Robert Full: Engineering and evolution

Fordító: Péter Pallós Lektor: Reka Lorinczy

Jó napot, kérem szépen az első diát.

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

Mérnöki számítások dacára

a méh tud repülni, a delfin tud úszni és a gekkó föl tud mászni

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

dolphins can swim, and geckos can even climb

még a legsimább függőleges felületen is.

A rendelkezésemre álló rövid idő alatt megkísérlem megtapasztaltatni önökkel

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

a természet alkotásának fölfedezésével járó borzongást.

is to try to allow each of you to experience

Mindig ezzel foglalkozom, s csak ámulok.

the thrill of revealing nature's design.

Előadásomban egy párat bemutatok közülük.

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

Nehéz megfigyelni a természet megoldásait.

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

Elmondom, hogyan érzékeljük és használtuk föl őket.

A válaszra váró kérdés az alábbi:

The challenge of looking at nature's designs --

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

mi teszi lehetővé az állatok különleges képességét,

hogy tetszőlegesen mozogjanak?

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

what permits this extraordinary performance of animals

Ha sikerül erre rájönnünk, hogyan használhatjuk föl e módszereket?

that allows them basically to go anywhere?

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

A biológusok válasza a mérnököknek, hogy az organizmusoknak

évmilliók alatt kellett kitalálniuk a módszert;

Well, many biologists will tell engineers, and others,

látványosak, mindent csodásan csinálnak.

organisms have millions of years to get it right;

A válasz a bio-mimikri: utánozzuk le a természetet!

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

Az állatokkal végzett munkából ismeretes,

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

hogy pont ez kerülendő,

We know from working on animals that the truth is

mert az evolúció az "így elég jó" elven s nem a tökéletesség elvén alapszik.

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

Bármely szervezet létrehozásának korlátai elég szigorúak.

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

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

A természeti technológiák elképesztően korlátosak.

Képzeljék el, hogy önöknek mint mérnököknek az a feladatuk,

are really severe. Natural technologies have incredible constraints.

hogy autót tervezzenek, először ilyen kicsi legyen,

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

aztán teljes méretűre fejlődjön, de mindig hibátlanul működjön.

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

Most azt képzeljék el, hogy miközben építik az autót, még azt is mondom,

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

hogy tegyenek bele egy gyárat is, amely egy másik autót csinál.

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

(Nevetés)

Az előtörténet és az öröklött tervek miatt

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

soha, de soha nem kezdhetünk tiszta lappal.

(Laughter)

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

A szervezeteknek megvan e fontos előtörténetük.

and the inherited plan, start with a clean slate.

A valódi evolúció úgy működik, mint egy fuser, semmint egy mérnök.

So, organisms have this important history.

Amikor állatokat vizsgálunk, ez nagyon fontos körülmény.

Really evolution works more like a tinkerer than an engineer.

De a biológiától kell ihletet kapnunk.

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

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

Föl kell tárnunk a természet alapelveit,

aztán ha előnyösek, az analógiájukat alkalmaznunk kell.

You need to discover the general principles of nature,

and then use these analogies when they're advantageous.

Ez igazán kemény dió,

mert amikor bele akarunk látni az állatok működésébe,

kiderül, hogy az borzasztó bonyolult.

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

Nincsenek kéznél korábbi tervek, sehol sem leljük föl őket.

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

appear hopelessly complex. There's no detailed history

Az izületek túl sok mozgásra képesek, túl sok az izom.

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

Még a legegyszerűbb élőlényeknek,

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

pl. a rovaroknak is több idegsejtjük és kapcsolódásuk van, mint képzelnénk.

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

Hogy értsük ezt?

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

Azt hittük, és erre hipotézist építettünk, hogy az állatok úgy mozognak,

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

hogy mozgásszabályozásuk

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

a testükbe épül be.

is if the control of their movements

Fölfedeztük, hogy a két-, négy-, hat- és nyolclábú állatok

tended to be built into their bodies themselves.

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

mozgáskor ugyanakkora erőt fejtenek ki a talajra.

Úgy mozognak, mint a kenguru: ugrálnak.

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

Mozgásuk tömeg-rugó- rendszerrel modellezhető.

They all work like this kangaroo, they bounce.

A biomechanikusok így nevezik; ez tulajdonképpen gólyaláb.

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

Mintha gólyalábon járnának.

Hogy lehet ez?

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

Az ember egyik lába úgy működik, mint az ügető kutya két lába,

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

vagy mint a futó rovar három lába,

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

vagy mint a futó rák négy lába.

