Artificial Skin? We Made It — Here's Why | Anna Maria Coclite | TED

Traducteur: Elisabeth Buffard Relecteur: Claire Ghyselen

This is a piece of skin.

Voici un morceau de peau.

Of artificial skin.

De peau artificielle.

And now, OK, I’m just going to paste it on this hand,

Et maintenant, je vais le coller sur cette main,

and I'll greet you all.

et je vous saluerai tous.

(Laughter)

(Rires)

I will show you how it works.

Je vais vous montrer comment ça marche.

So please have a look at what happens on the table,

S’il vous plaît, regardez ce qu’il se passe sur la table,

where there is one piece of this artificial skin,

où se trouve un morceau de cette peau artificielle,

and also what happens on the screen of the laptop

et aussi ce qu’il se passe sur l’écran de l’ordinateur portable

that you see in the video that is about to start.

que vous voyez dans la vidéo qui va commencer.

So this is me.

Là, c’est moi.

I'm first breathing on the skin.

Je respire d'abord sur la peau.

And you see now that this line that first was flat

Et vous voyez maintenant que cette ligne, plate au départ,

now shows a bump.

montre maintenant une bosse.

And now I'm touching it with my finger.

Et maintenant, je la touche avec mon doigt.

And again, another bump.

Et là encore, une autre bosse.

I am touching it one more time with the back of a feather.

Je la touche une fois de plus avec le dos d’une plume.

And now tinier bumps are coming.

Et maintenant, de plus petites bosses apparaissent.

And again. Now even smaller bumps are coming.

Et encore. Maintenant, des bosses encore plus petites se profilent.

But what is this line?

Mais quelle est cette ligne ?

This, what we are looking at, is electrical current,

Ce que nous voyons, c’est le courant électrique,

which first is constant.

qui est d'abord constant.

And then when we touch the skin or breathe on it

Et puis lorsque nous touchons la peau, que nous respirons dessus

or touch it with a very light feather,

ou que nous la touchons avec une plume très légère,

it shows a signal.

cela émet un signal.

So this bump that you see is a signal in the electrical current.

Cette bosse que vous voyez est donc un signal dans le courant électrique.

And this is actually exactly how our skin also works.

Et c’est exactement ainsi que fonctionne également notre peau.

So we have receptors in the skin

Nous avons donc des récepteurs dans la peau

which sense what is happening on the skin.

qui détectent ce qu’il se passe sur elle.

And then they produce an electrical signal which travels through the nerves

Ensuite, ils produisent un signal électrique qui traverse les nerfs

and arrives at our brain where it is recognized.

et arrive à notre cerveau où il est reconnu.

I am a chemist by education,

Je suis chimiste de formation

and I worked in the field of material science,

et j’ai travaillé dans le domaine de la science des matériaux,

which is a very interdisciplinary field,

qui est un domaine très interdisciplinaire,

since almost 20 years now.

depuis près de 20 ans.

First, as a PhD student in Italy, in Bari,

D’abord en tant que doctorante en Italie, à Bari,

and then at MIT as a postdoc,

puis au MIT en tant que post-doctorante,

and now I am group leader in Graz.

et maintenant je suis chef de groupe à Graz.

And it is almost six years that we are working on artificial skins.

Nous travaillons depuis presque six ans sur des peaux artificielles.

Almost 12 students, between master and doctoral students,

Près de 12 étudiants, entre étudiants en master et en doctorat,

have worked on these devices,

ont travaillé sur ces instruments,

trying to study how the materials work,

en essayant d’étudier le fonctionnement des matériaux,

how they work together

comment ils fonctionnent ensemble

and how to build this device.

et comment construire cet instrument.

And after this, we have for the first time produced an artificial skin

Et après ça, nous avons produit pour la première fois

une peau artificielle capable de répondre simultanément à trois stimuli.

that can respond at the same time to three stimuli.

Touch, so force,

Au toucher, donc à la force,

temperature and humidity.

