps.
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This is where biorobots like Pleurobot and mathematical models
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160880
3736
C'est là que les robots comme Pleurobots et les modèles mathématiques
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can really help.
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164640
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peuvent réellement aider.
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So what's biorobotics?
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167480
1256
Donc qu'est-ce que la biorobotique ?
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Biorobotics is a very active field of research in robotics
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168760
2736
C'est un domaine très dynamique de recherche en robotique
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where people want to take inspiration from animals
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2456
dans lequel les gens veulent s'inspirer des animaux
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to make robots to go outdoors,
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174000
2456
pour construire des robots de tous les jours
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like service robots or search and rescue robots
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176480
2656
comme des robots d'assistance ou de sauvetage,
02:59
or field robots.
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179160
1200
ou des robots de terrain.
03:00
And the big goal here is to take inspiration from animals
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180880
2696
L'objectif est de s'inspirer des animaux
pour concevoir des robots capables de supporter un terrain compliqué
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to make robots that can handle complex terrain --
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183600
2336
03:05
stairs, mountains, forests,
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185960
1616
escalier, montagne, forêt, endroits où les robots ont encore des difficultés
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places where robots still have difficulties
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187600
2016
03:09
and where animals can do a much better job.
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189640
2056
et où les animaux se débrouille mieux.
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The robot can be a wonderful scientific tool as well.
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191720
2496
Le robot peut être un outil scientifique fantastique.
03:14
There are some very nice projects where robots are used,
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194240
2620
Il existe des projets
dans lesquels on utilise les robots comme outils scientifiques
03:16
like a scientific tool for neuroscience, for biomechanics or for hydrodynamics.
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196884
3972
en neurosciences, en biomécaniques ou en hydrodynamique.
03:20
And this is exactly the purpose of Pleurobot.
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200880
2120
C'est l'objectif de Pleurobot.
03:23
So what we do in my lab is to collaborate with neurobiologists
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203600
2936
Dans mon laboratoire, nous collaborons avec des neurobiologistes
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like Jean-Marie Cabelguen, a neurobiologist in Bordeaux in France,
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206560
3216
comme Jean-Marie Cabelguen, un neurobiologiste de Bordeaux,
03:29
and we want to make spinal cord models and validate them on robots.
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209800
4040
et nous voulons créer des modèles de moelle épinière
et les valider sur des robots. Ici, nous voulons commencer simple.
03:34
And here we want to start simple.
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214480
1616
Donc au début, on commence avec des animaux simples
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So it's good to start with simple animals
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216120
1976
comme les lamproies, des poissons très primitifs,
03:38
like lampreys, which are very primitive fish,
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218120
2256
03:40
and then gradually go toward more complex locomotion,
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220400
2496
et, graduellement, on passe à une locomotion plus complexe,
03:42
like in salamanders,
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222920
1256
comme chez les salamandres, les chats, les humains, et les mammifères.
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but also in cats and in humans,
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224200
1496
03:45
in mammals.
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225720
1200
03:47
And here, a robot becomes an interesting tool
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227880
2376
Un robot devient un outil intéressant
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to validate our models.
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230280
1936
pour valider nos modèles.
03:52
And in fact, for me, Pleurobot is a kind of dream becoming true.
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232240
3016
Pour moi, Pleurobot est comme un rêve devenu réalité.
03:55
Like, more or less 20 years ago I was already working on a computer
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235280
3256
Il y a environ 20 ans, je travaillais déjà sur ordinateur
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making simulations of lamprey and salamander locomotion
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238560
2656
pour créer des simulations de locomotion de lamproie et salamandre
04:01
during my PhD.
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241240
1536
pour ma thèse.
04:02
But I always knew that my simulations were just approximations.
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242800
3376
Mais j'ai toujours su que mes simulations n'étaient que des approximations.
04:06
Like, simulating the physics in water or with mud or with complex ground,
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246200
3976
Simuler la physique de l'eau, de la vase ou de terrain complexe,
c'est très compliqué de simuler tout ça correctement sur ordinateur.
04:10
it's very hard to simulate that properly on a computer.
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250200
2656
04:12
Why not have a real robot and real physics?
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252880
2040
Pourquoi ne pas avoir un vrai robot et de vraies lois physiques ?
04:15
So among all these animals, one of my favorites is the salamander.
