Robert Full: Engineering and evolution

מתרגם: Yifat Adler מבקר: Shaike Katz

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

ברוכים הבאים. אפשר להציג את השקופית הראשונה בבקשה?

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

בניגוד לחישובים של כמה מהנדסים, דבורים יכולות לעוף,

dolphins can swim, and geckos can even climb

דולפינים יכולים לשחות, ושממיות יכולות לטפס אפילו על

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

המשטחים החלקים ביותר. ברצוני לנצל את הזמן הקצר העומד לרשותי

is to try to allow each of you to experience

כדי לנסות לאפשר לכל אחד מכם להתנסות

the thrill of revealing nature's design.

במידת מה, בהנאה שבגילוי העיצובים של הטבע.

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

אני זוכה לכך באופן קבוע, וזה פשוט נפלא.

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

ברצוני לנסות לשתף אתכם קצת בעזרת המצגת הזאת.

The challenge of looking at nature's designs --

האתגר בהתבוננות בעיצובים של הטבע --

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

אספר לכם על צורת ההסתכלות שלנו על הנושא, ועל הדרך בה יישמנו אותו.

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

האתגר הוא, כמובן, לענות על השאלה הבאה:

what permits this extraordinary performance of animals

מה מאפשר את הביצועים יוצאי הדופן של החיות

that allows them basically to go anywhere?

שיכולות למעשה לנוע לכל מקום?

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

ואם נוכל להבין זאת, איך נוכל ליישם את העיצובים האלה?

Well, many biologists will tell engineers, and others,

ביולוגים רבים יגידו למהנדסים ולאנשים אחרים,

organisms have millions of years to get it right;

שלאורגניזמים היו מיליוני שנים כדי לסדר את העניינים,

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

הם עוצרי נשימה, הם יכולים לעשות כל דבר בצורה טובה להפליא.

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

והתשובה היא, אם כן, ביומימיקה -- פשוט לחקות ישירות את הטבע.

We know from working on animals that the truth is

אבל, מעבודה עם חיות אנו יודעים שהאמת היא

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

שזה בדיוק מה שלא נרצה לעשות. האבולוציה עובדת

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

על העקרון של להיות טוב דיך, ולא על עקרון המושלמות.

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

המגבלות בבניה של אורגניזם כלשהו הן נוקשות ביותר.

are really severe. Natural technologies have incredible constraints.

לטכנולוגיות טבעיות יש מגבלות עצומות.

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

חשבו על כך. נניח שהנכם מהנדסים ואני מטיל עליכם

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

לבנות מכונית, שצריכה להתחיל בגודל הזה, ואז עליה לצמוח

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

לגודלה המלא, ועליה להיות במצב פעולה במשך כל השלבים בדרך.

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

נניח שהייתם בונים מכונית, והייתי אומר לכם שעליכם

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

להתקין בה בית חרושת שיאפשר לכם לייצר מכונית נוספת.

(Laughter)

(צחוק)

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

ולעולם לא תוכלו, לעולם לא, בגלל ההיסטוריה

and the inherited plan, start with a clean slate.

והתוכנית התורשתית, להתחיל עם לוח חלק.

So, organisms have this important history.

לאורגניזמים יש היסטוריה חשובה.

Really evolution works more like a tinkerer than an engineer.

האבולוציה עובדת יותר כמו תיקונצ'יק מאשר כמו מהנדס,

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

חשוב מאוד לזכור זאת כשמתחילים להתבונן בבעלי החיים.

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

במקום זאת, אנו מאמינים שהביולוגיה צריכה להיות מקור ההשראה שלנו.

You need to discover the general principles of nature,

עלינו לגלות את העקרונות הכלליים של הטבע,

and then use these analogies when they're advantageous.

ולהשתמש באנלוגיות האלה כאשר ניתן להפיק מהן תועלת.

