Robert Full: Secrets of movement, from geckos and roaches

34,610 views ・ 2007-12-04

TED


A videó lejátszásához kattintson duplán az alábbi angol feliratokra.

Fordító: Péter Pallós Lektor: Reka Lorinczy
00:12
I want you to imagine that you're a student in my lab.
0
12160
5000
Képzeljék el magukat diákként a laboromban!
00:17
What I want you to do is to create a biologically inspired design.
1
17160
4000
Szeretném, ha biológia ihlette tervet hoznának létre.
00:21
And so here's the challenge:
2
21160
2000
Íme, a feladat.
00:23
I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.
3
23160
6000
Segítsenek megalkotni egy teljesen 3D-s, dinamikus, paraméterezett kontaktmodellt.
00:29
The translation of that is, could you help me build a foot?
4
29160
4000
Lefordítva: építsünk együtt lábfejet!
00:33
And it is a true challenge, and I do want you to help me.
5
33160
2000
Ez valódi feladat, ezért segítsenek benne!
00:35
Of course, in the challenge there is a prize.
6
35160
2000
Természetes, hogy ezért díj is jár.
00:37
It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.
7
37160
7000
Nem TED-díj, de a laborom egyedi pólója.
00:44
So please send me your ideas about how to design a foot.
8
44160
6000
Kérek ötleteket, hogyan tervezzünk lábfejet?
00:50
Now if we want to design a foot, what do we have to do?
9
50160
4000
Ha meg akarjuk tervezni, mi kell hozzá?
00:54
We have to first know what a foot is.
10
54160
3000
Először: tudjuk meg, mi a lábfej.
00:57
If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg
11
57160
3000
A szótár szerint: "A láb bokán aluli része,
amely állás és járás közben érintkezik a talajjal."
01:00
that is in direct contact with the ground in standing or walking"
12
60160
2000
01:02
That's the traditional definition.
13
62160
1000
Ez az ismert meghatározás.
01:03
But if you wanted to really do research, what do you have to do?
14
63160
3000
De ha kutatni szeretnénk, mit kell tennünk?
01:06
You have to go to the literature and look up what's known about feet.
15
66160
3000
Utána kell nézni az irodalomban, mit tudunk róla.
01:09
So you go to the literature. (Laughter)
16
69160
2000
Nézzük meg az irodalmat! (Nevetés)
01:12
Maybe you're familiar with this literature.
17
72160
2000
Talán van, aki ismeri az irodalmat.
01:14
The problem is, there are many, many feet.
18
74160
3000
Az a bökkenő, hogy sokféle lábfej létezik.
01:17
How do you do this?
19
77160
1000
Mitévők legyünk?
01:18
You need to survey all feet and extract the principles of how they work.
20
78160
5000
Elemeznünk kell őket, és kideríteni működési elvüket.
01:23
And I want you to help me do that in this next clip.
21
83160
2000
Segítsenek ebben nekem a következő videónál!
01:25
As you see this clip, look for principles,
22
85160
3000
A videó nézésekor keressék az elveket,
és gondoljanak ki a lábfej működésének megértésére
01:28
and also think about experiments that you might design
23
88160
3000
01:31
in order to understand how a foot works.
24
91160
4000
szolgáló kísérletet!
01:44
See any common themes? Principles?
25
104160
2000
Látnak közös vonásokat, elveket?
01:46
What would you do?
26
106160
3000
Hogyan tovább?
Milyen kísérletet végezzünk?
01:59
What experiments would you run?
27
119160
2000
03:31
Wow. (Applause)
28
211160
6000
Hűha! (Taps)
03:37
Our research on the biomechanics of animal locomotion
29
217160
3000
Az állatok mozgásának biomechanikáját tanulmányozva
03:40
has allowed us to make a blueprint for a foot.
30
220160
2000
létrehozhatjuk a lábfej kinematikai modelljét.
03:42
It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at,
31
222160
6000
Bár a tervet a természet ihlette, de nem koppintottunk le egyetlen lábat sem,
03:48
but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.
32
228160
4000
hanem sok-sok láb titkát szintetizáltuk.
03:52
Now it turns out that animals can go anywhere.
33
232160
3000
Az állatok mindenhol mozognak.