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255600
3136
Parmi tous ces animaux, l'un de mes favoris est la salamandre.
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You might ask why, and it's because as an amphibian,
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258760
3456
Si vous vous demandez pourquoi, c'est parce qu'en tant qu'amphibien,
04:22
it's a really key animal from an evolutionary point of view.
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262240
2856
c'est un animal clé d'un point de vue de l'évolution.
Il crée un lien parfait entre la nage
04:25
It makes a wonderful link between swimming,
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265120
2056
que vous pouvez retrouver chez les anguilles et poissons,
04:27
as you find it in eels or fish,
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267200
1896
04:29
and quadruped locomotion, as you see in mammals, in cats and humans.
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269120
4120
et la locomotion quadrupède,
comme chez les mammifères, les chats et les humains.
04:34
And in fact, the modern salamander
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274160
1656
En fait, la salamandre est très proche des premiers vertébrés terrestres,
04:35
is very close to the first terrestrial vertebrate,
98
275840
2376
elle est presque un fossile vivant qui nous donne accès à nos ancêtres,
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so it's almost a living fossil,
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278240
1536
04:39
which gives us access to our ancestor,
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279800
1936
04:41
the ancestor to all terrestrial tetrapods.
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281760
2920
l'ancêtre de tous les tétrapodes terrestres.
04:45
So the salamander swims
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285240
1376
La salamandre nage en faisant la nage de l'anguille,
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by doing what's called an anguilliform swimming gait,
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286640
2496
elle utilise une jolie vague d'activité musculaire depuis la tête jusqu'à la queue
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so they propagate a nice traveling wave of muscle activity from head to tail.
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289160
3640
04:53
And if you place the salamander on the ground,
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293440
2176
Si vous posez la salamandre sur le sol,
04:55
it switches to what's called a walking trot gait.
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295640
2336
elle change pour ce qu'on appelle le trot.
Dans ce cas, vous avez une activation périodique des membres,
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In this case, you have nice periodic activation of the limbs
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298000
2863
05:00
which are very nicely coordinated
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300887
1609
qui sont très bien coordonnés avec la vague d'ondulation du corps.
05:02
with this standing wave undulation of the body,
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302520
2656
05:05
and that's exactly the gait that you are seeing here on Pleurobot.
110
305200
3656
C'est exactement le déplacement que vous pouvez voir ici chez Pleurobot.
05:08
Now, one thing which is very surprising and fascinating in fact
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308880
2976
Une chose très surprenante et en fait fascinante,
05:11
is the fact that all this can be generated just by the spinal cord and the body.
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311880
4136
c'est que tout cela peut être généré juste par la moelle épinière et le corps.
Donc si vous prenez une salamandre décérébrée,
05:16
So if you take a decerebrated salamander --
113
316040
2000
ce n'est pas très joli, vous lui retirez la tête,
05:18
it's not so nice but you remove the head --
114
318064
2016
05:20
and if you electrically stimulate the spinal cord,
115
320104
2672
et que vous stimulez électriquement la moelle épinière,
05:22
at low level of stimulation this will induce a walking-like gait.
116
322800
3256
à un niveau faible de stimulation, cela induit un déplacement de marche.
05:26
If you stimulate a bit more, the gait accelerates.
117
326080
2456
Si vous stimulez un peu plus, le déplacement s'accélère.
05:28
And at some point, there's a threshold,
118
328560
1896
A un moment, vous atteignez un seuil
05:30
and automatically, the animal switches to swimming.
119
330480
2536
et l'animal passe automatiquement à la nage. C'est incroyable !
05:33
This is amazing.
120
333040
1376
05:34
Just changing the global drive,
121
334440
1496
En changeant seulement la stimulation,
05:35
as if you are pressing the gas pedal
122
335960
1736
comme si vous pressiez la pédale d'accélérateur
05:37
of descending modulation to your spinal cord,
123
337720
2136
de la modulation descendante de votre moelle épinière,
05:39
makes a complete switch between two very different gaits.
124
339880
3000
on crée un passage total entre 2 déplacements très différents.
05:44
And in fact, the same has been observed in cats.
125
344440
2576
La même chose est observée chez le chat
En stimulant la moelle épinière d'un chat,
05:47
If you stimulate the spinal cord of a cat,
126
347040
2016
vous pouvez passer de la marche, au trot et au gallop.
05:49
you can switch between walk, trot and gallop.