Bár előrehaladás közben váltogatják a lábaikat, a séma ugyanaz.

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

or four legs as one of a trotting crab.

And then they alternate in their propulsion,

Majdnem minden vizsgált állat így tesz;

elárulom, a jövő héten lesz egy cikk,

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

amelyben meglepő dolgot találnak:

a T. rex bizonyára nem így mozgott, de ezt hagyjuk a jövő hétre.

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

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

Érdekes, hogy az állatok

így ugrálnak függőlegesen, és a Pixarral megvitattuk

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

az Egy bogár élete c. film kapcsán

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

a hangyák két lábon járását.

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

Mondtuk, hogy a hangyák más síkban is mozognak.

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

Erre azt kérdezték: "Akkor miért modelleztek

bipedal nature of the characters of the ants.

csak függőleges síkban,

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

miközben azt mondjátok, hogy az állatok vízszintesen mozognak?"

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

Jó kérdés.

just in the sagittal plane or the vertical plane,

A biológiában még senki sem modellezett így.

when you're telling us these animals are moving

Megfogadtuk a tanácsukat, és vízszintesen is modelleztünk.

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

Nobody in biology ever modeled it this way.

Az állatok három lábából

We took their advice and we modeled the animals moving

egyet csináltunk.

A világ legjobb matematikusai a Princetonról nekünk dolgoztak,

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

ezzel foglalkoztak.

we collapsed them down as one.

Sikerült létrehozni egy modellt,

We got some of the best mathematicians in the world

amelyben az állatok nemcsak le-föl,

from Princeton to work on this problem.

hanem egyúttal oldalra is ugrálnak.

And we were able to create a model

Sok organizmus így tesz.

where animals are not only bouncing up and down,

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

Miért olyan fontos nekünk e modell?

Mert érdekes, hogy ennél a modellnél

And many organisms fit this kind of pattern.

amikor elkezdődik a mozgás, és meglökjük,

Now, why is this important to have this model?

egy akadályba ütközve stabilizálja magát, miközben nincs agya,

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

and you perturb it, you give it a push,

nincsenek reflexei; kizárólag a szerkezetének köszönhetően.

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

Csodás modell.

or no reflexes, just by the structure alone.

Nézzük a gyönyörű matekját!

(Nevetés)

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

Elég már!

(Nevetés)

(Laughter)

Az állatok futás közben

That's enough!

(Laughter)

így stabilizálják magukat,

ehhez rugólábat használva.

The animals, when you look at them running,

A lábak maguk kalkulálnak; úgy értve, hogy a szabályozási algoritmusok

appear to be self-stabilizing like this,

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

be vannak építve az állat alakjába.

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

are embedded in the form of the animal itself.

Miért nem ad nagyobb ihletet a természet és az efféle fölfedezések?

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

Az emberi technológiák mások, mint a természet technológiái;

eddig legalábbis ez volt a helyzet.

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

Képzeljék csak el a szokásos robotot!

natural technologies, at least they have been so far.

Az emberek hajlamosak nagy, sík, szögletes, merev fémrobot tervezni.

Think about the typical kind of robot that you see.

Human technologies have tended to be large, flat,

Legyenek benne forgó részek és tengelyek.

Kevés motor és kevés érzékelő.

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

De a természet inkább a kicsit, az áramvonalasat szereti,

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

minden hajlik, csavarodik, lába és nyúlványa van,

Whereas nature tends to be small, and curved,

sok izma és rengeteg érzékelője.

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

Annyira más.

De az elképesztő – rögtön meg is mutatom –,

and has many muscles and many, many sensors.

hogy amikor az emberi technológia a természet több jellemzőjét veszi át,

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

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

akkor a természet nagyon hasznos oktatóvá válik.

is that as human technology takes on more of the characteristics

Íme egy ragyogó példa

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

a Stanforddal való együttműködésünkből.

Kifejlesztették a Shape Deposition Manufacturing technológiát,

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

amellyel különböző anyagok keverékéből más-más tetszőleges formát lehet önteni.

This is a collaboration we have with Stanford.

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

Az anyag különböző tulajdonságú lehet.

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

Magába a formába érzékelők s működtető szerkezetek építhetők be.

that they like, and put in the material properties.

Ez pl. egy láb; az átlátszó része merev,

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

a fehér része hajlékony; nem kell hozzájuk sem tengely, sem más.

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

Nagyon szépen hajlik.

E tulajdonságok beépíthetők.

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

Ettől megihletve legyártották a Sprawl nevű kúszó robotot.

It just bends by itself beautifully.