03:55
They can locomote on substrates that vary as you saw --
34
235160
2000
Felületeken mozognak, amelyek a kontaktus erősségében,
03:57
in the probability of contact, the movement of that surface
35
237160
4000
a mozgás fajtájában,
a felülettel való érintkezésben különböznek.
04:01
and the type of footholds that are present.
36
241160
3000
04:04
If you want to study how a foot works,
37
244160
2000
Ha a láb működését akarjuk tanulmányozni,
04:06
we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.
38
246160
4000
utánoznunk kell a felületeket vagy az akadályokat.
04:10
When we did that, here's a new experiment that we did:
39
250160
5000
Új kísérletet végeztünk:
a réti zugpókot késztettük futásra olyan síkon,
04:15
we put an animal and had it run -- this grass spider --
40
255160
2000
04:17
on a surface with 99 percent of the contact area removed.
41
257160
3000
amelynek kontaktusfelületét 99%-ban eltávolítottuk.
04:20
But it didn't even slow down the animal.
42
260160
2000
Ám ez nem lassította le a pókot,
04:22
It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.
43
262160
3000
emberre átszámítva 500 km/óra sebességgel fut.
04:25
Now how could it do that? Well, look more carefully.
44
265160
3000
Hogy sikerül neki? Nézzük meg jobban!
04:28
When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.
45
268160
6000
50-szeres lassításban látható, hogy a láb a hálóra csapódik.
04:34
The leg is acting as a foot.
46
274160
2000
A lábszára lábfejként működik.
04:36
And in fact, the animal contacts other parts of its leg
47
276160
3000
A pók lábának más része gyakrabban érinti a felületet,
04:39
more frequently than the traditionally defined foot.
48
279160
3000
mint a közkeletű lábfej.
04:42
The foot is distributed along the whole leg.
49
282160
4000
A lábfej a láb egész felületén oszlik el.
04:46
You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,
50
286160
4000
Egy másik kísérletben
04:50
and you can remove its foot.
51
290160
2000
levághatjuk egy csótány lábfejét.
04:52
I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.
52
292160
4000
Elengedek a teremben egy pár csótányt, nézzék meg a lábukat.
04:56
Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.
53
296160
4000
Lábfej nélkül sem lassul le.
05:00
It can run the same speed without even that segment.
54
300160
3000
Nélküle is azonos sebességgel fut.
05:03
No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.
55
303160
3000
Nem okoz neki gondot, nyugi, kinő újra.
05:06
How do they do it?
56
306160
2000
Hogy csinálják?
05:08
Look carefully: this is slowed down 100 times,
57
308160
3000
100-szorosára lassított felvételen nézzük,
05:11
and watch what it's doing with the rest of its leg.
58
311160
3000
mit csinál lába többi részével!
05:14
It's acting, again, as a distributed foot --
59
314160
3000
Ez is úgy működik, mint egy elosztott lábfej,
05:17
very effective.
60
317160
2000
igen hatékonyan.
05:19
Now, the question we had is, how general is a distributed foot?
61
319160
5000
Mennyire általános az elosztott lábfej?
05:24
And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it.
62
324160
9000
A következő viselkedés megdöbbentő volt, amikor először láttuk.
05:33
Journalists, this is off the record; it's embargoed.
63
333160
5000
Újságírók! Hírzárlat!
05:38
Take a look at what that is!
64
338160
2000
Ezt nézzék!
05:40
That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.
65
340160
7000
Ez egy kétlábú polip, amely guruló kókuszdiónak álcázza magát
05:47
It was discovered by Christina Huffard
66
347160
4000
Christina Huffard talált rá,
05:51
and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.
67
351160
3000
és a Sea Studios filmezte le itt Monterey-ben.
05:56
We've also described another species of bipedal octopus.
68
356160
5000
Találtunk egy más fajtájú kétlábú polipot.
06:01
This one disguises itself as floating algae.
69
361160
3000
Sodródó algának álcázza magát.
06:04
It walks on two legs and it holds the other arms up in the air so that it can't be seen.
70
364160
5000
Két lábon jár, a többi karját föltartja, s így nem látszanak.
06:09
(Applause)
71
369160
1000
06:10
And look what it does with its foot to get over challenging terrain.
72
370160
8000
(Taps)
Nézzék, mit csinál a lábával nehéz terepen!
06:18
It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --
73
378160
11000
Elosztott lábfejét úgy használja, mintha az akadályok ott sem lennének.
06:29
truly extraordinary.
