Robert Full: Secrets of movement, from geckos and roaches

מתרגם: Itai Hershenhoren מבקר: Yifat Adler

I want you to imagine that you're a student in my lab.

דמיינו לעצמכם שאתם תלמידי מחקר במעבדה שלי.

What I want you to do is to create a biologically inspired design.

הייתי רוצה שתתנסו בתכנון בהשראה ביולוגית.

And so here's the challenge:

וזהו האתגר:

I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.

אני רוצה שתעזרו לי ליצור מודל תלת מימדי, דינמי ופרמטרי עבור מגע.

The translation of that is, could you help me build a foot?

התרגום לכך הוא, האם תוכלו לעזור לי לבנות כף רגל?

And it is a true challenge, and I do want you to help me.

וזהו אכן אתגר אמיתי, ואני רוצה שתסייעו לי.

Of course, in the challenge there is a prize.

כמובן, לאתגר יש פרס.

It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.

זהו לא בדיוק פרס של TED, אבל זוהי חולצה אקסלוסיבית מהמעבדה שלנו.

So please send me your ideas about how to design a foot.

אז בבקשה שלחו לי את הרעיונות שלכם לתכנון כף רגל.

Now if we want to design a foot, what do we have to do?

אם אנחנו מעוניינים לתכנן כף רגל, מה עלינו לעשות?

We have to first know what a foot is.

ראשית, עלינו לדעת מהי כף רגל.

If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg

אם ניגש למילון, הוא יגיד, "זהו הקצה התחתון של הרגל

that is in direct contact with the ground in standing or walking"

שנמצא במגע ישיר עם הקרקע בעמידה או בהליכה".

That's the traditional definition.

זוהי ההגדרה המסורתית.

But if you wanted to really do research, what do you have to do?

אבל אם תרצו באמת לחקור, מה עליכם לעשות?

You have to go to the literature and look up what's known about feet.

עליכם לגשת לספרות ולבחון מה ידוע על כפות רגליים.

So you go to the literature. (Laughter)

אז אתם הולכים לספרות...

Maybe you're familiar with this literature.

יתכן שהספרות הזאת מוכרת לכם.

The problem is, there are many, many feet.

הבעיה היא, שישנן המון המון כפות רגליים.

How do you do this?

איך עושים זאת?

You need to survey all feet and extract the principles of how they work.

צריך לסקור את כל כפות הרגליים ולתמצת את עקרונות פעולתן.

And I want you to help me do that in this next clip.

ואני רוצה שתעזרו לי בכך בקליפ הבא.

As you see this clip, look for principles,

בזמן שתצפו בקליפ, חפשו אחר עקרונות,

and also think about experiments that you might design

וגם חישבו על ניסוי שאולי תתכננו

in order to understand how a foot works.

במטרה להבין כיצד פועלת כף רגל.

See any common themes? Principles?

רואים עקרונות מנחים כלשהם?

What would you do?

מה הייתם עושים?

What experiments would you run?

איזה ניסויים הייתם עורכים?

Wow. (Applause)

וואו. (מחיאות כפיים)

Our research on the biomechanics of animal locomotion

המחקר שלנו, שעוסק בביומכניקה של תנועת בעלי החיים,

has allowed us to make a blueprint for a foot.

עזר לנו לבנות שרטוט של כף רגל.

It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at,

התכנון שלה קיבל השראה מהטבע, אבל זהו לא העתק של כף רגל כלשהי שכעת ראיתם,

but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.

אלא סינתזה של סודות של הרבה, הרבה כפות רגליים.

Now it turns out that animals can go anywhere.

מסתבר שחיות יכולות ללכת לכל מקום.

They can locomote on substrates that vary as you saw --

הן יכולות לנוע על מצעים שונים זה מזה

in the probability of contact, the movement of that surface

בהסתברות של המגע, בתנועה של המשטח,

and the type of footholds that are present.

ובסוג אחיזת הרגל הקיימת.

If you want to study how a foot works,

אם ברצוננו לחקור כיצד פועלת כף רגל,

we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.

עלינו ליצור סימולציה של המשטחים השונים.

When we did that, here's a new experiment that we did:

כאשר עשינו זאת -- זהו ניסוי חדש שערכנו:

we put an animal and had it run -- this grass spider --

הנחנו את החיה ואפשרנו לה לרוץ -- זהו עכביש העשב --

on a surface with 99 percent of the contact area removed.

