Robert Full: Engineering and evolution

Traduttore: Andrea Bravi Revisore: Maria Gitto

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

Benvenuti. Potrei avere la prima slide, per favore?

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

Al contrario dei calcoli fatti dagli ingegneri, le api possono volare,

dolphins can swim, and geckos can even climb

i delfini possono nuotare, e i gechi possono addirittura scalare

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

le superfici più liscie. Ora, quello che voglio fare con il poco tempo che ho a disposizione,

is to try to allow each of you to experience

è provare a permettere a ognuno di voi di provare,

the thrill of revealing nature's design.

più o meno, il brivido di scoprire i progetti della natura.

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

Io lo faccio ogni volta, ed è semplicemente incredibile.

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

Voglio provare a condividere con voi questa sensazione durante la presentazione.

The challenge of looking at nature's designs --

La sfida è guardare ai progetti della natura

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

e io vi dirò come noi li percepiamo, e come li usiamo.

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

Chiaramente la sfida è di rispondere a questa domanda:

what permits this extraordinary performance of animals

Cosa permette agli animali di mostrare delle prestazioni così straordinarie,

that allows them basically to go anywhere?

in grado di renderli capaci di fare qualsiasi cosa?

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

E se riuscissimo a capirlo, come potremmo implementare queste idee?

Well, many biologists will tell engineers, and others,

Dunque, molti biologi diranno agli ingegneri

organisms have millions of years to get it right;

che gli organismi hanno avuto milioni di anni per fare le cose ammodo,

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

che sono spettacolari, che possono fare qualsiasi cosa in modo magnifico.

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

Quindi la risposta sarebbe la bio mimetica -- cioè copiare direttamente la natura

We know from working on animals that the truth is

Lavorando a contatto con gli animali sappiamo che la verità

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

è che questo è esattamente ciò che non si deve fare. Il motivo è che l'evoluzione funziona

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

sulla base del principio del "basta che funzioni", non secondo quello della perfezione.

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

Le difficoltà nel costruire un qualsiasi organismo

are really severe. Natural technologies have incredible constraints.

sono molto forti. La tecnologia che la natura produce ha dei vincoli incredibili.

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

Pensateci. Se foste degli ingegnere e io vi dicessi

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

che dovete costruire un'automobile, ma cominciando da queste dimensioni,

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

che deve poter crescere per raggiungere le sue piene dimensioni e che deve funzionare sempre.

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

Pensate al fatto che se riuscirete a costruire un'automobile, io vi chiederò di metterci dentro

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

una fabbrica in grado di produrre un'altra automobile.

(Laughter)

(Risate)

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

E voi non potrete mai, assolutamente mai, a causa della storia

and the inherited plan, start with a clean slate.

e dei piani ereditati, cominciare da zero.

So, organisms have this important history.

Gli esseri viventi condividono questa storia importante.

Really evolution works more like a tinkerer than an engineer.

L'evoluzione funziona per davvero più come un aggiustatutto che come un ingegnere.

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

E questo è molto importante quando si comincia ad osservare gli animali.

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

Al contrario, noi pensiamo che ci sia bisogno di essere ispirati dalla biologia.

You need to discover the general principles of nature,

C'è bisogno di scoprire i principi generali usati dalla natura

and then use these analogies when they're advantageous.

e usarli come riferimento quando questo è vantaggioso.

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

Questa è una grande sfida poiché gli animali,

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

quando si comincia ad osservarli attentamente, a vedere come funzionano,

appear hopelessly complex. There's no detailed history

risultano essere di una complessità impressionante. Non è possibile trovare

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

da nessuna parte progetti che ne descrivano il funzionamento.

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

I loro giunti sono in grado di compiere troppi movimenti, hanno troppi muscoli,

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

anche il più semplice degli animali a cui si possa pensare, qualcosa come ad esempio un insetto,

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

ha più neuroni e connessioni di quante si possa immaginare.

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

Come capire qualcosa da tutto questo? Bene, noi crediamo

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

- e abbiamo ipotizzato - che gli animali funzionino,

is if the control of their movements

come se il controllo dei loro movimenti avvenisse

tended to be built into their bodies themselves.

direttamente a livello del loro corpo.