74
389160
2000
Hihetetlen.
06:33
In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.
75
393160
4000
1951-ben Escher rajzolt egy fantáziaállatot.
06:38
But we know that art imitates life,
76
398160
2000
Tudjuk: a művészet az életet utánozza.
06:40
and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.
77
400160
3000
De a természet hárommillió éve már létrehozta az állatot.
06:43
It's a shrimp-like animal called the stomatopod,
78
403160
2000
Rákszerű élőlény, sáskarák a neve.
06:45
and here's how it moves on the beaches of Panama:
79
405160
4000
A panamai partokon így mozog.
06:49
it actually rolls, and it can even roll uphill.
80
409160
4000
Valójában bukfencezik, sőt, hegynek föl is tud bukfencezni.
06:53
It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.
81
413160
8000
Ez az elosztott lábfej másik formája: az egész teste lábként működik.
07:03
So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,
82
423160
5000
Ha fontos jellemzőt akarunk hozzátenni a tervünkhöz,
07:08
we want to add distributed foot contact.
83
428160
2000
legyen ez az elosztott lábfej.
07:10
Not just with the traditional foot, but also the leg,
84
430160
3000
Nem csak a megszokott lábfej, hanem a lábszár is,
07:13
and even of the body.
85
433160
1000
és még a test is.
07:14
Can this help us inspire the design of novel robots?
86
434160
4000
Segít-e ez újfajta robotok tervezésekor?
07:18
We biologically inspired this robot, named RHex,
87
438160
3000
A biológia ihlette e robotot, a RHexet,
amelyet e kiváló mérnökök építettek az utóbbi években.
07:21
built by these extraordinary engineers over the last few years.
88
441160
4000
07:25
RHex's foot started off to be quite simple,
89
445160
3000
A RHex lába először elég egyszerű volt,
07:28
then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.
90
448160
5000
de idővel ilyen félkörívvé változott.
07:33
Why is that? The video will show you.
91
453160
2000
Hogy miért, meglátják a videóból.
07:35
Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.
92
455160
7000
Figyeljék, hogyan érinti meg a robot lába e nagyon egyenetlen terepet.
07:42
What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.
93
462160
6000
Látják, hogy a félkörív alakú lábat úgy használja, mint az elosztott lábfejet.
07:48
Watch it go over this.
94
468160
2000
Figyeljék, hogy halad át ezen!
07:50
You can see it here well on this debris.
95
470160
2000
Jól láthatók az akadályok.
07:53
Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.
96
473160
6000
Elképesztő! Nincs érzékelő, az egész szabályozás a lábak kialakításában van.
07:59
Really simple, but beautiful.
97
479160
2000
Egyszerű, de szép.
08:01
Now, you might have noticed something else about the animals
98
481160
3000
Lehet, hogy mást is észrevettek,
08:04
when they were running over the rough terrain.
99
484160
2000
amikor az állatok rohangáltak a tagolt terepen.
08:06
And my assistant's going to help me here.
100
486160
2000
Segédem majd segít nekem.
08:08
When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?
101
488160
4000
Amikor megérintetted a csótány talpát,
08:12
When you touched the cockroach leg, what did it feel like?
102
492160
3000
mit éreztél?
08:15
Did you notice something?
103
495160
2000
Mit vettél rajta észre?
08:17
Boy: Spiny.
104
497160
1000
Fiú: Tüskés.
08:18
Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.
105
498160
4000
Robert Full: Igen, tüskés. Megszúr.
08:22
Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach.
106
502160
6000
Adjunk a kurátorunknak egy csótányt, hogy nem fél-e megérinteni?
(Nevetés)
08:28
(Laughter)
107
508160
1000
Chris Anderson: Megérintetted?
08:29
Chris Anderson: Did you touch it?
108
509160
1000
08:30
RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines
109
510160
3000
RF: Jól megnézve látszanak a tüskéi,
08:33
and until a few weeks ago, no one knew what they did.
110
513160
3000
de pár héttel ezelőttig senki sem tudott a rendeltetésükről.
08:36
They assumed that they were for protection and for sensory structures.
111
516160
3000
Föltételezték, hogy védekezésre és érzékelésre valók.
08:39
We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.
112
519160
4000
De mi rájöttünk, hogy másra valók; ez itt a tüske részlete.