על משטח בו הוסרו 99 אחוזים משטח המגע.

But it didn't even slow down the animal.

אבל זה אפילו לא האט את החיה.

It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.

היא עדיין רצה במהירות המקבילה למהירות אנושית של 500 קמ"ש.

Now how could it do that? Well, look more carefully.

איך היא מסוגלת לעשות זאת? שימו לב.

When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.

בהילוך איטי פי 50 אנחנו רואים כיצד הרגל פוגעת במשטח הסימולציה.

The leg is acting as a foot.

הרגל משמשת ככף רגל.

And in fact, the animal contacts other parts of its leg

למעשה, חלקים אחרים של הרגל יוצרים מגע

more frequently than the traditionally defined foot.

בתדירות גבוהה יותר מאשר כף הרגל עצמה.

The foot is distributed along the whole leg.

כף הרגל מבוזרת על פני כל הרגל.

You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,

תוכלו לערוך ניסוי נוסף בו תקחו תיקן עם כף רגל,

and you can remove its foot.

ותסירו את כף רגלו.

I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.

אני מעביר ביניכם כמה תיקנים. התבוננו היטב בכפות רגליהם.

Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.

ללא כף רגל, הנה מה שהוא עושה. הוא אפילו לא מאט.

It can run the same speed without even that segment.

הוא יכול לרוץ באותה מהירות ללא החלק הזה.

No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.

אל תדאגו לתיקן -- הם יכולים לגדל אותן בחזרה, אם זה מטריד אתכם.

How do they do it?

איך הם עושים זאת?

Look carefully: this is slowed down 100 times,

התבוננו היטב: זהו הילוך איטי פי 100.

and watch what it's doing with the rest of its leg.

שימו לב מה הוא עושה עם החלק הנותר של הרגל.

It's acting, again, as a distributed foot --

ושוב, הרגל מתנהגת ככף רגל מבוזרת.

very effective.

מאד יעיל.

Now, the question we had is, how general is a distributed foot?

כעת, השאלה שלנו היא, מה רמת השכיחות של כף רגל מבוזרת?

And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it.

ההתנהגות הבאה שאציג בפניכם הדהימה אותנו בפעם הראשונה בה ראינו אותה.

Journalists, this is off the record; it's embargoed.

עיתונאים, הקטע הזה הוא לא לציטוט, מוטל עליו אמברגו --

Take a look at what that is!

התבוננו בזה!

That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.

זהו תמנון הולך על שתיים שמוסווה כקוקוס מתגלגל.

It was discovered by Christina Huffard

גילתה אותו כריסטינה האפארד

and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.

והוא צולם על ידי אולפני הים, כאן במונטרי.

We've also described another species of bipedal octopus.

תעדנו מין אחר של תמנון הולך על שתיים.

This one disguises itself as floating algae.

התמנון הזה מסווה את עצמו כאצה צפה.

It walks on two legs and it holds the other arms up in the air so that it can't be seen.

הוא הולך על שתי רגליים ומחזיק את שאר הרגליים באוויר כך שהן לא נראות.

(Applause)

(מחיאות כפיים)

And look what it does with its foot to get over challenging terrain.

הביטו מה הוא עושה עם כף הרגל כדי לעבור משטחים מאתגרים.

It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --

הוא משתמש בכף הרגל המבוזרת היפהפייה ומתקדם כאילו המכשולים כלל לא קיימים.

truly extraordinary.

בהחלט יוצא מן הכלל.

In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.

בשנת 1951, אשר צייר את הציור הבא. הוא חשב שייצר פנטזיה של חיות.

But we know that art imitates life,

אבל האמנות מחקה את החיים,

and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.

ומסתבר שבטבע, לפני 3 מיליון שנים, התפתחה החיה הבאה.

It's a shrimp-like animal called the stomatopod,

היא נראית כמו שרימפ ונקראת סטומאטופוד.

and here's how it moves on the beaches of Panama:

והנה הדרך בה היא נעה על חופי פנמה:

it actually rolls, and it can even roll uphill.

היא למעשה מתגלגלת, והיא יכולה אפילו להתגלגל במעלה הגבעה.

It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.

זוהי הרגל המבוזרת האולטימטיבית. כל הגוף משמש ככף רגל.

So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,

לכן, אנו רוצים להוסיף לשרטוט שלנו את התכונה הראשונה החשובה.

we want to add distributed foot contact.