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

Abbiamo scoperto che animali a due, quattro, sei e otto zampe

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

producono tutti le stesse forze a contatto col suolo quando si muovono.

They all work like this kangaroo, they bounce.

Funzionano tutti come questo canguro, saltano

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

e possono essere modellati da un sistema fatto da una molla e un peso, che noi chiamiamo sistema molla-massa

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

poiché siamo biomeccanici, anche se in effetti non è altro che un trampolo a molla.

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

Si muovono tutti come un trampolo a molla. Com'è possibile?

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

Una gamba umana funziona come due zampe di un cane,

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

o come tre zampe di un insetto messe insieme,

or four legs as one of a trotting crab.

o quattro zampe di un granchio.

And then they alternate in their propulsion,

Tutte si alternano nella spinta,

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

ma il movimento che fanno è lo stesso. Funziona così per tutti gli organismi che abbiamo studiato.

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

Come vedrete la prossima settimana - giusto per darvi un indizio -

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

ci sarà un articolo che spiegherà come esseri davvero grossi

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

come un T. Rex, probabilmente non potevano farlo, ma lo vedrete la prossima settimana.

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

Ora, ciò che è interessante è come questi animali saltino

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

sul piano verticale in questo modo, e in una collaborazione con Pixar

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

per "A Bug's Life", abbiamo discusso

bipedal nature of the characters of the ants.

la natura bipede dei personaggi formiche.

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

Noi li informammo che loro muovono anche in un altro piano, chiaramente,

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

e loro ci chiesero: "Perché fare un modello che

just in the sagittal plane or the vertical plane,

descrive movimenti solo sul piano sagittale o verticale

when you're telling us these animals are moving

quando ci stai dicendo che questi animali si muovono

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

sul piano orizzontale?" Beh, ottima domanda.

Nobody in biology ever modeled it this way.

Nessun biologo l'ha mai modellato in questo modo.

We took their advice and we modeled the animals moving

Seguendo il loro consiglio abbiamo modellizzato il movimento degli animali

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

anche sul piano orizzontale. Abbiamo preso le loro tre zampe,

we collapsed them down as one.

le abbiamo unite in una sola.

We got some of the best mathematicians in the world

Abbiamo chiamato da Princeton uno dei migliori matematici al mondo

from Princeton to work on this problem.

per lavorare su questo problema.

And we were able to create a model

E siamo stati capaci di creare un modello

where animals are not only bouncing up and down,

dove gli animali non saltano solo su e giù,

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

ma saltano anche avanti e indietro allo stesso tempo.

And many organisms fit this kind of pattern.

Molto esseri viventi seguono questo genere di movimenti.

Now, why is this important to have this model?

Ora, perché è importante avere questo modello?

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

Perché è veramente interessante. Se si prende questo modello

and you perturb it, you give it a push,

e si perturba, si da una spinta,

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

non appena incorre in qualcosa, si stabilizza da solo, senza usare il cervello,

or no reflexes, just by the structure alone.

senza usare riflessi, semplicemente usando la sua struttura.

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

E' un modello bellissimo. Diamo un'occhiata alla matematica che ci sta dietro.

(Laughter)

(Risate)

That's enough!

Ok, è abbastanza!

(Laughter)

(Risate)

The animals, when you look at them running,

Quando uno osserva gli animali correre

appear to be self-stabilizing like this,

sembra che questi si stabilizzino da soli in questo modo,

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

usando principalmente zampe a molla. Proprio così, le zampe sono in grado

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

di fare calcoli da sole. E' come se gli algoritmi di controllo fossero

are embedded in the form of the animal itself.

integrati nella forma stessa dell'animale.

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

Perché l'uomo non si è mai ispirato alla natura e a questo tipo di scoperte?

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

Ebbene, io risponderei che la tecnologia umana è veramente differente

natural technologies, at least they have been so far.

dalla tecnologia della natura, o per lo meno lo è stata fino ad ora.

Think about the typical kind of robot that you see.

Pensate al primo robot che vi viene in mente.

Human technologies have tended to be large, flat,

La tecnologia umana tende ad essere grande, piatta,

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

spigolosa, rigida, fatta di metallo. Si hanno dispositivi che ruotano

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

e assi. Ci sono pochissimi motori e sensori.