à la température et à l’humidité.

And it can do this also at an unprecedented resolution.

Et elle peut également le faire avec une résolution sans précédent.

So it's a very tiny device.

Il s'agit donc d'un tout petit appareil.

You will see how it is done.

Vous allez voir comment ça marche.

And so this means that it can sense objects

Ça signifie aussi qu’il peut détecter des objets

that are actually smaller than the objects that can be sensed with our skin.

qui sont en fait plus petits que ceux qui peuvent être détectés avec notre peau.

Our skin has a resolution of one millimeter square.

Notre peau a une résolution d’un millimètre carré.

This skin has a resolution of 0.25 millimeter square.

Cette peau a une résolution de 0,25 millimètre carré.

So I promised I would give you some technical details.

J’ai promis de vous donner quelques détails techniques.

I know you are really looking forward to them.

Je sais que vous les attendez avec impatience.

(Laughter)

(Rires)

The main component of this material, of this skin,

Le composant principal de ce matériau, de cette peau,

is what is called the stimuli-responsive material.

est ce qu'on appelle le matériau sensible aux stimuli.

So what does it mean that it is stimuli-responsive?

Alors, que signifie qu’il est sensible aux stimuli ?

It means that at the beginning it is small.

Ça signifie qu’au début, c’est petit.

And when we have either humidity or light or pH or temperature changes,

Et lorsque l'humidité, la lumière, le pH ou la température changent,

this material changes in its shape, and it becomes bigger.

ce matériau change de forme et grossit.

It can arrive to even doubling or tripling its thickness,

Il peut même arriver à doubler ou à tripler son épaisseur,

its original thickness.

son épaisseur d'origine.

And this is an amazing property,

C'est une propriété incroyable,

but it happens at a very, very microscopic scale

mais elle se produit à une échelle très, très microscopique

because we produce these materials as thin films,

parce que nous produisons ces matériaux sous forme de films minces,

so sometimes even one million times smaller than a millimeter.

parfois même un million de fois plus petits qu’un millimètre.

So the problem was, OK,

Le problème était donc

how do we translate this very big change in thickness

comment traduire ce très grand changement d’épaisseur

into something measurable?

en quelque chose de mesurable ?

And we thought, OK, let's combine it with a piezoelectric material.

Et on a pensé à le combiner avec un matériau piézoélectrique.

Now maybe this word sounds a bit complex.

Ce mot semble peut-être un peu complexe.

Sounds like something you have never seen in your life,

Ça ressemble à quelque chose que vous n’avez jamais vu,

never heard before,

jamais entendu auparavant,

but it's not really true.

mais ce n’est pas tout à fait vrai.

You have been in contact with this material many times.

Vous avez été en contact avec ce matériau maintes fois.

I am in contact with it right now.

Je suis en contact avec elle en ce moment.

It's in microphones, for example.

C'est dans les micros, par exemple.

So it's the material that when there is a movement,

C'est donc le matériau qui, lorsqu'il y a un mouvement,

produces electricity.

produit de l'électricité.

And so in microphones there are membranes

Ainsi, dans les microphones, il y a des membranes

that when they move, produce electricity.

qui, lorsqu’elles bougent, produisent de l’électricité.

It's also the material that is in these funny greeting cards

C’est aussi ce matériau dans ces cartes de vœux amusantes

that when you open, they make this music.

qui jouent de la musique quand on les ouvre.

The music is also made with the piezo material.

La musique est également produite avec le piézo matériau.

So there is an electrical circuit into the card and when you open it,

Il y a donc un circuit électrique dans la carte et quand vous l’ouvrez,

it moves a membrane

il fait bouger une membrane

and the membrane makes the music.

qui produit de la musique.

And it's also the material that is included in the arm wristbands,

Et c’est aussi le matériau qui est inclus dans les brassards

those that measure the heartbeat.

qui mesurent le rythme cardiaque.