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

זהו אתגר אמיתי מכיוון שבעלי החיים -

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

כשמתחילים להתבונן בהם לעומק, ובדרך בה הם פועלים,

appear hopelessly complex. There's no detailed history

נראים מורכבים עד כדי ייאוש. אין הסטוריה מפורטת

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

של תוכניות העיצוב, לא ניתן למצוא אותן בשום מקום.

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

יש להם יותר מדי תנועות במפרקים שלהם ויותר מדי שרירים,

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

אפילו לחיה הפשוטה ביותר שתעלה בדעתנו, כמו חרק.

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

מספר הנוירונים והחיבורים שלהם הוא מעבר לכל דמיון.

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

איך אפשר להבין מה הולך שם? ובכן, אנחנו האמנו והעלנו השערה

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

שדרך אחת בה בעלי החיים יכולים לפעול בצורה פשוטה היא

is if the control of their movements

אם השליטה על התנועות שלהם

tended to be built into their bodies themselves.

מובנית בגוף שלהם עצמו.

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

גילינו שבעלי חיים בעלי 2, 4, 6 ו-8 רגליים,

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

כולם הפעילו כוחות זהים על האדמה כאשר הם נעו.

They all work like this kangaroo, they bounce.

כולם פועלים כמו הקנגרו הזה, הם מנתרים.

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

ניתן לבנות עבורם מודל ע"י מערכת קפיץ-מסה שנקראת כך

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

מכיוון שאנחנו ביו-מכונאים, למעשה זהו מקל פוגו.

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

כולם יוצרים את הדפוס של מקל הפוגו. איך זה קורה?

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

אצל בני האדם - רגל אחת עובדת כמו 2 רגליים של כלב שרץ ריצה קלה,

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

או כמו 3 רגליים של חרק שרץ ריצה קלה,

or four legs as one of a trotting crab.

או כמו 4 רגליים של סרטן שרץ ריצה קלה.

And then they alternate in their propulsion,

ואז הן מתחלפות זו עם זו בכוח ההנעה שלהן.

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

הדפוסים זהים כמעט בכל האורגניזמים שבדקנו.

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

בשבוע הבא תראו - אתן לכם רמז,

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

יצא לאור מאמר שאומר שדברים גדולים מאוד,

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

כמו טי-רקס, כנראה לא היו מסוגלים לבצע זאת, אבל תראו זאת בשבוע הבא.

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

אמרנו שהחיות מנתרות כך

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

במישור האנכי. בשיתופי הפעולה שלנו עם פיקסאר

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

ב"באג לייף",

bipedal nature of the characters of the ants.

דנו בטבע הדו-רגלי של דמויות הנמלים.

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

אמרנו שהן נעות גם במישור אחר,

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

והם שאלו את השאלה הבאה. הם אמרו,

just in the sagittal plane or the vertical plane,

"למה לבנות מודל רק במישור הסגיטלי או במישור האנכי,

when you're telling us these animals are moving

כאשר אתם אומרים לנו שהחיות האלה נעות

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

במישור האופקי?" זאת שאלה טובה.

Nobody in biology ever modeled it this way.

אף אחד מעולם לא בנה מודל כזה בביולוגיה.

We took their advice and we modeled the animals moving

שמענו בעצתם ובנינו מודל בו החיות

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

נעות גם במישור האופקי. לקחנו 3 רגליים שלהן,

we collapsed them down as one.

ואיחדנו אותן לרגל אחת.

We got some of the best mathematicians in the world

גייסנו את טובי המתמטיקאים בעולם

from Princeton to work on this problem.

מפרינסטון לעבוד על הבעיה הזאת.

And we were able to create a model

והצלחנו לבנות מודל בו החיות לא רק מנתרות

where animals are not only bouncing up and down,

מעלה ומטה,

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

אלא הן מנתרות באותו הזמן גם מצד לצד.

And many organisms fit this kind of pattern.

אורגניזמים רבים מתאימים לדפוס הזה.

Now, why is this important to have this model?

מדוע יש למודל הזה חשיבות?

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

מכיוון שהוא מאוד מעניין. כשלוקחים את המודל הזה

and you perturb it, you give it a push,

ומפריעים לו, נותנים לו דחיפה

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

כאילו הוא נתקל במשהו, הוא מייצב את עצמו, בלי מוח,

or no reflexes, just by the structure alone.