08:43
They're tuned such that they easily collapse in one direction
113
523160
3000
Olyan kialakítású, hogy az egyik oldalra könnyen összecsukódik,
08:46
to pull the leg out from debris,
114
526160
2000
hogy kihúzhassa lábát az akadályból,
08:48
but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.
115
528160
6000
de a másik irányban merev, hogy belekaphasson az egyenetlenségekbe.
08:54
Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --
116
534160
3000
A rákoknak nem kell lábfej, mert homokon szoktak járni,
08:57
until they come to our lab.
117
537160
1000
kivéve a laborunkban.
08:59
And where they have a problem with this kind of mesh,
118
539160
3000
De itt már gondjuk van a rácsunkkal,
09:02
because they don't have spines.
119
542160
2000
mert nincsenek tüskéik.
A rákoknak nincs, ezért problémájuk van az egyenetlen talajjal.
09:05
The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.
120
545160
3000
09:08
But of course, we can deal with that
121
548160
3000
De megoldjuk,
09:11
because we can produce artificial spines.
122
551160
3000
mert műtüskét kapnak tőlünk,
09:15
We can make spines that catch on simulated debris
123
555160
3000
amelyek megkapaszkodnak az egyenetlenségekben,
09:18
and collapse on removal to easily pull them out.
124
558160
3000
és összecsukódnak, hogy ki lehessen húzni őket.
A rákokra műtüskéket raktunk,
09:21
We did that by putting these artificial spines on crabs,
125
561160
3000
ahogy látható, aztán teszteltük őket.
09:24
as you see here, and then we tested them.
126
564160
2000
09:26
Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!
127
566160
4000
Tényleg értjük a tuningolás elvét? A válasz: igen!
09:30
This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.
128
570160
5000
A hússzorosan lassított felvételen a rák átrohan az akadályon.
09:35
(Laughter) (Applause)
129
575160
2000
(Nevetés) (Taps)
09:37
A little better than nature.
130
577160
2000
Kissé jobban, mint a természetben.
09:40
So to our blueprint, we need to add tuned spines.
131
580160
3000
Terveinkhez hozzáadjuk a tuningolt tüskét.
09:43
Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?
132
583160
5000
Segít ez hatékonyabban mászó robotokat terveznünk?
Itt a RHex: RHexnek nehézségei vannak a sima sínekkel, mint látják.
09:48
Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.
133
588160
5000
09:53
So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.
134
593160
4000
Kapjon tüskét! Munkatársam az UPennél ezt meg is tette.
09:57
Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,
135
597160
4000
Dan Koditschek igen egyszerű acélkarmokat rakott a robotra,
10:01
and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!
136
601160
6000
és most a RHex gond nélkül átmászik a síneken.
Hogy csinálja?
10:07
How does it do it?
137
607160
1000
Nézzük lassítva, hogy működnek a tüskék!
10:08
Let's slow it down and you can see the spines in action.
138
608160
2000
10:10
Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.
139
610160
3000
Látják, ahogy a lábak köröznek és kapaszkodnak.
10:13
It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.
140
613160
3000
Korábban nem ment neki, mindig lecsúszott, elakadt és fölborult.
10:16
And watch again, right there -- successful.
141
616160
4000
Most pedig... sikerül!
10:20
Now just because we have a distributed foot and spines
142
620160
3000
De az elosztott lábfej és a tüskék még nem jelentik azt,
10:23
doesn't mean you can climb vertical surfaces.
143
623160
2000
hogy függőleges falon is föl tud mászni.
10:26
This is really, really difficult.
144
626160
2000
Ez nagyon nehéz.
10:28
But look at this animal do it!
145
628160
2000
De nézzék, az állat megteszi!
10:30
One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate.
146
630160
6000
A terembe elengedett egyik csótány fölmászik a sima fémfalon.
10:36
It's extraordinary how fast it can do it --
147
636160
2000
Döbbenetes, hogy milyen gyorsan.
10:38
but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.
148
638160
4000
Lelassítva valami meglepőt látnak.
10:42
It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --
149
642160
4000
Rejtélyes. Csúszkálva mászik ügyesen fölfelé,
10:46
and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.
150
646160
4000
vagyis a felületbe egyáltalán nem kapaszkodik ügyesen.
10:50
It looks, in fact, like it's swimming up the surface.
151
650160
3000
Olyan, mintha úszna fölfelé a felületen.
10:53
We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.
152
653160
4000
Úgy viselkedik, mintha folyadékban lenne.