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

Munkánk egy másik robotot is ihletett: egy biológiai ihletésű ugráló robotot,

this design by producing a little robot they named Sprawl.

amely a michigani s a McGill egyetem műve.

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

A neve RHex, mert hatlábú, és önállóan működik.

from the University of Michigan and McGill

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

A videón megmutatok egy pár mozgó állatot,

aztán egy pár egyszerű robotot,

amelyek fölfedezéseink keltette ihletből születtek.

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

Egy páran így futhattak reggel, bár a szabadban,

and then some of the simple robots

that have been inspired by our discoveries.

nem futópadon.

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

Ezt meg mi csináljuk.

(Nevetés)

not on a treadmill.

E halálfejes csótány Amerikában honos,

Here's what we do.

(Laughter)

konyhájukban nem található.

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

Ez a nyolclábú skorpió, hatlábú hangya, negyvennégylábú százlábú.

you think you don't have in your kitchen.

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

Már mondtam, hogy az effélék a gólyalábhoz hasonlóan működnek,

Ugrálva mozognak.

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

A Panamában és Észak-Karolinában élő szellemráknál ez látható.

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

Maximum 4 m/sec sebességre képes futás közben.

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

Fölugrik a levegőbe, van egy légi fázisa,

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

nézzék, úgy ugrik, mint a ló.

It actually leaps into the air, and has aerial phases

Fölfedeztük, hogy akár az emberi lábat,

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

akár a csótányét vagy a rákét vagy a kenguruét figyeljük,

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

a lábak relatív merevsége egyforma.

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

Mire jók a rugólábak? Mire alkalmasak?

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

Vajon nagyobb stabilitást

s fokozott manőverező készséget nyújtanak-e az állatoknak?

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

Építettünk egy pályát, amelyre akadályokat tettünk; háromszor olyan magasak voltak,

Well, we wanted to see if they allowed the animals

to have greater stability and maneuverability.

mint a vizsgált állatok.

Biztosra vettük, hogy elakadnak.

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

Nézzék, az állat átfut rajtuk, és még csak le sem lassít!

of the animals that we're looking at.

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

Egyáltalán nem csökkenti a sebességét!

Nem hittünk a szemünknek.

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

Azt mondtuk: ha ilyen egyszerű, rugólábú robotot tudnánk építeni,

It didn't decrease its preferred speed at all.

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

úgy tudna manőverezni, mint még soha semmilyen robot.

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

Ez az első mintapéldány, a stanfordi

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

Shape Deposition Manufactured robot; a neve Sprawl – Kúszó.

Hatlábú, beszabályozott rugólábú.

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

Shape Deposition Manufactured robot, named Sprawl.

Olyan a járása, mint egy rovaré; itt épp a futópadon mozog.

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

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

E robot különlegessége a többihez képest,

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

hogy semmit sem lát,

semmit sem érez, nincs agya,

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

mégis képes átevickélni az akadályokon gond nélkül.

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

E technikával építhetjük be a tulajdonságokat a formába.

over these obstacles without any difficulty whatsoever.

E végzős diák éppen a diplomamunkáját püföli.

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

Nagyon masszív,

ha a diák nem sajnálja.

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

(Nevetés)

Ez a McGill és a michigani egyetemről való: a HRex;

very robust, if a graduate student

does that to his thesis project.

az első jelenése bemutatón.

(Laughter)

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

(Nevetés)

making its first outing in a demo.

Az elv ugyanaz: csak 6 mozgó alkatrésze van: 6 motor,

(Laughter)

de behangolt rugólábai vannak; a járása, akár a rovaroké.

Same principle: it only has six moving parts,

A középső lába együtt mozog az elülsővel

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

és a túloldali hátulsóval.

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

Egy ide-oda mozgó háromlábú; leküzdi az akadályokat, mint az állat.

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

(Nevetés)

and they can negotiate obstacles just like the animal.

Hang: Te jó isten!

(Laughter)

(Taps)

(Voice: Oh my God.)

RF: Különféle felületeken jár; ez homok,

(Applause)

bár még nem tökéletesítettük a lábait; de erről majd később.

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

Itt RHex fölkeresi az erdőt.

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

(Nevetés)

Here's RHex entering the woods.

(Laughter)

Ez a robot sem lát semmit, nem érez semmit, nincs agya,

csak nagyon egyszerű alkatrészekből álló

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

behangolt mechanikai rendszer működteti,

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

amelyet az állati biodinamika ihletett.

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

Hang: Ó, Bob, csípem ezt a robotot.

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

RF: Megy az ösvényen.