127
349080
2216
Ou chez les oiseaux, vous pouvez le faire passer de la marche
05:51
Or in birds, you can make a bird switch between walking,
128
351320
2736
avec un faible niveau de stimulation,
05:54
at a low level of stimulation,
129
354080
1456
05:55
and flapping its wings at high-level stimulation.
130
355560
2816
au battement d'ailes avec un haut niveau de stimulation.
05:58
And this really shows that the spinal cord
131
358400
2016
Cela montre réellement que la moelle épinière
06:00
is a very sophisticated locomotion controller.
132
360440
2416
est un contrôle de locomotion très sophistiqué.
06:02
So we studied salamander locomotion in more detail,
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362880
2456
Nous étudions la locomotion de la salamandre en détails
06:05
and we had in fact access to a very nice X-ray video machine
134
365360
3096
et avons accès à une machine d'enregistrement radiographique
06:08
from Professor Martin Fischer in Jena University in Germany.
135
368480
3576
du Professeur Martin Fischer à l'Université Jena en Allemagne.
Grâce à ça, vous avez une incroyable machine
06:12
And thanks to that, you really have an amazing machine
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372080
2576
06:14
to record all the bone motion in great detail.
137
374680
2456
pour enregistrer le mouvement avec beaucoup de détails.
06:17
That's what we did.
138
377160
1256
C'est ce que nous avons fait.
06:18
So we basically figured out which bones are important for us
139
378440
3176
Nous avons donc compris quels os étaient importants pour nous
06:21
and collected their motion in 3D.
140
381640
3016
et nous avons récupéré leur mouvement en 3D.
06:24
And what we did is collect a whole database of motions,
141
384680
2696
Nous avons créé une base de données de mouvements
sur la terre et dans l'eau,
06:27
both on ground and in water,
142
387400
1656
pour créer une base de données complètes des comportements moteurs
06:29
to really collect a whole database of motor behaviors
143
389080
2484
06:31
that a real animal can do.
144
391589
1244
qu'un vrai animal peut utiliser.
06:32
And then our job as roboticists was to replicate that in our robot.
145
392858
3150
Notre travail consiste à reproduire ça dans notre robot.
06:36
So we did a whole optimization process to find out the right structure,
146
396033
3383
On a utilisé un processus d'optimisation pour trouver
la bonne structure, où placer les moteurs, comment les connecter ensemble
06:39
where to place the motors, how to connect them together,
147
399440
2656
06:42
to be able to replay these motions as well as possible.
148
402120
2880
pour reproduire ces mouvements aussi bien que possible.
06:45
And this is how Pleurobot came to life.
149
405680
2360
Et c'est ainsi que Pleurobot est venu au monde.
06:49
So let's look at how close it is to the real animal.
150
409200
2416
Regardons à quel point il est proche du vrai animal.
06:52
So what you see here is almost a direct comparison
151
412960
2496
Ce que vous voyez ici est presque une comparaison directe
06:55
between the walking of the real animal and the Pleurobot.
152
415480
2696
entre la marche du vrai animal et celle de Pleurobot.
06:58
You can see that we have almost a one-to-one exact replay
153
418200
2736
Vous pouvez voir que nous avez presque une reproduction parfaite de la marche.
07:00
of the walking gait.
154
420960
1256
Si vous allez en arrière lentement, vous pouvez le voir encore mieux.
07:02
If you go backwards and slowly, you see it even better.
155
422240
2600
07:07
But even better, we can do swimming.
156
427520
2376
Mais encore mieux, on peut reproduire la nage.
07:09
So for that we have a dry suit that we put all over the robot --
157
429920
3016
Pour ça, on a une combinaison étanche que l'on met au robot
07:12
(Laughter)
158
432960
1096
(Rires)
07:14
and then we can go in water and start replaying the swimming gaits.
159
434080
3176
ensuite on peut aller dans l'eau et commencer à reproduire la nage.
07:17
And here, we were very happy, because this is difficult to do.
160
437280
3336
Nous étions extrêmement contents car c'était difficile.
07:20
The physics of interaction are complex.
161
440640
2216
La physique d'interaction est compliquée.
07:22
Our robot is much bigger than a small animal,
162
442880
2416
Notre robot est beaucoup plus grand qu'un petit animal
07:25
so we had to do what's called dynamic scaling of the frequencies
163
445320
3056
donc nous avons du faire un redimensionnement dynamique
pour garantir les mêmes interactions physiques.