Whereas nature tends to be small, and curved,

Al contrario la natura tende ad essere piccola, ricurva,

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

si piega e si torce, ha zampe al posto di appendici,

and has many muscles and many, many sensors.

ha molti muscoli e moltissimi sensori.

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

Perciò il design è molto differente. Ad ogni modo, ciò che sta cambiando,

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

ciò che è più entusiasmante - ve ne mostrerò alcuni esempi a breve -

is that as human technology takes on more of the characteristics

è che non appena la tecnologia umana prende le caratteristiche

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

della natura, la natura diventa un'insegnante ancora più utile.

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

E qui c'è un esempio che è davvero spettacolare.

This is a collaboration we have with Stanford.

Questa è una collaborazione che abbiamo con Stanford.

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

Loro hanno sviluppato una nuova tecnica chiamata Fabbricazione a Deposizione di Forma

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

che è una tecnica dove si possono unire più materiali insieme e formare qualsiasi forma

that they like, and put in the material properties.

si voglia, trasferendoci le proprietà dei materiali utilizzati.

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

All'interno della forma si possono integrare anche sensori ed attuatori.

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

Ad esempio, qui c'è una zampa - la parte trasparente è rigida,

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

la parte bianca è morbida, e non serve nessun asse o altro.

It just bends by itself beautifully.

Semplicemente si piega da sola. Bellissimo.

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

Perciò, si possono mettere queste proprietà. Questa li ha ispirati nel

this design by producing a little robot they named Sprawl.

realizzare un piccolo robot che hanno chiamato Sprawl.

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

Il nostro lavoro ha ispirato anche un altro robot, un robot bioispirato che salta,

from the University of Michigan and McGill

che viene dall'università del Michigan e McGill

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

di nome RHex, un robot esapode, e questo è autonomo.

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

Andiamo ora al video, vi mostrerò come alcuni di questi animali si muovono,

and then some of the simple robots

e quindi alcuni semplici robot

that have been inspired by our discoveries.

che sono stati ispirati dalle nostre scoperte.

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

Questo è un po' di quello che avete fatto stamani, anche se l'avete fatto all'aperto

not on a treadmill.

non su un tapis roulant.

Here's what we do.

Questo è quello che facciamo.

(Laughter)

(Risate)

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

Questa è una specie di blatta - questa è una blatta Americana

you think you don't have in your kitchen.

che pensate di non avere in cucina.

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

Questo è uno scorpione con otto zampe, una formica con sei e un centipiede con quarantaquattro zampe.

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

Se ricordate, vi ho detto che tutti questi animali funzionano un po' come un trampolo a molla.

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

Saltano quando si muovono, e lo potete vedere

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

in questo granchio delle spiagge di Panama e della Carolina del Nord.

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

Arriva fino a quattro metri al secondo quando corre.

It actually leaps into the air, and has aerial phases

In effetti si stacca verso l'alto e ha una fase aerea

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

quando fa così, come un cavallo - qui potete vedere che salta.

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

Quello che abbiamo scoperto è che, sia che si guardi alle gambe di un uomo

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

come Richard, o alle zampe di una blatta, o di un granchio, o di un canguro,

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

la rigidità relativa di quella molla è la stessa per tutto ciò che abbiamo visto fino a ora.

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

Ora, a cosa sono buone delle zampe a molla, cosa possono fare?

Well, we wanted to see if they allowed the animals

Bene, noi volevamo studiare se queste permettessero agli animali

to have greater stability and maneuverability.

di avere una maggiore stabilità e manovrabilità.

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

Per questo abbiamo costruito un terreno pieno di ostacoli alti tre volte l'altezza dell'anca

of the animals that we're looking at.

degli animali che stavamo studiando,

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

sicuri che non ce l'avrebbero fatta. Questo è quello che sono riusciti a fare.

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

L'animale ci ha corso sopra, senza rallentare neanche un po'.

It didn't decrease its preferred speed at all.

Non ha per niente diminuito la sua velocità.

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

Non potevamo credere che ci potesse riuscire. Ci ha rivelato

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

che se fossimo in grado di costruire un robot con zampe a molla veramente semplici,

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

saremmo in grado di creare qualcosa di più manovrabile di qualsiasi altra cosa che sia mai stata costruita.