10:57
The distributed foot, actually, is working more like a paddle.
153
657160
4000
Az elosztott lábfej evezőként működik.
11:01
The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.
154
661160
4000
Ugyanez történik, amikor a gyík folyós homokon szalad.
11:05
Watch its feet.
155
665160
2000
Nézzék a lábát!
11:07
It's actually functioning as a paddle
156
667160
2000
A lába evezőként működik,
11:09
even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.
157
669160
6000
még akkor is, ha többnyire szilárdnak vélt felülettel kerül kapcsolatba.
11:15
This is not different from what my former undergraduate discovered
158
675160
5000
Ez ugyanaz, mint amit volt diákom fölfedezett,
11:20
when she figured out how lizards can run on water itself.
159
680160
4000
amikor megfigyelte, a gyík hogyan fut vízen.
11:25
Can you use this to make a better robot?
160
685160
5000
Felhasználhatjuk-e ezt a robot javítására?
11:30
Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --
161
690160
3000
Martin Buehler, aki most a Boston Dynamicsnál dolgozik, megtette.
11:33
he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.
162
693160
5000
A RHexből ezzel az ötlettel Aqua RHexet csinált.
11:38
So here's RHex with paddles,
163
698160
2000
Itt az evezős RHex,
11:40
now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.
164
700160
5000
az elképesztő manőverező képességű úszó robot.
11:46
For rough surfaces, though, animals add claws.
165
706160
3000
Durva felületen karmukat is használják az állatok.
11:49
And you probably feel them if you grabbed it.
166
709160
1000
Érzik, ha megfogják őket.
11:50
Did you touch it?
167
710160
1000
Megérintetted?
11:51
CA: I did.
168
711160
1000
CA: Igen.
11:52
RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.
169
712160
2000
RF: Jól tudnak karmokkal kapaszkodni a felületbe.
11:54
Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer
170
714160
6000
Mark Cutkosky kollégám a Stanfordról kitűnő mérnök.
12:00
who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,
171
720160
3000
Kifejlesztette a Formagazdagítás elnevezésű technikát,
12:03
where he can imbed claws right into an artificial foot.
172
723160
3000
amellyel karmokat ágyaz be a műlábfejbe.
12:06
And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit.
173
726160
5000
Megmutatom egy új robotláb legegyszerűbb változatát.
12:11
So to our blueprint, let's attach claws.
174
731160
3000
Vegyük be tervünkbe a karmokat is!
12:14
Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,
175
734160
3000
Hogy minden felületen manőverezhessenek,
12:17
the animals use hybrid mechanisms
176
737160
2000
az állatok hibrid szerkezeteket használnak,
12:19
that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion
177
739160
4000
amelyben van karom, tüske, sörte, mancs, ragasztó és kapilláris adhézió,
12:23
and a whole bunch of other things.
178
743160
1000
s még sok más.
12:24
These are all from different insects.
179
744160
2000
Ezek más-más rovarokból valók.
12:26
There's an ant crawling up a vertical surface.
180
746160
2000
Itt hangya mászik függőleges felületen.
12:28
Let's look at that ant.
181
748160
1000
Nézzük a hangyát!
12:30
This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.
182
750160
5000
Ez a lába. Látják a sörtéket, a karmokat és ezt itt, ni.
12:35
This is when its foot's in the air.
183
755160
2000
Ez itt, amikor a lába levegőben van.
12:37
Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.
184
757160
4000
Figyeljük a lábát, amikor ráteszi a szendvicsünkre.
12:41
You see what happens?
185
761160
2000
(Nevetés) Látják?
12:43
That pad comes out. And that's where the glue is.
186
763160
4000
A mancsa előjön, és itt a ragasztó.
12:48
Here from underneath is an ant foot,
187
768160
3000
Ez a lába alulnézetben.
12:51
and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.
188
771160
6000
amikor a karma nem akad be, a mancsok önmaguktól előjönnek.
12:57
It just extrudes.
189
777160
1000
Kinyomódnak.
12:58
And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings.
190
778160
5000
Nehéz volt megérteni; a hangya ezzel járult hozzá a szuperhúr-elmélethez.
13:03
So it's pretty tough to do.
191
783160
1000
Lefilmezni is nehéz.
13:04
This is what it looks like close up --
192
784160
3000
Közelkép.
13:07
here's the ant foot, and there's the glue.