07:28
to make sure we had the same interaction physics.
164
448400
2336
07:30
But you see at the end, we have a very close match,
165
450760
2416
Mais à la fin, nous avons une association très proche,
07:33
and we were very, very happy with this.
166
453200
1880
et nous en sommes extrêmement contents.
07:35
So let's go to the spinal cord.
167
455480
2216
Regardons maintenant la moelle épinière.
07:37
So here what we did with Jean-Marie Cabelguen
168
457720
2296
Ce que nous avons fait avec Jean-Marie Cabelguen,
c'est modéliser les circuits de la moelle épinière.
07:40
is model the spinal cord circuits.
169
460040
2240
Ce qui est intéressant, c'est que la salamandre
07:43
And what's interesting is that the salamander
170
463040
2136
07:45
has kept a very primitive circuit,
171
465200
1620
a gardé un circuit très primitif, très similaire de celui de la lamproie,
07:46
which is very similar to the one we find in the lamprey,
172
466844
2652
ce poisson primitif qui ressemble à une anguille
07:49
this primitive eel-like fish,
173
469520
1976
Il semble que durant son évolution, de nouveaux oscillateurs neuronaux
07:51
and it looks like during evolution,
174
471520
1736
07:53
new neural oscillators have been added to control the limbs,
175
473280
2936
ont été ajoutés pour contrôler les membres pour produire la locomotion des jambes.
07:56
to do the leg locomotion.
176
476240
1416
07:57
And we know where these neural oscillators are
177
477680
2176
Nous savons où ceux-ci se situent,
07:59
but what we did was to make a mathematical model
178
479880
2256
mais nous avons créé un modèle mathématique
pour voir comment ils devraient être couplés
08:02
to see how they should be coupled
179
482160
1616
08:03
to allow this transition between the two very different gaits.
180
483800
2936
pour permettre la transition entre 2 déplacements très différents.
08:06
And we tested that on board of a robot.
181
486760
2560
Nous avons testé cela sur un robot. Voilà ce que ça donne.
08:09
And this is how it looks.
182
489680
1200
08:18
So what you see here is a previous version of Pleurobot
183
498920
3016
Ce que vous voyez ici est une version antérieure de Pleurobot
08:21
that's completely controlled by our spinal cord model
184
501960
3096
qui est entièrement contrôlée par notre modèle de moelle épinière
08:25
programmed on board of the robot.
185
505080
1600
programmé sur le robot.
08:27
And the only thing we do
186
507280
1216
Et la seule chose que nous faisons est d'envoyer au robot via une télécommande
08:28
is send to the robot through a remote control
187
508520
2176
08:30
the two descending signals it normally should receive
188
510720
2496
les 2 signaux descendants qu'il devrait normalement recevoir
08:33
from the upper part of the brain.
189
513240
1600
de la part supérieure du cerveau.
08:35
And what's interesting is, by playing with these signals,
190
515480
2696
Ce qui est intéressant c'est qu'en jouant avec ces signaux
08:38
we can completely control speed, heading and type of gait.
191
518200
2800
on peut contrôler vitesse, direction et type de déplacements.
08:41
For instance,
192
521600
1216
Par exemple, quand nous stimulons à faible niveau, nous avons de la marche,
08:42
when we stimulate at a low level, we have the walking gait,
193
522840
3576
et à un certain point, si nous stimulons plus,
08:46
and at some point, if we stimulate a lot,
194
526440
1976
08:48
very rapidly it switches to the swimming gait.
195
528440
2160
très rapidement on passe à la nage.
08:51
And finally, we can also do turning very nicely
196
531480
2216
Et finalement, on peut faire des virages
08:53
by just stimulating more one side of the spinal cord than the other.
197
533720
3520
en stimulant un peu plus un côté de la moelle épinière que l'autre.
08:58
And I think it's really beautiful
198
538200
1616
Je pense que c'est magnifique
08:59
how nature has distributed control
199
539840
2256
comment la nature a distribué le contrôle
pour donner beaucoup de responsabilités à la moelle épinière
09:02
to really give a lot of responsibility to the spinal cord
200
542120
2856
afin que la partie haute du cerveau n'ait pas besoin de gérer chaque muscle.