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

Ecco il primo esempio di questo, si tratta di un robot fatto da Stanford

Shape Deposition Manufactured robot, named Sprawl.

tramite la Fabbricazione a Deposizione di Forma, chiamato Sprawl.

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

Ha sei zampe - là ci sono le zampe a molla.

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

Si muove con un passo che userebbe un insetto ed eccolo

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

che si muove su un tapis roulant. Ora, quello che è importante di questo robot,

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

rispetto ad altri robot, è che non può vedere niente,

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

non può provare niente, non ha un cervello, ma lo stesso si può muovere

over these obstacles without any difficulty whatsoever.

oltre questi ostacoli senza la minima difficoltà.

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

Tutto ciò grazie al fatto che abbiamo trasferito le proprietà all'interno della forma.

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

Questo è uno studente magistrale, si tratta di parte del suo lavoro di tesi,

very robust, if a graduate student

fa un certo effetto quando uno studente

does that to his thesis project.

fa qualcosa del genere sul proprio progetto di tesi.

(Laughter)

(Risate)

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

Questo invece viene dalla McGill e dall'Università del Michigan, si tratta di RHex,

making its first outing in a demo.

alla sua prima dimostrazione all'aperto.

(Laughter)

(Risate)

Same principle: it only has six moving parts,

Stesso principio. Si tratta solo di sei parti mobili.

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

Sei motori, ma ha molle, zampe adatte. Si muove con il passo di un insetto

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

le zampe di mezzo si muovono in sincronia con quelle davanti

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

e quelle dietro dall'altra parte. Una sorta di tripode alternato,

and they can negotiate obstacles just like the animal.

che può superare ostacoli proprio come un animale.

(Laughter)

(Risate)

(Voice: Oh my God.)

O mio Dio.

(Applause)

(Applausi)

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

Può andare su diversi tipi di superfici - ecco terreno sabbioso

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

non abbiamo ancora perfezionato le zampe, ma di questo ne parlerò dopo.

Here's RHex entering the woods.

Ora RHex entra nel bosco.

(Laughter)

(Risate)

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

Come dicevo, questo robot non può vedere nulla, non può provare nulla,

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

non ha cervello. Funziona solo tramite un sistema meccanico calibrato

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

con componenti veramente semplici, ma ispirati dalla dinamica alla base dell'animale.

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

Ah, lo amo Bob. Ecco che scende una strada.

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

Ho presentato questo video al Jet Propulsion Lab della NASA - hanno detto

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

di non avere la capacità di scendere un cratere per cercare del ghiaccio e,

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

in ultima istanza, la vita su Marte. Questo

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

in particolare con robot con zampe a causa della loro intrinseca complicatezza.

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

Nessuno poteva farlo - Allora ho parlato io. Gli ho mostrato questo video

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

con il semplice design di RHex qui, e solo per convincerli che

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

siamo in grado di andare su Marte nel 2011, ho tinto il video di arancione

just to give them the sense of being on Mars.

giusto per dargli l'impressione di essere su Marte.

(Laughter)

(Risate)

(Applause)

(Applausi)

Another reason why animals have extraordinary performance,

Un'altra ragione per cui gli animali sono in grado di prestazioni straordinarie

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

e possono andare ovunque, è che interagiscono efficacemente

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

con l'ambiente. L'animale che sto per mostrarvi,

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

che abbiamo studiato è il geco.

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

Eccone qua uno, notate la sua posizione: è fermo.

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

Vi sfido. Vi mostrerò un video

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

uno degli animali corre su un piano

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

l'altro corre su per un muro. Quale è quale?

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

Stanno andando ad un metro al secondo. Quanti di voi pensano che sia quello sulla sinistra

is running up the wall?

che corre su per il muro?

(Applause)

(Applausi)

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

Ok. Il punto è che è molto difficile a dirsi, non è vero? E' incredibile.

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

Abbiamo chiesto a degli studenti e non sono stati in grado di rispondere.

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

Possono correre su un muro ad un metro al secondo, quindici passi al secondo

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

e sembra che stiano correndo su un piano. Com'è possibile?