אנו רוצים להוסיף מגע מבוזר.

Not just with the traditional foot, but also the leg,

לא רק עם כף הרגל המסורתית, אלא עם כל הרגל,

and even of the body.

ואפילו עם הגוף.

Can this help us inspire the design of novel robots?

האם זה יכול לשמש כהשראה לתכנון רובוטים חדשניים?

We biologically inspired this robot, named RHex,

את הרובוט הזה בנינו בהשראה ביולוגית. שמו הוא רהקס.

built by these extraordinary engineers over the last few years.

הוא נבנה על ידי המהנדסים המופלאים הללו במהלך השנים האחרונות.

RHex's foot started off to be quite simple,

כף רגלו של רהקס התחילה כמשהו פשוט,

then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.

במהלך הזמן היא שוכללה, ובסופו של דבר קיבלנו את חצי העיגול הזה.

Why is that? The video will show you.

מה הסיבה לכך? תראו זאת בווידאו.

Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.

התבוננו היכן הרגל של הרובוט יוצרת מגע כדי להתמודד עם פני השטח הקשים האלה.

What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.

תראו שלמעשה, הרובוט משתמש ברגל המעוגלת ככף רגל מבוזרת.

Watch it go over this.

התבוננו כיצד הוא עובר מעל.

You can see it here well on this debris.

אתם יכולים לראות זאת כאן היטב.

Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.

יוצא מן הכלל. ללא אמצעי חישה כלשהם. כל השליטה מבוססת על הרגליים המתואמות.

Really simple, but beautiful.

בהחלט פשוט, אך יפהפה.

Now, you might have noticed something else about the animals

ודאי שמתם לב לדבר נוסף

when they were running over the rough terrain.

כאשר החיות רצות על פני משטח מורכב.

And my assistant's going to help me here.

והעוזר שלי עומד לעזור לי כאן.

When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?

כאשר נגעת ברגלו של התיקן -- אתה יכול להגיע אליו עם המיקרופון?

When you touched the cockroach leg, what did it feel like?

כאשר נגעת ברגלו של התיקן, מה הייתה התחושה?

Did you notice something?

האם שמת לב למשהו?

Boy: Spiny.

ילד: קוצני.

Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.

רוברט פול: זה קוצני, נכון? ממש קוצני, נכון? זה קצת כאב.

Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach.

אולי נוכל לתת אותו למנחה שלנו ונבדוק אם הוא מספיק אמיץ בשביל לגעת בג'וק.

(Laughter)

(צחוק)

Chris Anderson: Did you touch it?

כא: נגעת בזה?

RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines

רפ: אם תתבוננו בתשומת לב, תראו שיש להם קוצים.

and until a few weeks ago, no one knew what they did.

ועד לפני מספר שבועות, אף אחד לא ידע מה תפקידם.

They assumed that they were for protection and for sensory structures.

הניחו שיש להם תפקידי הגנה או חישה.

We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.

גילינו שמטרתם שונה -- הנה חלק מהקוץ.

They're tuned such that they easily collapse in one direction

הם בנויים כך שהם מתכופפים בקלות לכיוון אחד

to pull the leg out from debris,

כדי להוציא את הרגל מתוך המשטח,

but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.

אך הם קשיחים לכיוון השני, כך שהם יכולים להאחז בחספוסים במשטח.

Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --

סרטנים לא מאבדים את אחיזתם בקרקע, מכיוון שהם בד"כ כלל נעים על חול --

until they come to our lab.

עד שהגיעו למעבדה שלנו.

And where they have a problem with this kind of mesh,

שם הם נתקלו בבעיה עם הרשת הזו,

because they don't have spines.

מכיוון שאין להם קוצים.

The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.

לסרטנים אין קוצים, ולכן קשה להם להתמודד עם משטחים כאלה.

But of course, we can deal with that

אבל כמובן, אנחנו יכולים להתמודד עם זה,

because we can produce artificial spines.

מכיוון שאנחנו יכולים לייצר קוצים מלאכותיים.

We can make spines that catch on simulated debris

אנחנו יכולים לייצר קוצים שנתפסים על המצע בסימולציה

and collapse on removal to easily pull them out.

ומתכופפים בקלות כדי להשתחרר.