09:05
so that the upper part of the brain doesn't need to worry about every muscle.
201
545000
3656
09:08
It just has to worry about this high-level modulation,
202
548680
2536
Elle a juste à penser à la modulation à un niveau global
09:11
and it's really the job of the spinal cord to coordinate all the muscles.
203
551240
3576
et c'est réellement à la moelle épinière de coordonner tous les muscles.
09:14
So now let's go to cat locomotion and the importance of biomechanics.
204
554840
3520
Maintenant passons à la locomotion du chat et à l'importance de la biomécanique.
09:19
So this is another project
205
559080
1256
Ceci est un autre projet
09:20
where we studied cat biomechanics,
206
560360
2416
pour lequel nous étudions les biomécaniques du chat.
09:22
and we wanted to see how much the morphology helps locomotion.
207
562800
3896
Nous voulions voir combien la morphologie aide la locomotion.
09:26
And we found three important criteria in the properties,
208
566720
3616
Et nous avons trouvé 3 propriétés ou critères importants des jambes.
09:30
basically, of the limbs.
209
570360
1320
09:32
The first one is that a cat limb
210
572320
1976
Le premier est que la jambe du chat
09:34
more or less looks like a pantograph-like structure.
211
574320
2696
ressemble plus ou moins à un structure du style pantographe.
Un pantographe est une structure mécanique
09:37
So a pantograph is a mechanical structure
212
577040
2216
09:39
which keeps the upper segment and the lower segments always parallel.
213
579280
3400
qui garde les segments supérieur et inférieur toujours parallèles.
09:43
So a simple geometrical system that kind of coordinates a bit
214
583600
3096
Donc un simple système géométrique qui coordonne un peu
09:46
the internal movement of the segments.
215
586720
1816
le mouvement interne des segments.
09:48
A second property of cat limbs is that they are very lightweight.
216
588560
3056
Une deuxième propriété des membres du chat est sa légèreté.
09:51
Most of the muscles are in the trunk,
217
591640
1856
La plupart des muscles sont dans le tronc, ce qui est une bonne idée car,
09:53
which is a good idea, because then the limbs have low inertia
218
593520
2896
les membres ont alors une faible inertie, et peuvent bouger très rapidement.
09:56
and can be moved very rapidly.
219
596440
1776
09:58
The last final important property is this very elastic behavior of the cat limb,
220
598240
3816
La dernière propriété importante est ce comportement très élastique du membre
10:02
so to handle impacts and forces.
221
602080
2656
afin de pouvoir supporter les impacts et forces.
10:04
And this is how we designed Cheetah-Cub.
222
604760
2336
Et c'est comme cela que nous avons conçu Cheetah-Cub.
10:07
So let's invite Cheetah-Cub onstage.
223
607120
2200
Invitons maintenant Cheetah-Cub sur scène.
10:14
So this is Peter Eckert, who does his PhD on this robot,
224
614160
3656
Voici Peter Eckert qui fait sa thèse sur ce robot.
10:17
and as you see, it's a cute little robot.
225
617840
2056
Ce robot est très mignon. Il ressemble un peu à un jouet
10:19
It looks a bit like a toy,
226
619920
1256
mais il est utilisé comme outil scientifique
10:21
but it was really used as a scientific tool
227
621200
2056
10:23
to investigate these properties of the legs of the cat.
228
623280
3296
pour comprendre les propriétés de la jambe des chats.
10:26
So you see, it's very compliant, very lightweight,
229
626600
2616
Vous pouvez voir que c'est très similaire, très léger,
10:29
and also very elastic,
230
629240
1256
et aussi très élastique.
10:30
so you can easily press it down and it will not break.
231
630520
2776
Donc vous pouvez facilement appuyer dessus et il ne cassera pas.
10:33
It will just jump, in fact.
232
633320
1456
En fait, il va juste sauter.
10:34
And this very elastic property is also very important.
233
634800
2880
Et cette propriété d'élasticité est très importante.
10:39
And you also see a bit these properties
234
639160
1896
Vous pouvez voir un peu des propriétés
10:41
of these three segments of the leg as pantograph.
235
641080
2400
de ces trois segments de la jambe en pantographe.
10:44
Now, what's interesting is that this quite dynamic gait
236
644280
2776
Ce déplacement plutôt dynamique
10:47
is obtained purely in open loop,
237
647080
1896
est obtenu purement en boucle ouverte,
10:49
meaning no sensors, no complex feedback loops.