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

E' fenomenale. Quello sulla destra è quello che stava scalando.

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

Come fanno? Hanno delle dita bizzarre - hanno delle dita

that uncurl like party favors when you blow them out,

che si aprono completamente come le trombette quando ci soffiamo dentro,

and then peel off the surface, like tape.

e si attaccano alla superficie come un nastro adesivo.

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

Come se avessimo un pezzo di nastro adesivo e lo attaccassimo in questo modo.

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

Loro lo fanno con le loro dita. E' bizzarro. Questo modo di attaccarsi ha ispirato

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

iRobot, un'azienda che lavora con noi, nella costruzione di Mecho-Geckos.

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

C'è una versione con zampe e una a carro armato, e una a bulldozer.

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

Vediamo in qualche video come si muovono alcuni di questi gechi,

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

in seguito vi mostrerò come si agganciano.

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

Ecco il geco che corre su una superficie verticale, ecco che va,

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

in tempo reale, ecco che va ancora. Ovviamente dobbiamo rallentare un po'.

You can't use regular cameras.

Non si possono usare telecamere normali.

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

Si devono catturare mille immagini al secondo per vederlo.

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

Ed ecco il video a mille immagini al secondo.

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

Ora voglio che guardiate la colonna vertebrale dell'animale.

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

Vedete come si curva? Non riusciamo a capire come faccia -

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

è un mistero irrisolto. Non sappiamo come funzioni.

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

Se avete un figlio o una figlia che vuole venire a Berkeley,

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

mandatela nel mio laboratorio e lo scopriremo. Davvero, mandateli alla Berkeley

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

perché questo è quello che farei io. Ecco un tapis roulant per gechi.

(Laughter)

(Risate)

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

E' un complesso di telecamera e tapis roulant,

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

così possiamo vedere i piedi dell'animale e registrarli

through the treadmill belt, to see how they move.

attraverso il nastro, per vedere come si muovono.

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

Ecco l'animale che corre su una superficie verticale.

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

Scegliete una zampa e provate a osservarne le dita, tentate di capire cosa sta facendo l'animale.

See it uncurl and then peel these toes.

Vedete come allarga ed aggancia le dita.

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

Ci mette 14 millisecondi. E' incredibile.

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

Ora arriviamo ai robot che sono stati ispirati, il Mecho-Gecko della iRobot.

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

Possiamo vedere le dita dell'animale attaccarsi - guardate!

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

Ed ecco l'azione adesiva del Mecho-Gecko

It uses a pressure-sensitive adhesive to do it.

usa un adesivo sensibile alla pressione per farlo.

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

Ecco l'azione adesiva dell'animale, ecco quella del Mecho-Gecko,

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

che permette loro di scalare in modo autonomo, andare su una superficie piatta,

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

passare su un muro e quindi finire su un tetto.

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

C'è anche la versione bulldozer. Dunque, l'animale non usa colla

The animal does not use that.

sensibile alla pressione.

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

Ma questo è ciò a cui siamo limitati al momento.

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

Come fa l'animale? Ha delle strane dita

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

e se si guarda a queste dita si vede che ci sono delle piccole foglie,

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

e se si ingrandiscono si può vedere

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

che ci sono delle piccole striature in queste foglie,

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

e se si ingrandisce 270 volte, si può vedere una sorta di tappeto.

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

E se si ingrandisce fino a 900 volte,

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

si può vedere che ci sono peli, piccoli peli, e se si guarda più attentamente

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

si nota che questi peli hanno striature. E se si ingrandisce una di quelle 30.000 volte,

you'll see each hair has split ends.

vedrete che ogni pelo finisce con molte estremità.

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

E se si ingrandiscono si vedono delle piccole strutture.

The smallest branch of the hairs looks like spatulae,

L'estremità più piccola dei peli sembra come un mestolo

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

e un animale come questo ha 1 miliardo di queste estremità di dimensioni nanometriche

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

per aderire il più possibile alla superficie. Infatti, se questo è il diametro di un capello,

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

un geco ha 2 milioni di questi e ogni pelo ha da 100 a 1000 estremità.

Think of the contact of that that's possible.

Pensate al contatto che riescono a creare.