193
787160
2000
A lába és a ragasztó.
13:09
And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.
194
789160
4000
Rájöttünk, hogy a ragasztó tán kétkomponensű.
13:13
It certainly helps it to hold on.
195
793160
2000
Megtartja a hangyát.
13:15
So to our blueprint, we stick on some sticky pads.
196
795160
4000
Bevesszük tervünkbe a ragadós mancsokat.
13:19
Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.
197
799160
4000
Azt hihetnék, hogy a sima felülethez megvan az ihlet.
13:23
Now we have something better here.
198
803160
3000
De még van más is.
13:26
The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.
199
806160
3000
A gekkó ragyogó példája a természetben lévő nanotechnológiának.
13:29
These are its feet.
200
809160
2000
Ez a lábfeje.
13:31
They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,
201
811160
4000
Mintha egy űrlényé lenne.
A tapadás titka: a lábujjain lévő sörték.
13:35
involves their hairy toes.
202
815160
2000
13:37
They can run up a surface at a meter per second,
203
817160
4000
A gekkó egy méter per secundum sebességgel fut föl a falon.
13:41
take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.
204
821160
3000
30 lépést tesz meg másodpercenként, alig látható.
13:44
If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,
205
824160
3000
De nézzük lassítva: lábait 8 ezredmásodperc alatt tapasztja oda,
13:47
and detach them in 16 milliseconds.
206
827160
3000
és 16 ezredmásodperc alatt hámozza le.
13:50
And when you watch how they detach it, it is bizarre.
207
830160
7000
Elég muris, ahogy lehámozza őket.
13:57
They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.
208
837160
5000
Úgy hámozza le őket, ahogy mi a ragasztószalagot.
14:02
Very strange. How do they stick?
209
842160
3000
Nagyon fura. Mitől tapadnak?
14:05
If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae
210
845160
3000
A lábfeje levélszerű, ún. linalae szerkezetű,
14:08
with millions of hairs.
211
848160
1000
milliónyi sörte van rajta.
14:09
And each hair has the worst case of split ends possible.
212
849160
3000
Minden sörtének rengeteg hasított vége van.
14:12
It has a hundred to a thousand split ends,
213
852160
3000
100–1 000 hasított sörtevége van.
14:15
and that's the secret, because it allows intimate contact.
214
855160
3000
Ez a titka, ez teszi lehetővé a szoros tapadást.
14:18
The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.
215
858160
4000
A gekkónak milliárdnyi 200 nanométeres hasított sörtevége van.
14:22
And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction.
216
862160
5000
Nem ragasztóval tapadnak, nem úgy, mint a tépőzár, és nem szívással.
Rájöttünk, hogy csak molekulaközi erők működnek.
14:27
We discovered they work by intermolecular forces alone.
217
867160
4000
14:31
So to our blueprint, we split some hairs.
218
871160
4000
A tervünkbe beveszünk egy kevés hasított végű sörtét.
14:35
This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --
219
875160
3000
Ez ihlette az első öntisztító száraz tapadóanyagot.
14:38
the patent issued, we're happy to say.
220
878160
2000
Örömmel közlöm, hogy szabadalmazva van.
14:40
And here's the simplest version in nature,
221
880160
3000
Ez meg a legegyszerűbb változat a természetben.
14:43
and here's my collaborator Ron Fearing's attempt
222
883160
3000
Ez Ron Fearing munkatársam próbálkozása
poliuretán alapú száraz tapadóanyag mesterséges létrehozására.
14:46
at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.
223
886160
5000
Ez itt az első próbálkozás terheléses igénybe vételre.
14:51
And here's the first attempt to have it work on some load.
224
891160
3000
14:54
There's enormous interest in this in a variety of different fields.
225
894160
3000
Különböző téren hatalmas iránta az érdeklődés.
14:57
You could think of a thousand possible uses, I'm sure.
226
897160
3000
Ezernyi alkalmazása lehet.
15:00
Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.
227
900160
5000
Sok ötlet már van, azon dolgozunk, hogy termék váljék belőlük.
15:05
We have imagined products; for example, this one:
228
905160
2000
Például ilyen terméket képzeltünk el:
15:08
we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.
229
908160
5000
biológia ihlette, ragasztó nélküli ragtapasz.
Sörtét gyűjtöttünk vedlő gekkóról;
15:13
We took some hairs from a molting gecko;
230
913160
2000
15:15
put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.