We did that by putting these artificial spines on crabs,

עשינו זאת על ידי חיבור הקוצים המלאכותיים הללו לסרטנים,

as you see here, and then we tested them.

ולאחר מכן בחנו אותם.

Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!

האם אנחנו באמת מבינים את עיקרון ההתאמה? התשובה היא, כן!

This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.

זהו הילוך איטי פי 20, והסרטן פשוט חולף ביעף על פני המשטח שלנו.

(Laughter) (Applause)

(מחיאות כפיים)

A little better than nature.

יותר טוב מהטבע.

So to our blueprint, we need to add tuned spines.

אז לשרטוט שלנו, אנחנו צריכים להוסיף קוצים מתואמים.

Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?

האם זה יעזור לנו לתכנן רובוטים מטפסים יעילים יותר?

Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.

הנה רהקס -- לרהקס יש בעיה עם מסילות חלקות, כפי שאתם רואים כאן.

So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.

למה שלא נוסיף קוצים? עמיתי באוניברסיטת פנסילבניה עשו זאת.

Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,

דן קודיצ'ק הוסיף כמה מסמרי ברזל -- גרסה פשוטה מאד -- על הרובוט --

and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!

והנה רהקס, כעת, עובר מעל המסילות בלי בעיה.

How does it do it?

איך הוא מבצע זאת?

Let's slow it down and you can see the spines in action.

נריץ בהילוך איטי ותוכלו לראות את הקוצים בפעולה.

Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.

הביטו ברגל באה מסביב, ותראו את הרגל נאחזת בדיוק שם.

It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.

לפני כן הוא לא הצליח. הוא החליק, נתקע והתהפך.

And watch again, right there -- successful.

וכעת הביטו שוב, בדיוק שם -- הצלחה.

Now just because we have a distributed foot and spines

רגל מבוזרת עם קוצים לא מבטיחה לנו

doesn't mean you can climb vertical surfaces.

יכולת טיפוס על משטחים אנכיים.

This is really, really difficult.

זה באמת, באמת מסובך.

But look at this animal do it!

אבל הביטו בחיה הזו עושה זאת!

One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate.

אחת מהחיות שאני מעביר ביניכם, מטפסת במעלה משטח אנכי. זוהי פלטת מתכת חלקה.

It's extraordinary how fast it can do it --

המהירות שלה מדהימה.

but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.

אבל אם נאט מעט, תראו משהו בהחלט יוצא דופן.

It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --

זהו סוד. החיה מטפסת ביעילות על ידי החלקה והביטו --

and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.

למעשה, ההאחזות של החיה במשטח גרועה ביותר.

It looks, in fact, like it's swimming up the surface.

זה נראה, למעשה, כמו שחייה במעלה המשטח.

We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.

למעשה, המודל המתאים יותר הוא התנהגות בתוך נוזל.

The distributed foot, actually, is working more like a paddle.

הרגל המבוזרת מתנהגת, למעשה, יותר כמו משוט.

The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.

תופעה דומה קיימת כאשר הלטאה הזו רצה על פני חול טובעני.

Watch its feet.

הביטו ברגליה.

It's actually functioning as a paddle

הן מתפקדות כמו משוטים

even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.

למרות שהיא על משטח שבד"כ אנו מתייחסים אליו כאל מוצק.

This is not different from what my former undergraduate discovered

זה די דומה למה שגילתה סטודנטית שלי לשעבר

when she figured out how lizards can run on water itself.

שהבינה איך לטאות יכולות לרוץ על פני המים.

Can you use this to make a better robot?

האם אתם יכולים להשתמש בכך כדי לייצר רובוט משופר?

Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --

מרטין ביולר השתמש בכך -- הוא עכשיו נמצא ב"בוסטון דינמיקס" --

he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.

הוא יישם את הרעיון הזה והפך את רהקס ל"רהקס מים".

So here's RHex with paddles,

אז הנה רהקס עם משוטים,

now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.

שכעת הוסב להיות רובוט מים מדהים.

For rough surfaces, though, animals add claws.

עבור משטחים מחוספסים, לבעלי החיים מתווספים טפרים.

And you probably feel them if you grabbed it.

וקרוב לודאי הרגשתם אותם אם אחזתם בהם.

Did you touch it?

נגעת בזה?

CA: I did.

כא: כן.

RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.

רפ: הטפרים האלה מתאימים מאוד לתפיסת משטחים.

Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer

מארק קאטקוסקי מאוניברסיטת סטאנפורד, אחד משותפי, הוא מהנדס יוצא מן הכלל.

who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,

הוא פיתח את הטכניקה הזו שנקראת ייצור בשיקוע צורות,

where he can imbed claws right into an artificial foot.

בעזרתה הוא יכול לשבץ טפרים ברגל המלאכותית.

And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit.

והנה הגרסה הפשוטה של רגל עבור רובוט חדש.

So to our blueprint, let's attach claws.

אז לשרטוט שלנו, נוסיף טפרים.

Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,

אבל, כדי שהחיות יוכלו לנוע על פני כל המשטחים,

the animals use hybrid mechanisms

הן זקוקות להכלאה בין המנגנונים

that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion

שכוללת טפרים וקוצים ושערות וכריות ודבק והדבקה קפילארית

and a whole bunch of other things.

ודברים נוספים רבים.

These are all from different insects.

אלו דברים ששייכים לחרקים שונים.

There's an ant crawling up a vertical surface.

זוהי נמלה המטפסת במעלה משטח אנכי.

Let's look at that ant.

נתבונן בה.

This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.

זוהי כף רגל של נמלה. רואים את השערות ואת הטפרים ואת הדבר הזה כאן.

This is when its foot's in the air.

כאן כף הרגל מורמת באוויר.

Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.

הביטו מה קורה כאשר כף הרגל מגיעה אל הכריך שלכם.

You see what happens?

אתם רואים מה מתרחש?

That pad comes out. And that's where the glue is.

הכרית יוצאת החוצה. וזהו המקום בו נמצא הדבק.

Here from underneath is an ant foot,

זהו מבט מלמטה על כף רגל של נמלה,

and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.

וכאשר הטפרים לא נתפסים, הכרית יוצאת בצורה אוטומטית ללא פעולה כלשהי של הנמלה.

It just extrudes.

זה פשוט יוצא.

And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings.

זו הייתה תמונה מסובכת לצילום -- אני חושב שזו תמונה של כף רגל של נמלה על על-מיתר.

So it's pretty tough to do.

זה די מסובך...

This is what it looks like close up --

כך זה נראה במבט מקרוב --

here's the ant foot, and there's the glue.

הנה כף הרגל של הנמלה, וכאן הדבק.

And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.

גילינו שהדבק מורכב מתערובת שתי-פאזות מעניינת.

It certainly helps it to hold on.

אין ספק שהוא עוזר לנמלה להאחז.

So to our blueprint, we stick on some sticky pads.

אז לשרטוט שלנו, נוסיף כמה כריות דביקות.

Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.

ניתן לחשוב שעבור משטחים חלקים נוכל לקבל השראה מכאן.

Now we have something better here.

והנה יש לנו משהו טוב יותר.

The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.

השממית היא דוגמא מצויינת לננו-טכנולוגיה בטבע.

These are its feet.

אלו הן כפות הרגליים שלה.

They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,

הן נראות כמעט חייזריות. והסוד, שמאפשר להן להדבק לקיר,

involves their hairy toes.

מסתתר בבהונות השעירים.

They can run up a surface at a meter per second,

הן יכולות לרוץ במעלה משטח במהירות של מטר בשניה,

take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.

כשלושים צעדים בשניה אחת -- בקושי אפשר לראות אותן.

If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,

בהילוך איטי, הן מחברות את כפות רגליהן ב-8 אלפיות השניה,

and detach them in 16 milliseconds.

ומשחררות אותן ב-16 אלפיות השניה.

And when you watch how they detach it, it is bizarre.

וכאשר מתבוננים כיצד הן מנתקות את רגליהן, זה מוזר.

They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.

הן מקלפות את הרגליים מהמשטח כמו שמקלפים נייר דבק.

Very strange. How do they stick?

מוזר מאד. איך הן נדבקות?

If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae

בכפות רגליהן יש מבנה דומה לעלה שנקרא לינלאה,

with millions of hairs.

שבו מליוני שערות.

And each hair has the worst case of split ends possible.

כל שערה סובלת ממקרה חמור של קצוות מפוצלים.

It has a hundred to a thousand split ends,

יש לה בין 100 ל-1000 קצוות מפוצלים.

and that's the secret, because it allows intimate contact.

וזהו הסוד, מכיוון שזה מאפשר להן מגע אינטימי.

The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.