We were fortunate to work with another group

Siamo stati fortunati a lavorare con un altro gruppo

at Stanford that built us a special manned sensor,

a Stanford che ci ha costruito uno speciale tipo di sensore

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

con cui siamo stati in grado di misurare la foza di un singolo pelo.

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

Ecco un singolo pelo con qualche estremità,

When we measured the forces, they were enormous.

quando abbiamo misurato le forze, queste erano enormi,

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

così grandi che con un gruppo di peli di circa queste dimensioni,

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

la zampa di un geco potrebbe sorreggere il peso di un bambino piccolo -

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

circa 18 Kg con facilità. Come riescono a farlo?

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

Lo abbiamo scoperto recentemente. Sfruttano l'attrito?

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

No, la forza è troppo poca. Sfruttano le cariche elettrostatiche?

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

No, si può cambiare la carica e loro rimangono attaccati.

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

Sfruttano la rugosità dei materiali? Intendo come una sorta di velcro.

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

No, si possono mettere sulle delle superfici liscie a livello molecolare - non lo fanno.

How about suction? They stick on in a vacuum.

Cosa dire invece della suzione? Aderiscono nel vuoto.

How about wet adhesion? Or capillary adhesion?

Cosa dire invece dell'adesione umida? O adesione capillare?

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

Non hanno nessun adesivo e possono rimanere attaccati tranquillamente anche sott'acqua.

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

Se si mette la loro zampa sott'acqua la presa non cede.

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

Come fanno, quindi? Che ci crediate o no, rimangono attaccati

by intermolecular forces, by Van der Waals forces.

grazie a forze intermolecolari chiamate forze di van der Waals.

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

Probabilmente le avrete studiate tempo fa in un corso di chimica.

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

Ci sono due atomi, vicini,

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

e gli elettroni si muovono attorno. Quella piccola forza è sufficiente

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

a fargli fare quello che fanno perché è sommata così tante volte

with these small structures.

tramite quelle piccole strutture.

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

Quello che stiamo facendo è trarre ispirazione da quei peli,

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

e con un altro collega a Berkeley, le stiamo costruendo.

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

Solo recentemente abbiamo comunicato che crediamo

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

che saremo capaci di creare il primo adesivo secco, sintetico, e autopulente.

dry adhesive. Many companies are interested in this.

Molte compagnie ne sono interessate.

(Laughter)

(Risate)

We also presented to Nike even.

Lo abbiamo presentato anche alla Nike.

(Laughter)

(Risate)

(Applause)

(Applausi)

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

Vedremo come andrà a finire. Eravamo così eccitati per questo

that we realized that that small-size scale --

che abbiamo capito che queste piccole dimensioni,

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

dove tutto diventa adesivo e la gravità non conta più,

we needed to look at ants and their feet, because

ci portavano a guardare alle formiche e alle loro dita, perché

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

uno dei miei altri colleghi a Berkeley ha costruito un robot in silicone

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

di sei millimetri con zampe, ma rimane bloccato, non si muove molto bene.

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

Ma le formiche sono in grado di farlo e noi capiremo come, così che alla fine

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

lo faremo muovere. Immaginate, sarà possibile

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

avere sciami di questi robot di sei millimetri che corrono in giro.

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

Dove andrà a finire? Penso che lo abbiate già capito.

Clearly, the Internet is already having eyes and ears,

Chiaramente Internet ha già occhi ed orecchie,

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

avete webcam e altro. Ma arriverà ad avere anche gambe e mani.

You're going to be able to do programmable

Sarete in grado di programmare

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

il vostro lavoro tramite questo tipo di robot, così che sarete liberi di andare a correre,

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

volare e nuotare ovunque. Abbiamo visto David Kelly all'inizio con il suo pesce.

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

Quindi, in conclusione, penso che il messaggio sia chiaro.

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

Se vi serve una morale, se la natura non è abbastanza, se vi interessa

search and rescue, or mine clearance, or medicine,

cercare e salvare persone, o ripulire un campo minato, o curare,

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

o qualsiasi altra cosa su cui stiamo lavorando, dobbiami capire che dobbiamo

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

preservare i progetti creati dalla natura, altrimenti questi segreti andranno persi per sempre.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)