בלי רפלקסים, רק באמצעות המבנה.

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

זהו מודל יפהפה. בואו נתבונן במתמטיקה.

(Laughter)

(צחוק)

That's enough!

מספיק.

(Laughter)

(צחוק)

The animals, when you look at them running,

כשמתבוננים בחיות רצות

appear to be self-stabilizing like this,

נראה שהן מייצבות את עצמן בדרך הזאת,

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

באמצעות רגליים קפיציות.

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

כלומר, הרגליים יכולות לבצע חישובים משל עצמן,

are embedded in the form of the animal itself.

ואלגוריתמי השליטה מוטמעים במבנה של החיה.

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

למה לא שאבנו יותר השראה מהטבע ומתגליות מהסוג הזה?

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

אני טוען שהטכנולוגיות האנושיות שונות מאוד

natural technologies, at least they have been so far.

מטכנולוגיות טבעיות. לפחות זה היה המצב עד עתה.

Think about the typical kind of robot that you see.

חשבו על הרובוט הטיפוסי בו אתם נתקלים.

Human technologies have tended to be large, flat,

טכנולוגיות אנושיות נטו להיות גדולות, שטוחות,

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

עם זוויות ישרות, נוקשות, ובנויות ממתכת. יש להן גלגלים וצירים.

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

יש להן מעט מאוד מנועים ומעט מאוד חיישנים.

Whereas nature tends to be small, and curved,

בעוד שהטבע נוטה להיות קטן, עם קימורים.

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

הוא מתקפל ומתפתל ויש לו רגליים ותוספות.

and has many muscles and many, many sensors.

יש לו שרירים רבים וחיישנים רבים.

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

כלומר זהו עיצוב שונה לחלוטין. אבל, מה שמשתנה, מה שבאמת מרגש,

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

-- ואציג בפניכם חלק מהדברים --

is that as human technology takes on more of the characteristics

זה שהטכנולוגיה האנושית רוכשת יותר

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

תכונות של הטבע, והטבע יכול להיות מורה הרבה יותר שימושי.

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

אציג בפניכם דוגמא אחת מאוד מרגשת.

This is a collaboration we have with Stanford.

זהו שיתוף פעולה שלנו עם סטאנפורד.

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

הם פיתחו טכניקה חדשה הנקראת ייצור בשיקוע צורות.

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

זוהי טכניקה בה הם יכולים לערבב חומרים, לעצב כל צורה

that they like, and put in the material properties.

כרצונם, ולקבוע את תכונות החומר.

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

הם יכולים להכניס חיישנים ומפעילים לתוך הצורה עצמה.

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

לדוגמא, זוהי רגל -- החלק השקוף נוקשה,

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

החלק הלבן גמיש, ואין צורך להשתמש בצירים.

It just bends by itself beautifully.

היא פשוט מתכופפת בעצמה באופן יפהפה.

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

אפשר להכניס לתוכה את התכונות.

this design by producing a little robot they named Sprawl.

היא היוותה מקור השראה לבניית רובוט קטן שכונה בשם ספרול.

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

העבודה שלנו היוותה מקור השראה גם לרובוט מנתר שנבנה בהשראה ביולוגית,

from the University of Michigan and McGill

באוניברסיטת מישיגן ומקגיל.

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

הוא נקרא רהקס -רובוט הקספוד. רובוט זה הוא אוטונומי בעל 6 רגליים.

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

נעבור לסרט בו אציג בפניכם חלק מהחיות האלה בתנועה,

and then some of the simple robots

ולאחר מכן את חלק מהרובוטים הפשוטים

that have been inspired by our discoveries.

שנבנו בהשראת התגליות שלנו.

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

זה מה שחלקכם עשה הבוקר, למרות שאתם עשיתם זאת בחוץ

not on a treadmill.

ולא על הליכון.

Here's what we do.

זה מה שאנו עושים.