231
915160
4000
három sorba rendeztük őket, és kész a ragtapasz.
15:19
This is an undergraduate volunteer --
232
919160
2000
Ez itt diák-önkéntesünk...
15:21
we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --
233
921160
3000
30 000 diákunk van, válogathatunk közöttük –
15:24
that's actually just a red pen mark.
234
924160
2000
ezt csak piros tollal csináltuk.
15:26
But it makes an incredible Band-Aid.
235
926160
2000
15:28
It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.
236
928160
8000
De nagyszerű ragtapasz sikerült.
Légáteresztő, könnyen lehúzható, nem irritáló, vízálló.
15:36
I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --
237
936160
5000
Ez jól példázza, hogy a kíváncsiság vezérelte kutatás...
15:41
we just wondered how they climbed up something --
238
941160
2000
– arra voltunk kíváncsiak, hogyan másznak fölfelé –
15:43
can lead to things that you could never imagine.
239
943160
3000
miként vezet hihetetlen dolgokra.
15:46
It's just an example of why we need to support curiosity-based research.
240
946160
4000
Arra is példa, miért támogassuk a kíváncsiság vezérelte kutatást.
15:50
Here you are, pulling off the Band-Aid.
241
950160
3000
Itt húzzuk le a tapaszt.
15:53
So we've redefined, now, what a foot is.
242
953160
4000
Pontosítottuk a láb jelentését.
Az a kérdés, e titkok birtokában kapunk-e ihletet
15:57
The question is, can we use these secrets, then,
243
957160
2000
15:59
to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?
244
959160
3000
a természetben lévőnél jobb lábfej tervezésére?
16:02
Here's the new project:
245
962160
2000
Új projektünkben törekszünk megtervezni
16:04
we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --
246
964160
6000
az első hegymászó mentőrobotot – szívás vagy mágnes nélkülit –,
16:10
that can only move on limited kinds of surfaces.
247
970160
3000
amely csak néhány féle felületfajtán képes mozogni.
16:13
I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --
248
973160
5000
A neve RISE, környezetszkennelő robot.
16:18
and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.
249
978160
4000
Tervezőcsoportunk kiváló biológusokból és mérnökökből áll.
16:22
And here is RiSE.
250
982160
2000
Ez itt a RISE.
16:26
It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.
251
986160
3000
Hatlábú, farka van. Kerítésen és fán mászik.
16:29
And here are RiSE's first steps on an incline.
252
989160
4000
Első lépései lejtőn.
16:33
You have the audio? You can hear it go up.
253
993160
3000
Hallják? Ez a léptei zaja.
16:36
And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.
254
996160
6000
Önök felé halad, első lépései falon fölfelé.
16:42
Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.
255
1002160
5000
Ezek csak a legegyszerűbb lábak, még minden nagyon új.
16:47
But we think we got the dynamics right of the robot.
256
1007160
3000
Elég jól megértettük a dinamikáját.
16:51
Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.
257
1011160
2000
Mark Cutkosky egy lépéssel tovább megy,
16:53
He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.
258
1013160
5000
formagazdagítási technikával építi meg a lábfejet és a lábujjakat.
16:58
The next step is to make compliant toes,
259
1018160
4000
Most jön a karmokkal, tüskékkel,
száraz tapadóanyaggal ellátott megfelelő lábujjak elkészítése.
17:02
and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.
260
1022160
2000
17:04
So the idea is to first get the toes and a foot right,
261
1024160
3000
Először a karmoknak s a lábujjaknak kell jól működniük,
17:07
attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.
262
1027160
3000
hogy fölmásszanak, aztán rá lehet szerelni a robotra.
17:10
And that's exactly what he's done.
263
1030160
2000
Így is csinálta.
17:12
He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.
264
1032160
5000
Először megcsinálta a természet ihlette hegymászó robotlábat.
17:17
And here's Cutkosky's and his amazing students' design.
265
1037160
4000
Ez Cutkosky és ragyogó diákjai alkotása.
17:21
So these are tuned toes -- there are six of them,
266
1041160
6000
Hat tuningolt lábujj, és fölhasználták az elveket,
17:27
and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.
267
1047160
9000
amelyekről a tervezés kapcsán az imént szóltam.
17:36
So this is not using any suction, any glue,
268
1056160
2000
Nem használ szívást vagy ragasztót.