לשממית יש מיליארד קצוות דקיקים בגודל 200 ננומטר.

And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction.

והם לא נדבקים בעזרת דבק, או סקוץ', או יניקה.

We discovered they work by intermolecular forces alone.

גילינו שהם פועלים על ידי קשרים בין מולקולריים בלבד.

So to our blueprint, we split some hairs.

ולכן בשרטוט שלנו נפצל כמה שערות.

This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --

זה נתן לנו השראה לתכנן דבק יבש המתנקה עצמאית,

the patent issued, we're happy to say.

ואנו שמחים להודיע שיש לנו פטנט רשום.

And here's the simplest version in nature,

זוהי הדוגמא הפשוטה ביותר בטבע,

and here's my collaborator Ron Fearing's attempt

וזהו הנסיון של שותפי רון פירינג לייצר

at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.

גרסה מלאכותית של דבק יבש העשוי מפוליאוריתן.

And here's the first attempt to have it work on some load.

וזהו הנסיון הראשון להעמיס אותו במטען.

There's enormous interest in this in a variety of different fields.

יש התעניינות רבה בכך בתחומים רבים ושונים.

You could think of a thousand possible uses, I'm sure.

אני בטוח שתוכלו לחשוב על אלפי שימושים אפשריים.

Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.

אנשים רבים עשו זאת, ואנחנו נרגשים לממש זאת כמוצר סופי.

We have imagined products; for example, this one:

חשבנו על מוצרים, כמו הדוגמא הזו למשל:

we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.

חשבנו על פלסטר בהשראה ביולוגית ללא שימוש בדבק.

We took some hairs from a molting gecko;

לקחנו כמה שערות מנשל שממית,

put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.

שמנו שלושה גלילים שלהן כאן, ויצרנו את הפלסטר הזה.

This is an undergraduate volunteer --

זהו סטודנט מתנדב --

we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --

יש לנו 30,000 סטודנטים, אז אנחנו יכולים לבחור מביניהם --

that's actually just a red pen mark.

זהו למעשה רק סימון בעט אדום.

But it makes an incredible Band-Aid.

אבל הוא משמש כפלסטר נפלא.

It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.

הוא מאוורר, אפשר להסיר אותו בקלות, הוא לא גורם לגירויים, והוא מתאים לשימוש מתחת למים.

I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --

אני חושב שזו דוגמא יוצאת מן הכלל לדרך בה מחקר סקרני --

we just wondered how they climbed up something --

בסה"כ תהינו איך הן מטפסות --

can lead to things that you could never imagine.

יכול להוביל לדברים שמעבר לכל דימיון.

It's just an example of why we need to support curiosity-based research.

זוהי רק דוגמא לסיבות לתמיכה במחקר סקרני.

Here you are, pulling off the Band-Aid.

והנה, מסירים את הפלסטר.

So we've redefined, now, what a foot is.

אז הגדרנו מחדש מהי כף רגל.

The question is, can we use these secrets, then,

השאלה היא, האם אנו יכולים להשתמש בסודות הללו,

to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?

כהשראה לתכנון כף רגל טובה יותר מאלו שראינו בטבע.

Here's the new project:

זהו פרוייקט חדש:

we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --

אנחנו מנסים לייצר את הרובוט המטפס הראשון לצורך חילוץ והצלה - ללא מנגנון יניקה או מגנטים -

that can only move on limited kinds of surfaces.

שיוכל לנוע על מגוון משטחים מוגבל.

I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --

קראנו לרובוט רייס (RiSE), ראשי תיבות עבור רובוט בסביבת טיפוס.

and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.

ויש לנו קבוצה יוצאת מן הכלל של ביולוגים ומהנדסים שיוצרים את הרובוט הזה.

And here is RiSE.

והנה רייס.

It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.

יש לו שש רגליים וזנב. הנה הוא על גדר ועל עץ.

And here are RiSE's first steps on an incline.

והנה צעדיו הראשונים על שיפוע.

You have the audio? You can hear it go up.

אפשר לשמוע? אתם יכולים לשמוע אותו עולה.

And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.

והנה הוא בא לכיוונכם, בצעדיו הראשונים במעלה קיר.

Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.

כאן הוא משתמש רק ברגליו הפשוטות ביותר. זה חדש ביותר,

But we think we got the dynamics right of the robot.

אבל אנחנו חושבים שמצאנו את הדינמיקה המתאימה של הרובוט.

Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.

מארק קאטקוסקי מתקדם צעד נוסף קדימה

He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.

ובונה את הרגליים והבהונות בתהליך שיקוע צורה.

The next step is to make compliant toes,

השלב הבא יהיה בנייה של בהונות תואמים,

and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.

הוספה של קוצים וטפרים והתאמה לדבקים יבשים.

So the idea is to first get the toes and a foot right,

הרעיון הוא קודם כל לבנות את כף הרגל והבהונות,

attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.

לנסות לגרום להם לטפס, ובסופו של דבר להתאים אותם לרובוט.

And that's exactly what he's done.

וזה בדיוק מה שהוא עשה.

He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.

הוא בנה, למעשה, רגל רובוטית מטפסת בהשראת הטבע.

And here's Cutkosky's and his amazing students' design.

והנה קאטקוסקי והעיצוב המדהים של תלמידיו.

So these are tuned toes -- there are six of them,

אלו הן בהונות מתואמים - יש 6 כאלה,

and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.

והם משתמשים בעקרונות שדברתי עליהם עבור השרטוט.

So this is not using any suction, any glue,

הוא לא עושה שימוש ביניקה או בדבק,

and it will ultimately, when it's attached to the robot --

ובסופו של דבר, כאשר זה יחובר לרובוט --

it's as biologically inspired as the animal --

הוא בנוי בהשראה ביולוגית בדיוק כמו בעל החיים --

hopefully be able to climb any kind of a surface.

אנו מקווים שיהיה מסוגל לטפס על כל סוג של משטח.

Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.

כאן רואים אותו מטפס על בניין בסטאנפורד.

It's sped up -- again, it's a foot climbing.

זה בהילוך מהיר -- שוב, זוהי רגל מטפסת,

It's not the whole robot yet, we're working on it --

עדיין לא הרובוט כולו, אנחנו עובדים על כך.

now you can see how it's attaching.

רואים אותה נצמדת.

These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs

המבנים המתואמים מאפשרים לקוצים, לכריות החיכוך ובסופו של דבר לשערות ההדבקה

to grab onto very challenging, difficult surfaces.

להאחז במשטחים מאתגרים ומסובכים ביותר.

And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --

זה כעת בהילוך מהיר פי 20.

can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?

אתם יכולים לדמיין אותו מנסה להציל מישהו שם למעלה?

You can visualize this now; it's not impossible.

אתם יכולים לדמיין זאת כעת, זה לא בלתי אפשרי.

It's a very challenging task. But more to come later.

זוהי משימה מאתגרת מאד. אבל המשך יגיע.

To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.

לסיום: למדנו סודות תכנון של הטבע כשבדקנו איך כפות רגליים בנויות.

We've learned we should distribute control to smart parts.

למדנו שכדאי לבזר את השליטה לאיזורים חכמים.

Don't put it all in the brain,

לא לשים הכל במוח,

but put some of the control in tuned feet, legs and even body.

אלא לשים חלק מהשליטה בכפות רגליים מתואמות, ברגליים ואפילו בגוף.

That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,

הטבע משתמש בפתרונות משולבים, ולא בפתרון יחיד,

and they're integrated and beautifully robust.

והם משתלבים יחד בצורה יפה ומובהקת.

And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,

אנחנו מאמינים שאנחנו לא צריכים לחקות את הטבע, אלא לקבל השראה מהביולוגיה,

and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there

ולהשתמש בעקרונות החדשים בשילוב פתרונות הנדסיים קיימים

to make -- potentially -- something better than nature.

כדי ליצור משהו טוב יותר מהטבע.

So there's a clear message:

ויש לכך מסר ברור:

whether you care about a fundamental, basic research

בין אם אתם מתעניינים במחקר בסיסי,

of really interesting, bizarre, wonderful animals,

או בחיות מעניינות, מוזרות ונפלאות,

or you want to build a search-and-rescue robot

או שברצונכם לבנות רובוט לחילוץ והצלה

that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,

שיוכל לסייע לכם במקרה של רעידת אדמה, או להציל מישהו משריפה,

or you care about medicine, we must preserve nature's designs.

או שאתם מתעניינים ברפואה - אנחנו חייבים לשמור על התכנונים של הטבע.

Otherwise these secrets will be lost forever.

אחרת, הסודות הללו יאבדו לנצח.

Thank you.

תודה לכם.