Elvittem a robotot a NASA laborjába.

Közölték, hogy a Marson nem tudnak lemenni kráterekbe

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

jég és végül is élet után kutatva,

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

lábas robotokkal pláne nem, mert túl bonyolultak.

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

Ekkor jöttem én, bemutattam a videót

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

az egyszerű HRexszel; s hogy meggyőzzem őket:

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

2011-ben a Marsra kell mennünk, narancsszínűre festettem a videót,

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

hogy úgy érezzék: a Marson járunk.

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

(Nevetés)

(Taps)

just to give them the sense of being on Mars.

(Laughter)

(Applause)

A másik ok, amiért az állatok kiválóan közlekednek,

s bárhova eljutnak, mert jól meg tudnak kapaszkodni a felületen.

Another reason why animals have extraordinary performance,

Ezt a gekkón tanulmányoztuk.

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

Rögtön megmutatom.

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

Itt egy gekkó, és figyeljük meg a helyzetét: kapaszkodik.

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

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

Kapnak egy feladatot. Egy videót mutatok.

Az egyik gekkó vízszintesen fut,

a másik felfut a falon. De melyik?

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

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

Sebességük 1 m/sec.

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

Ki mondja, hogy a bal oldali fut a falra?

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

(Taps)

is running up the wall?

Nehéz megmondani! Hihetetlen!

(Applause)

Diákok sem tudták megmondani.

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

A gekkók 1 m/sec sebességgel futnak a falon; ez 15 lépés/sec.

Mintha vízszintes felületen futnának. Hogy csinálják?

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

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

Egyszerűen tüneményes.

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

A jobb oldali futott fölfelé a falon.

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

Fura lábujjaik vannak.

Kunkorodnak, mint a szilveszteri ördögnyelv, ha belefújunk.

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

Aztán leválnak a felületről, mint a fólia.

that uncurl like party favors when you blow them out,

Mintha egy darab fóliát hámoznánk le.

Ők ezt a lábujjaikkal csinálják.

and then peel off the surface, like tape.

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

Ez ihlette munkánkat az iRobot céggel; mechanikus gekkót csinálunk.

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

Ez a lábas változat, a traktorváltozat és a buldózerváltozat.

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

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

Nézzük meg videón a gekkók mozgását,

aztán megmutatom a robotok mozgását.

Itt a gekkó fölfut a függőleges felületen.

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

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

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

Egy kissé le kellett lassítanunk a mozgását.

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

Ehhez különleges kamera kell,

amely 1 000 kép/sec-re képes, hogy lássuk.

E videó 1 000 kép/sec sebességű.

You can't use regular cameras.

Figyeljék az állat hátát!

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

Látják, hogy vonaglik?

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

Ez máig rejtély, nem tudjuk, miért teszi.

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

Ha gyermekük a Berkeleybe vágyik,

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

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

jöjjön a laboromba, együtt kitaláljuk az okát.

Küldjék csak, mert most ez van soron.

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

Ez a gekkó-futópad.

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

(Nevetés)

Ezen az átlátszó futópadon a heveder is átlátszó,

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

hogy az állat lábát megfigyelhessük s lefilmezhessük a hevederen át,

(Laughter)

s így kiderítsük a mozgását.

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

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

Az állat szalad a függőleges futópadon.

through the treadmill belt, to see how they move.

Nézzék a lábát, a lábujjait, figyeljék meg, mit csinál az állat.

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

Kitekeri, aztán lehámozza a lábujjait.

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

14 ezredmásodperc alatt. Elképesztő!

See it uncurl and then peel these toes.

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

Ez a gekkó ihlette mechanikus gekkó, amelyet az iRobot készített.

Ezek a gekkó lehámozódó lábujjai.

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

Ez meg a mechanikus gekkó lehámozó mozgása.

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

Nyomásra érzékeny tapadóanyagot használ.

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

Lehámozás a gekkónál.

Ugyanaz a mechanikus gekkónál, hogy magától vízszintesen kússzon,

It uses a pressure-sensitive adhesive to do it.

majd fölmásszon sima falfelületre, aztán a mennyezetre.

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

Ez a buldózer-változat.

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

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

Nem használ nyomásra érzékeny ragasztót.

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

Az állat sem használ.

Egyelőre idáig jutottunk.

Mit szokott tenni az állat?

The animal does not use that.

Furcsa lábujjai vannak.

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

Lemezszerű kis képződmények vannak rajtuk,

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

és kinagyítva látható,

hogy kis barázdák is vannak rajtuk.