17:38
and it will ultimately, when it's attached to the robot --
269
1058160
3000
Amikor hozzáerősítjük a robothoz...
17:41
it's as biologically inspired as the animal --
270
1061160
3000
biológia ihlette dolog, reméljük, mint az állat, ez is ugyanúgy fölmászik,
17:44
hopefully be able to climb any kind of a surface.
271
1064160
5000
bármilyen felületre.
17:49
Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.
272
1069160
5000
Éppen mászik Stanfordban az egyik épület oldalán.
17:54
It's sped up -- again, it's a foot climbing.
273
1074160
3000
Fölgyorsult. Ez egy mászó lábfej.
17:57
It's not the whole robot yet, we're working on it --
274
1077160
2000
Még nem a teljes robot, még dolgozunk rajta.
17:59
now you can see how it's attaching.
275
1079160
1000
Látjuk, hogyan tapad.
18:00
These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs
276
1080160
6000
E szerkezetek révén tüskék, súrlódó mancsok és tapadó sörték
meg tudnak kapaszkodni bonyolult felületeken.
18:06
to grab onto very challenging, difficult surfaces.
277
1086160
3000
18:09
And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --
278
1089160
4000
Sikerült létrehozni. A fölvétel hússzoros gyorsítású.
18:13
can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?
279
1093160
4000
Elképzelik, hogy fölmászik, s valakit kiment a felső emeletről?
18:17
You can visualize this now; it's not impossible.
280
1097160
2000
Képzeljék el, immár ez nem lehetetlen.
18:19
It's a very challenging task. But more to come later.
281
1099160
4000
Nehéz feladat. De ez csak a kezdet.
Összefoglalva: ellestük a természet titkait, hogy milyen a láb felépítése.
18:23
To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.
282
1103160
4000
18:27
We've learned we should distribute control to smart parts.
283
1107160
3000
Megtanultuk, hogy kis részekre kell bontani az irányítást.
18:30
Don't put it all in the brain,
284
1110160
1000
Ne mindent az agyba,
18:31
but put some of the control in tuned feet, legs and even body.
285
1111160
4000
hanem inkább tegyük a szabályozást a tuningolt lábfejbe, lábba, sőt a testbe.
18:35
That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,
286
1115160
3000
A természetnek hibrid megoldásai vannak, nem egyetlen megoldása van;
18:38
and they're integrated and beautifully robust.
287
1118160
3000
ezek integráltak és szép robusztusak.
18:41
And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,
288
1121160
8000
Harmadszor: hisszük, hogy nem másoljuk a természetet, hanem ötletet merítünk,
18:49
and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there
289
1129160
4000
és az új elveket a legjobb mérnöki megoldásokhoz használjuk föl,
18:53
to make -- potentially -- something better than nature.
290
1133160
3000
hogy a természetnél lehetőleg jobbat állítsunk elő.
18:57
So there's a clear message:
291
1137160
2000
A tanulság világos:
18:59
whether you care about a fundamental, basic research
292
1139160
3000
ha nagyon különös, csodás élőlények
komoly alapkutatása érdekel bennünket,
19:02
of really interesting, bizarre, wonderful animals,
293
1142160
3000
vagy mentőrobotot építünk,
19:05
or you want to build a search-and-rescue robot
294
1145160
1000
19:06
that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,
295
1146160
3000
amely földrengésnél vagy tűzesetnél segítségünkre lehet,
19:09
or you care about medicine, we must preserve nature's designs.
296
1149160
5000
vagy az orvoslás iránt érdeklődünk, meg kell őriznünk a természet megoldásait,
19:14
Otherwise these secrets will be lost forever.
297
1154160
3000
különben e titkok örökre elvesznek.
19:17
Thank you.
298
1157160
1000
Köszönöm. (Taps)
Erről a weboldalról

Ez az oldal olyan YouTube-videókat mutat be, amelyek hasznosak az angol nyelvtanuláshoz. A világ minden tájáról származó, kiváló tanárok által tartott angol leckéket láthatsz. Az egyes videók oldalán megjelenő angol feliratokra duplán kattintva onnan játszhatja le a videót. A feliratok a videó lejátszásával szinkronban gördülnek. Ha bármilyen észrevétele vagy kérése van, kérjük, lépjen kapcsolatba velünk ezen a kapcsolatfelvételi űrlapon.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7