OK. So we combined these two materials

Nous avons donc combiné ces deux matériaux

in these cylinders that you see in the picture.

dans ces cylindres que vous voyez sur la photo.

So in the middle we have that material I showed you before,

Au milieu, on a le matériau que je vous ai montré tout à l’heure,

the stimuli-responsive material,

le matériau qui réagit aux stimuli,

the material that changes its thickness

le matériau qui change d'épaisseur

and gets bigger.

et grossit.

And on the outer shell we have the piezoelectric material,

Et sur la coque extérieure, nous avons le matériau piézoélectrique,

the material that when the inside gets bigger,

le matériau qui, lorsque l’intérieur s’agrandit,

the outside produces the electricity.

produit de l’électricité à l’extérieur.

And this is how it is done. Easy-peasy.

Et voici comment on procède. Super facile.

(Laughter)

(Rires)

Then these type of cylinders are very tiny,

Ces cylindres sont alors très petits,

and we have several of them in this device

et on en a plusieurs dans cet instrument

so that we can sense with very high resolution

ce qui nous permet de détecter avec une très haute résolution

the three different types of stimuli I was telling you before.

les trois types de stimuli dont je vous ai parlé tout à l’heure.

And a bit more of technical details.

Et un peu plus de détails techniques.

I know they are exciting, right?

Je sais qu’ils sont passionnants, pas vrai ?

So how do we do these cylinders?

Alors, comment fabriquons-nous ces cylindres ?

We do them using a template,

Nous les faisons à l'aide d'un modèle,

the one that you see in the picture on the top.

celui que vous voyez sur l’image en haut.

This is a template with a lot of wells, so a lot of holes.

C’est un modèle avec beaucoup de puits, donc beaucoup de trous.

And then we refill the holes.

Et puis on comble les trous.

First we fill them up with the piezoelectric material,

Nous les remplissons d'abord avec le matériau piézoélectrique,

which is represented in yellow in the bottom figure,

qui est représenté en jaune dans la figure du bas,

and then we fill it up with the stimuli-responsive material

puis nous le remplissons avec le matériau sensible aux stimuli,

that is the light blue in the bottom figure.

qui est le bleu clair sur la figure du bas.

But to do this we cannot use liquids,

Mais pour ce faire, nous ne pouvons pas utiliser de liquides,

because as you know,

car comme vous le savez,

liquids would fill the wells from the bottom up.

les liquides rempliraient les puits de bas en haut.

And instead we want to cover also the lateral walls.

Et au lieu de ça, nous voulons couvrir également les parois latérales.

And so we do this using vapor deposition.

Nous le faisons donc en utilisant le dépôt en phase vapeur.

So the whole process of production of these things

L’ensemble du processus de production de ces objets

happens in vacuum chambers

se déroule donc dans des chambres à vide

like the one that you can see in the picture.

comme celle que vous voyez sur la photo.

Vous vous demandez peut-être,

And you may be wondering,

OK, why working on this topic? Why working on artificial skin?

Pourquoi travailler sur ce sujet ?

Pourquoi travailler sur une peau artificielle ?

So from a material scientist point of view,

Du point de vue de la science des matériaux,

the skin is really a complex ensemble of materials and functions.

la peau est en réalité un ensemble complexe de matériaux et de fonctions.

Skin is useful for protection, secretion,

La peau est utile pour la protection, la sécrétion,

adsorption, heat regulation and sensing.

l’adsorption, la régulation de la chaleur et la détection.

And so being able to just reproduce artificially all these properties --

Pouvoir reproduire artificiellement toutes ces propriétés,

or actually, for the moment, only the sensation --

ou en fait, pour le moment, uniquement la sensation,

looked like a challenge.

semblait être un défi.

And so I was happy to embrace it.

J'ai donc été heureuse de l'accepter.

OK, now I'm done with the technical details.

Maintenant j’en ai terminé avec les détails techniques.

Now I know you are all wondering,

Je sais que vous vous demandez tous :

OK, you have done these artificial skins.