(Laughter)

(צחוק)

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

זהו תיקן גולגולת המת - תיקן אמריקאי שאתם חושבים שלא נמצא

you think you don't have in your kitchen.

במטבח שלכם.

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

אלו הם עקרב בעל 8 רגליים, נמלה בת 6 רגליים ומרבה רגליים עם 44 רגליים.

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

החיות האלה נעות בדרך דומה למקלות הפוגו --

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

הן מנתרות בזמן התנועה וניתן לראות זאת

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

בסרטן החולות הזה מחופי פנמה וצפון קרוליינה.

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

בזמן שהוא רץ הוא מתקדם 4 מטרים בשניה.

It actually leaps into the air, and has aerial phases

למעשה, הוא מזנק לאוויר ויש לו שלבים אוויריים

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

בהם הוא מבצע זאת, כמו סוס. תראו אותו מנתר כאן.

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

גילינו שבין אם מתבוננים ברגל של אדם

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

כמו ריצ'ארד, או ברגל של מקק, או של סרטן, או של קנגרו,

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

נוקשות הרגל היחסית של הקפיץ זהה עבור כל מי שראינו עד כה.

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

מה התועלת ברגליים קפיציות? מה הן יכולות לבצע?

Well, we wanted to see if they allowed the animals

רצינו לבדוק אם הן מעניקות לחיות

to have greater stability and maneuverability.

יותר יציבות וכושר תמרון.

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

בנינו שטח עם מכשולים בגובה פי 3 מגובה הירך

of the animals that we're looking at.

של החיות שבדקנו,

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

והיינו בטוחים שהן לא יצליחו. זה מה שהן עשו.

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

החיה רצה מעליהם ואפילו לא האטה.

It didn't decrease its preferred speed at all.

היא כלל לא הפחיתה את המהירות המועדפת עליה.

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

לא האמנו שהיא מסוגלת לעשות זאת. זה אמר לנו

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

שאם נוכל לבנות רובוט עם רגליים קפיציות פשוטות מאוד,

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

נוכל להקנות לו כושר תמרון בדומה לכל מה שנבנה בעבר.

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

זוהי הדוגמא הראשונה לכך, זהו הרובוט של סטאנפורד

Shape Deposition Manufactured robot, named Sprawl.

שיוצר בשיקוע צורות, העונה לשם ספרול.

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

יש לו 6 רגליים - אלו הן רגליים קפיציות מתואמות.

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

צורת ההליכה שלו דומה לזאת של חרק.

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

כאן הוא הולך על הליכון. מה שחשוב ברובוט הזה,

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

בהשוואה לרובוטים אחרים, זה שהוא לא יכול לראות,

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

הוא לא יכול לחוש, אין לו מוח, ולמרות זאת הוא יכול לתמרן

over these obstacles without any difficulty whatsoever.

בין המכשולים האלה ללא כל קושי.

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

זוהי הטכניקה של בניית התכונות אל תוך הצורה.

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

זהו סטודנט מחקר, וזה מה שהוא עושה עבור התיזה שלו.

very robust, if a graduate student

חסון מאוד אם סטודנט מחקר

does that to his thesis project.

עושה זאת עבור התיזה שלו.

(Laughter)

(צחוק)

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

זה ממקגיל ומאוניברסיטת מישיגן, זהו הרהקס,

making its first outing in a demo.

באאוטינג הראשון שלו בהדגמה.

(Laughter)

(צחוק)

Same principle: it only has six moving parts,

אותו עקרון. יש לו רק 6 חלקים נעים.

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

6 מנועים, אבל יש לו רגליים קפיציות מתואמות. הוא נע כמו חרק.

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

הרגל האמצעית שלו נעה בסנכרון עם הרגל הקדמית

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

והרגל האחורית שבצד השני. כמו טריפוד מתחלף,

and they can negotiate obstacles just like the animal.

והן יכולות להתמודד עם מכשולים בדיוק כמו החיה.

(Laughter)

(צחוק)

(Voice: Oh my God.)