238
649000
3136
ce qui veut dire pas de capteurs, pas de boucles de capteurs complexes.
10:52
And that's interesting, because it means
239
652160
2416
C'est intéressant parce que cela veut dire
10:54
that just the mechanics already stabilized this quite rapid gait,
240
654600
4016
que la mécanique stabilise déjà ce déplacement plutôt rapide
10:58
and that really good mechanics already basically simplify locomotion.
241
658640
4176
et que les bonnes mécaniques simplifient déjà la locomotion.
11:02
To the extent that we can even disturb a bit locomotion,
242
662840
3296
A tel point que l'on peut perturber un peu la locomotion,
comme vous le verrez dans la prochaine video,
11:06
as you will see in the next video,
243
666160
1656
11:07
where we can for instance do some exercise where we have the robot go down a step,
244
667840
3896
où par exemple on fait des exercices, où le robot descend une marche,
11:11
and the robot will not fall over,
245
671760
1616
et le robot ne va pas tomber, ce qui nous a surpris.
11:13
which was a surprise for us.
246
673400
1576
11:15
This is a small perturbation.
247
675000
1416
Voici une petite perturbation.
11:16
I was expecting the robot to immediately fall over,
248
676440
2416
Je m'attendais à ce que le robot tombe immédiatement,
11:18
because there are no sensors, no fast feedback loop.
249
678880
2436
car il n'y a pas de capteurs, ni de boucle de retour rapide.
11:21
But no, just the mechanics stabilized the gait,
250
681340
2196
Mais non, la mécanique stabilise le déplacement
11:23
and the robot doesn't fall over.
251
683560
1576
et le robot ne tombe pas.
11:25
Obviously, if you make the step bigger, and if you have obstacles,
252
685160
3136
Si la marche est plus haute, et qu'il y a des obstacles,
11:28
you need the full control loops and reflexes and everything.
253
688320
3656
vous avez besoin des boucles de capteurs et réflexes et tout.
11:32
But what's important here is that just for small perturbation,
254
692000
2936
L'important, c'est que pour une petite perturbation
11:34
the mechanics are right.
255
694960
1496
les mécaniques suffisent.
11:36
And I think this is a very important message
256
696480
2096
Je pense que c'est un message très important
11:38
from biomechanics and robotics to neuroscience,
257
698600
2191
de la biomécanique et robotique à la neuroscience,
11:40
saying don't underestimate to what extent the body already helps locomotion.
258
700815
4680
de dire: « Ne sous-estime pas à quel point le corps aide déjà à la locomotion ».
11:47
Now, how does this relate to human locomotion?
259
707440
2160
Maintenant, quel est le lien avec la locomotion humaine ?
11:49
Clearly, human locomotion is more complex than cat and salamander locomotion,
260
709960
3640
Clairement, la locomotion humaine est plus compliquée
que celles du chat et de la salamandre.
11:54
but at the same time, the nervous system of humans is very similar
261
714360
3136
Mais en même temps, le système nerveux des humains est très similaire
11:57
to that of other vertebrates.
262
717520
1576
de celui des autres vertébrés.
11:59
And especially the spinal cord
263
719120
1456
Tout particulièrement, la moelle épinière est aussi
12:00
is also the key controller for locomotion in humans.
264
720600
2640
le contrôle-clé de la locomotion chez les humains.
12:03
That's why, if there's a lesion of the spinal cord,
265
723760
2416
C'est pourquoi, une lésion de la moelle épinière a des effets dramatiques.
12:06
this has dramatic effects.
266
726200
1496
12:07
The person can become paraplegic or tetraplegic.
267
727720
2776
La personne peut devenir paraplégique ou tétraplégique.
12:10
This is because the brain loses this communication
268
730520
2376
Tout ça parce que le cerveau perd la communication avec la moelle épinière.
12:12
with the spinal cord.
269
732920
1256
12:14
Especially, it loses this descending modulation
270
734200
2216
Il perd la modulation descendante
12:16
to initiate and modulate locomotion.
271
736440
1920
pour initier et moduler la locomotion.
12:19
So a big goal of neuroprosthetics
272
739640
1696
Donc un objectif important de la neuroprosthétique
12:21
is to be able to reactivate that communication
273
741360
2376
est de pouvoir réactiver la communication
12:23
using electrical or chemical stimulations.