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

270-szeres nagyításban szőnyegre hasonlít.

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

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

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

900-szoros nagyításban

pirinyó sörték láthatók.

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

Jobban megnézve, a sörték is barázdáltak.

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

30 000-szeres nagyításban látható a sörték hasított vége.

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

Tovább nagyítva ilyen pici struktúrát látunk.

you'll see each hair has split ends.

A sörték vége úgy néz ki, mint a spatula.

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

Az állatnak egymilliárd nanoméretű hasított sörtevége van,

The smallest branch of the hairs looks like spatulae,

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

hogy közelebb jusson a felülethez.

Ez a hajszálunk átmérője.

A gekkónak 2 millió sörtéje van, minden sörtén 100-1 000 hasíték.

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

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

Gondoljuk el, micsoda tapadás!

Más csoporttal is dolgozunk Stanfordon,

amely vezérelhető érzékelőt épített nekünk,

Think of the contact of that that's possible.

vele megmérhettük egy sörte szilárdságát.

We were fortunate to work with another group

at Stanford that built us a special manned sensor,

Ez itt a hasított végű sörte.

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

A mért szilárdság óriási volt.

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

Ilyen méretű sörtecsomó,

a gekkó lába könnyűszerrel megtart egy húszkilós kisgyereket.

When we measured the forces, they were enormous.

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

Hogy sikerül?

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

Nemrég rájöttünk.

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

Súrlódás? Nem, túl gyenge. Elektrosztatikus erő?

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

Nem, változik a töltés, úgyis megtartja.

Valami tépőzárhatás?

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

Nem, az állat a molekulárisan sima felületen is futkos.

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

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

Esetleg szívás? Nem, vákuumban is tapadnak.

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

Hidrosztatika? Kapilláris tapadás?

How about suction? They stick on in a vacuum.

Nincs ragasztójuk, és víz alatt is pompásan tapadnak.

How about wet adhesion? Or capillary adhesion?

Ha vízbe merítjük a lábát, kimászik.

Hogyan csinálják?

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

Hiszik vagy sem, a magyarázat a molekulák közötti Van der Waals erők.

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

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

Valaha tanultak róla kémiaórán.

Van egymáshoz közeli két atom, az elektronok köröttük keringenek.

by intermolecular forces, by Van der Waals forces.

Ez a gyenge erő elég, hogy megtartsa a gekkót,

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

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

hiszen a sok kis erő összeadódik

a sörték végén lévő mikrostruktúrákról.

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

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

A sörtéktől megihletve egy berkeleyi munkatársammal együtt

with these small structures.

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

Nemrég áttörést értünk el, nemsokára megalkotjuk

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

az első szintetikus, öntisztító száraz tapadóanyagot.

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

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

Sok cég érdeklődik iránta.

(Nevetés)

dry adhesive. Many companies are interested in this.

Még a Nike-nak is bemutattuk.

(Nevetés)

(Laughter)

(Taps)

We also presented to Nike even.

(Laughter)

Meglátjuk, mire jutunk, de föllelkesít a fölfedezésünk.

(Applause)

Megértettük, hogy a mikrovilágban, ahol minden tapadóssá válik,

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

és a gravitáció már nem számít,

foglalkoznunk kell a hangyákkal és a lábukkal,

that we realized that that small-size scale --

mert a Berkeleyn munkatársam 6-milliméteres szilíciumhangyát épített,

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

we needed to look at ants and their feet, because

amelynek lába van.

De a robot elakad, nem jól működik.

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

De a hangyák járnak, és rá fogunk jönni, miért, és megcsináljuk.

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

Képzeljék el,

lesz egy bolynyi 6-milliméteres robotunk, amelyek köröttünk teszik a dolgukat.

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

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

Hová vezet ez?

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

Gondolom, el tudják képzelni.

Az internetnek már van szeme és füle,

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

vannak webkameráink stb.,

Clearly, the Internet is already having eyes and ears,

de lesz lába és keze is.

Képesek leszünk robotokon keresztül

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

programozott munkát végezni, hogy bárhová futhassunk,

repülhessünk és úszhassunk.

You're going to be able to do programmable

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

Már láttuk David Kellyt a halával.

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

Végezetül: a következtetés világos.

Ha a természet üzenete nem elég, ha a robotokat kutatásra, mentésre,

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

aknaszedésre, gyógyászatra használjuk,

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

meg kell óvnunk a természet alkotásait,

search and rescue, or mine clearance, or medicine,

különben e titkok örökre elvesznek.

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

Köszönöm.

(Taps)

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

Thank you.

(Applause)