אלוהים אדירים!

(Applause)

(מחיאות כפיים)

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

הוא יכול ללכת על משטחים שונים, כאן זהו חול,

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

למרות שהרגל שלו עדיין לא מושלמת, אבל אדבר על כך בהמשך.

Here's RHex entering the woods.

כאן רהקס נכנס אל היער.

(Laughter)

(צחוק)

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

ושוב, הרובוט הזה לא רואה, ולא חש,

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

ואין לו מוח. הוא רק עובד עם מערכת מכנית מתואמת

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

עם חלקים מאוד פשוטים. אבל הוא נבנה בהשראת הדינמיקה הבסיסית של החיה.

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

אה, אני אוהב אותו, בוב. כאן הוא הולך בשביל.

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

הצגתי אותו למעבדת ההנעה הסילונית של נאס"א.

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

והם אמרו שאין להם יכולת להכנס למכתשים לחפש

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

קרח, ובסופו של דבר חיים, במאדים, בעיקר עם

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

הרובוטים הרגליים כי הם מורכבים מדי.

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

שום דבר לא יכול לבצע זאת. לאחר מכן אני דיברתי והראתי להם את הסרט הזה

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

עם הדגם הפשוט של רהקס. וכדי לשכנע אותם

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

שעלינו לנסוע למאדים ב-2011, צבעתי את הסרט בכתום

just to give them the sense of being on Mars.

רק כדי לתת להם תחושה של להיות על מאדים.

(Laughter)

(צחוק)

(Applause)

(מחיאות כפיים)

Another reason why animals have extraordinary performance,

סיבה נוספת לכך שלחיות יש ביצועים יוצאי דופן

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

ושהן יכולות לנוע לכל מקום, היא התקשורת היעילה

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

שלהן עם הסביבה. החיה שאציג בפניכם

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

שחקרנו כדי לבדוק את הנושא היא השממית.

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

שימו לב לתנוחה של השממית הזאת. היא נתלית לה שם.

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

ועכשיו אציב בפניכם אתגר. אראה לכם סרט.

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

חיה אחת תרוץ במישור,

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

והשניה תרוץ במעלה קיר. עליכם לזהות אותן.

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

הן מתקדמות בקצב של מטר בשניה. כמה חושבים שזאת משמאל

is running up the wall?

רצה במעלה הקיר?

(Applause)

(מחיאות כפיים)

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

הנקודה היא שקשה מאוד להבחין. לא? זה לא יאומן.

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

גם סטודנטים לא יכלו להבדיל.

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

הן יכולות לרוץ במעלה קיר במהירות של מטר בשניה, 15 צעדים בשניה,

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

ונראה כאילו הן רצות במישור. איך הן עושות זאת?

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

זה בלתי נתפש. זאת שמימין רצה למעלה.

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

הן עושות זאת באמצעות בהונות מוזרים - יש להן בהונות

that uncurl like party favors when you blow them out,

שנפרשים כמו צפצפות נחש במסיבה כשנושפים בהן,

and then peel off the surface, like tape.

ואז הם מתקלפים מהמשטח כמו נייר דבק.

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

באותה צורה בה היינו מקלפים נייר דבק.

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

הן מבצעות זאת בעזרת הבהונות שלהן. זה מוזר. הקילוף הזה היווה מקור השראה

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

לחברת איי-רובוט שבונה איתנו שממיות-מכניות.

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

יש גירסה עם רגליים וגירסת טרקטור, או גירסת בולדוזר.

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

נתבונן בשממיות נעות בסרט הבא.

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

לאחר מכן אציג בפניכם קליפ קצר של הרובוטים.

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

השממית הזאת רצה במשטח אנכי.

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

הנה היא בזמן אמת, הנה היא שוב. אין ספק שצריך לעבור להילוך איטי.

You can't use regular cameras.

לא ניתן להשתמש במצלמות רגילות.

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

צריך לצלם 1,000 תמונות לשניה כדי לראות זאת.

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

זהו סרט ב-1,000 מסגרות לשניה.