« Vous avez créé ces peaux artificielles, mais pourquoi ? »

But why?

(Laughter)

(Rires)

Je vais vous montrer quelques domaines d’application,

I will show you some fields of application,

ending with the one that I think could be the closest.

en terminant par celui qui, selon moi pourrait être le plus proche.

So we have also seen

Nous avons donc également vu

how there are many victims of burns.

le nombre de victimes de brûlures.

These burns can be so huge

Ces brûlures peuvent être si importantes

that they even take away the receptors in the skin.

qu’elles détruisent même les récepteurs de la peau.

And so people would then lose the sensation

Ainsi, les gens perdaient la sensation de cette brûlure.

where there was this burn.

Now imagine a future where actually victims of burns

Imaginez maintenant un futur où les victimes de brûlures

could, thanks to our technologies, regain the sensation.

pourraient, grâce à nos technologies, retrouver leurs sensations.

216 million users of smartwatches in 2022.

216 millions d’utilisateurs de montres connectées en 2022.

Should I ask how many of you have a smartwatch now?

Faut-il demander combien ici possèdent une montre connectée ?

Wearing a smartwatch?

Vous portez une montre connectée ?

Yeah, so imagine you are, for example, running on a hot day,

Oui, imaginez, par exemple, que vous courez par une chaude journée

and your smartwatch could measure, for example,

et que votre montre connectée peut mesurer, par exemple,

the level of hydration of your skin

le niveau d'hydratation de votre peau

and warn you maybe if you are reaching the limit of the hydration.

et peut-être vous avertir si vous atteignez la limite d’hydratation.

Another interesting field of application would be robotics.

Un autre domaine d'application intéressant serait la robotique.

Nowadays, humanoid robots are used in many fields,

De nos jours, les robots humanoïdes sont utilisés dans de nombreux domaines,

for example in medicine

par exemple en médecine

but also in household.

mais aussi dans les foyers.

And these robots are exposed to several stimuli,

Et ces robots sont exposés à plusieurs stimuli,

several interactions with the environment and with the humans,

à plusieurs interactions avec l’environnement et avec les humains,

and sometimes they have too many inputs at the same time.

et parfois ils reçoivent trop d’informations en même temps.

And this is the reason number one for robot failure.

Et c'est la principale raison de l'échec du robot.

So imagine a future where actually a robot could be a bit more sensitive,

Imaginez donc un futur où un robot pourrait être un peu plus sensible,

a bit smarter.

un peu plus intelligent.

This would lead also to a higher safety of this technology.

Ça permettrait également d’accroître la sécurité de cette technologie.

And finally, unfortunately,

Enfin, malheureusement,

a very highly cited paper projects

un article très cité prévoit une augmentation

the number of people in need of a prosthesis on the rise,

du nombre de personnes nécessitant une prothèse,

from 1.6 million in 2005

passant de 1,6 million en 2005

to 3.6 million 2015.

à 3,6 millions en 2015.

So a lot of people are born without limbs,

Ainsi, beaucoup de personnes naissent sans membres

and some people lose them during their life

et certaines personnes les perdent au cours de leur vie

due to, for example, vascular diseases.

à cause, par exemple, de maladies vasculaires.

This is so common that you may even know somebody

C'est si courant que vous connaissez peut-être quelqu'un

who actually is in a need of prosthesis.

qui a réellement besoin d'une prothèse.

Now imagine we could coat the prosthesis with this artificial skin

Imaginez maintenant qu’on puisse recouvrir la prothèse de cette peau artificielle

and give this type of people the sensation back.

et redonner cette sensation à ce type de personnes.

With almost a decade of working in this field,

Avec près d’une décennie de travail dans ce domaine, j’ai bon espoir

I'm hopeful that technologies like this could help in the future

que de telles technologies puissent aider à l’avenir

not only regain, but also maybe augment capabilities.

non seulement à retrouver, mais peut-être aussi à augmenter les capacités.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)