274
743760
2440
en utilisant des stimulations électriques et chimiques.
12:26
And there are several teams in the world that do exactly that,
275
746840
2936
Plusieurs équipes à travers le monde recherchent exactement ça,
12:29
especially at EPFL.
276
749800
1216
et particulièrement à EPFL,
12:31
My colleagues Grégoire Courtine and Silvestro Micera,
277
751040
2496
mes collègues Grégoire Courtine et Silvestro Micera,
12:33
with whom I collaborate.
278
753560
1240
avec qui je travaille.
12:35
But to do this properly, it's very important to understand
279
755960
3096
Mais pour faire cela correctement, il est important de comprendre
comment la moelle épinière fonctionne,
12:39
how the spinal cord works,
280
759080
1736
12:40
how it interacts with the body,
281
760840
1696
comment elle interagit avec le corps,
12:42
and how the brain communicates with the spinal cord.
282
762560
2480
et comment le cerveau communique avec la moelle épinière.
12:45
This is where the robots and models that I've presented today
283
765800
2896
C'est là que les robots et modèles que je vous ai présentés aujourd'hui
12:48
will hopefully play a key role
284
768720
1896
vont, avec un peu de chance, jouer un rôle-clé
12:50
towards these very important goals.
285
770640
2656
pour atteindre ces objectifs si importants.
12:53
Thank you.
286
773320
1216
Merci
12:54
(Applause)
287
774560
4560
(Applaudissement)
Bruno Giussani: Auke, j'ai vu dans ton laboratoire d'autres robots
13:04
Bruno Giussani: Auke, I've seen in your lab other robots
288
784100
2636
13:06
that do things like swim in pollution
289
786760
2456
qui font des choses comme nager dans la pollution,
13:09
and measure the pollution while they swim.
290
789240
2456
et mesurer la pollution en nageant.
13:11
But for this one,
291
791720
1216
Mais pour celui-ci,
13:12
you mentioned in your talk, like a side project,
292
792960
3480
tu as mentionné dans ton discours un projet secondaire,
13:17
search and rescue,
293
797640
1216
le sauvetage,
13:18
and it does have a camera on its nose.
294
798880
2176
et il a une caméra sur le museau.
13:21
Auke Ijspeert: Absolutely. So the robot --
295
801080
2496
Auke Ijspeert: Absolument.
Nous avons plusieurs projects secondaires
13:23
We have some spin-off projects
296
803600
1429
dans lesquels nous aimerions utiliser les robots pour l'aide au sauvetage,
13:25
where we would like to use the robots to do search and rescue inspection,
297
805053
3443
13:28
so this robot is now seeing you.
298
808520
1576
donc ce robot est en train de te voir.
13:30
And the big dream is to, if you have a difficult situation
299
810120
3176
Le rêve ultime c'est que, si on a une situation difficile
13:33
like a collapsed building or a building that is flooded,
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comme un immeuble effondré or innondé, et qu'il est très dangereux d'envoyer
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and this is very dangerous for a rescue team or even rescue dogs,
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une équipe de sauvetage ou même des chiens de sauvetage,
pourquoi ne pas envoyer un robot qui peut ramper, nager, marcher,
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why not send in a robot that can crawl around, swim, walk,
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équipé d'une caméra pour inspecter, identifier des survivants,
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with a camera onboard to do inspection and identify survivors
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and possibly create a communication link with the survivor.
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et potentiellement créer un moyen de communication.
BG: En supposant que les survivants ne soient pas effrayés par ça.
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BG: Of course, assuming the survivors don't get scared by the shape of this.
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13:52
AI: Yeah, we should probably change the appearance quite a bit,
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AI: Oui, nous devrions probablement changer un peu son apparence
car pour l'instant, un survivant pourrait avoir une crise cardiaque
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because here I guess a survivor might die of a heart attack
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just of being worried that this would feed on you.
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juste en se demandant si ce truc veut le manger.
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But by changing the appearance and it making it more robust,
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Mais en changeant son apparence et en le rendant plus robuste,
14:04
I'm sure we can make a good tool out of it.
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844440
2056
je suis sur que l'on peut en faire un bon outils.
14:06
BG: Thank you very much. Thank you and your team.
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2286
BG: Merci à toi et ton équipe
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