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

תביטו על הגב של החיה.

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

אתם רואים איך הוא מתכופף? לא הצלחנו למצוא את הסיבה לכך.

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

זוהי תעלומה לא מפוענחת. אנחנו לא יודעים איך זה עובד.

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

אם יש לכם בן או בת שרוצים לבוא לברקלי,

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

בואו למעבדה שלי ונפענח זאת. אוקי, תשלחו אותם לברקלי

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

כי זהו הדבר הבא שברצוני לעשות. זהו ההליכון של השממית.

(Laughter)

(צחוק)

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

זהו הליכון שניתן לראות דרכו, עם חגורה שניתן לראות דרכה,

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

כך אנו יכולים להתבונן ברגליים של החיות, ולצלם אותן

through the treadmill belt, to see how they move.

דרך החגורה של ההליכון, ולראות איך הן נעות.

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

זוהי החיה כשהיא רצה על משטח אנכי.

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

בחרו רגל ונסו להתבונן בבוהן ולראות מה החיה עושה.

See it uncurl and then peel these toes.

היא פורשת ואז מקלפת את הבהונות.

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

היא יכולה לעשות זאת תוך 14 מילי-שניות. זה לא יאומן.

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

אלו הרובוטים שנבנו בהשראתן, השממיות-המכניות של איי-רובוט.

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

תחילה נראה את הבהונות של החיה מתקלפים -- שימו לב.

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

זוהי פעולת הקילוף של השממית-המכנית.

It uses a pressure-sensitive adhesive to do it.

היא משתמשת בדבק הרגיש ללחץ כדי לבצע זאת.

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

קילוף בחיה, קילוף בשממית-המכנית,

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

שמאפשר להן לטפס באופן אוטונומי. הן יכולות ללכת

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

על משטח שטוח, לעבור לקיר, ואז להמשיך לתקרה.

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

זאת גירסת הבולדוזר. החיה לא משתמשת בדבק רגיש ללחץ.

The animal does not use that.

היא לא משתמשת בכך.

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

אבל אלו הן המגבלות שלנו כרגע.

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

מה החיה עושה? יש לה בהונות מוזרים,

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

ואם תבחנו את הבהונות תראו שיש עליהם עלים קטנים,

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

אם נבצע זום ונגדיל אותם נוכל לראות

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

בעלים האלה חריצים קטנים.

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

בזום של פי 270 זה נראה כמו שטיח.

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

ואם נמשיך להגדיל ונעבור לזום פי 900,

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

נראה שערות, שערות קטנטנות, שגם בהן ניתן להבחין בחריצים.

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

ואם נעבור לזום של פי 30,000,

you'll see each hair has split ends.

נראה שלכל שערה יש קצוות מפוצלים.

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

ואם נגדיל אותם נראה שיש להם מבנים קטנים בקצה.

The smallest branch of the hairs looks like spatulae,

הענף הקטן ביותר של השערות נראה כמו מרית.

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

לחיה זו יש מיליארד קצוות מפוצלים בגודל נאנו

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

כדי להתקרב מאוד אל המשטח. למעשה, זהו הקוטר של השיער שלכם,

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

לשממית יש 2 מיליון כאלה, ולכל שערה יש בין 100 ל-1,000 קצוות מפוצלים.

Think of the contact of that that's possible.

חישבו על המגע שדבר זה מאפשר.

We were fortunate to work with another group

התמזל מזלנו לעבוד עם קבוצה נוספת

at Stanford that built us a special manned sensor,

בסטאנפורד שבנתה עבורנו חיישן מיוחד

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

שאיפשר לנו למדוד את הכוח של כל שערה בודדת.

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

זוהי שערה בודדת עם קצה מפוצל קטן.

When we measured the forces, they were enormous.

כשמדדנו את הכוחות - הם היו עצומים,

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

הם היו כל כך גדולים שקבוצת שערות בערך בגודל הזה

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

של רגל שממית יכלה לתמוך במשקל של ילד קטן,

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

כ-20 קילו, בקלות. איך הן עושות זאת?

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

לאחרונה גילינו את התשובה. באמצעות חיכוך?

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

לא, הכוחות חלשים מדי. באמצעות אלקטרוסטטיקה?

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

לא, בהחלפת המטען החשמלי הן עדיין מחזיקות מעמד.

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

באמצעות שולבים בדומה לסקוטש?

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

לא, אפשר להניח אותן על משטחים חלקים מבחינה מולקולרית.

How about suction? They stick on in a vacuum.

מה עם יניקה? הן נדבקות גם בוואקום.

How about wet adhesion? Or capillary adhesion?

מה עם הידבקות רטובה? או הידבקות נימית?

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

אין להן דבק והן נצמדות גם במים.

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

אם מכניסים את הרגליים שלהן למים - הן ממשיכות להאחז.

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

אז איך הן עושות זאת? תאמינו או לא, הן נאחזות

by intermolecular forces, by Van der Waals forces.

באמצעות כוחות בין-מולקולאריים - כוחות ון דר ואלס.

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

ודאי נתקלתם בהם בשיעורי הכימיה.

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

אם שני אטומים קרובים זה לזה

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

האלקטרונים נעים סביבם. הכוח הזעיר הזה מספיק

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

כדי לאפשר להן לבצע זאת מכיוון שהוא מצטבר

with these small structures.

בכל המבנים הקטנים האלה.

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

שאבנו השראה מהשערות,

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

ובעזרת עמית נוסף מברקלי, אנחנו מייצרים אותן.

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

רק לאחרונה היתה לנו פריצת דרך ועכשיו אנחנו מאמינים

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

שנוכל לייצר את הדבק הסינטטי, המתנקה עצמית, היבש הראשון.

dry adhesive. Many companies are interested in this.

חברות רבות מגלות בכך עניין.

(Laughter)

(צחוק)

We also presented to Nike even.

עשינו מצגת גם לנייק.

(Laughter)

(צחוק)

(Applause)

[דבקות במטרה] (מחיאות כפיים)

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

נראה לאן זה יוביל. היינו מאוד נרגשים

that we realized that that small-size scale --

כשהבנו שבקנה המידה הקטן הזה,

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

כאשר הכל נעשה דביק, כבר אין חשיבות לכוח המשיכה,

we needed to look at ants and their feet, because

רצינו לבחון את הרגליים של הנמלים,

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

מכיוון שאחד מחברי בברקלי בנה רובוט סיליקון בגודל 6-מילימטרים

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

עם רגליים. אבל הוא נתקע. הוא לא נע בצורה כל כך טובה.

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

אבל הנמלים כן. אנחנו נפענח את הסיבה לכך, ובסופו של דבר

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

נבצע את המהלך הזה. דמיינו לעצמכם שתוכלו

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

להשיג נחילי רובוטים בגודל 6 מילימטרים שיתרוצצו מסביב.

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

לאן זה מוביל? אני חושב שאתם כבר יכולים לראות זאת.

Clearly, the Internet is already having eyes and ears,

לאינטרנט כבר יש עיניים ואוזניים,

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

יש מצלמות רשת וכו'. אבל בעתיד יהיו לו גם רגליים וידיים.

You're going to be able to do programmable

תוכלו לבצע עבודה

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

הניתנת לתכנות באמצעות רובוטים מהסוג הזה, כך שתוכלו לרוץ,

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

לעוף ולשחות לכל מקום. ראינו את דייויד קלי בתחילת הדרך עם הדג שלו.

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

ולסיכום, אני חושב שהמסר ברור.

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

אם אתם זקוקים למסר, אם הטבע אינו מספיק, אם אתם מוטרדים לגבי

search and rescue, or mine clearance, or medicine,

חילוץ והצלה, פינוי מוקשים, רפואה,

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

או הדברים השונים שאנו עוסקים בהם, עלינו לשמר

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

את העיצובים של הטבע, אחרת הסודות האלה יעלמו לעולמי עולמים.

Thank you.

תודה רבה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)