The Future of Machines That Move like Animals | Robert Katzschmann | TED

תרגום: zeeva livshitz עריכה: Ido Dekkers

Modern engineering focuses on rotating motors

הנדסה מודרנית מתמקדת על מנועים מסתובבים

to power almost any machine.

להפעיל כמעט כל מכונה.

It has taken about 200 years

זה לקח בערך 200 שנה

for motors to become what they are today.

כדי שהמנועים יהפכו למה שהם היום.

And they're still loud and unnatural in their ways.

והם עדיין רועשים ולא טבעיים בדרכיהם.

The constant noise of machines

הרעש המתמיד של המכונות

causes problems for living beings everywhere,

גורם לבעיות עבור יצורים חיים בכל מקום,

both in the ocean and also on land.

גם בים וגם ביבשה.

Humans who are constantly exposed to noise can become stressed, depressed

בני אדם שחשופים כל הזמן לרעש יכולים להיות לחוצים, מדוכאים

and even develop tinnitus.

ואפילו לפתח טינטון.

In contrast,

לעומת זאת,

there are no rotating motors in nature.

אין מנועים מסתובבים בטבע.

Nature often smoothly, glides, swims or wiggles,

הטבע לרוב חלק, גולש, שוחה או מתנועע,

without the rattling of rigid parts

ללא שקשוק חלקים קשיחים

or the loud rubbing of surfaces.

או שפשוף רועש של משטחים.

I believe we can and should rehaul our approach to how we make machines.

אני מאמין שאפשר וצריך להכניס שינויים באופן שבו אנחנו מייצרים מכונות.

Instead of using rigid or unnatural materials,

במקום להשתמש בחומרים קשיחים או לא טבעיים,

what if we made biomimetic machines?

מה אם ניצור מכונות ביומימטיות?

Machines made of soft or living materials

מכונות העשויות מחומרים רכים או חיים

that are adaptive and safe to use in a variety of everyday tasks?

שמסתגלות ובטוחות לשימוש במגוון משימות יומיומיות?

Can you imagine boats or submarines that propel themselves

האם תוכלו לדמיין סירות או צוללות שמניעות את עצמן

by moving their tails from side to side,

על ידי הזזת זנבותיהן מצד לצד,

just like fish do?

בדיוק כמו שדגים עושים?

So to imitate these natural movements,

אז כדי לחקות את התנועות הטבעיות האלה,

we have to replace rotating motors

אנחנו צריכים להחליף מנועים מסתובבים

and fast, spinning propellers

ומדחפים מסתובבים מהירים

with artificial muscles.

בשרירים מלאכותיים.

And I can tell you this, this can be done.

ואני יכול לומר לכם, שזה יכול להיעשות.

Our team of researchers at MIT and ETH Zurich

צוות החוקרים שלנו ב-MIT וב-ETH ציריך

has started to develop less disruptive robots

החל לפתח רובוטים פחות מפריעים

by introducing a new, biomimetic way of moving through water.

על ידי הצגת דרך ביומימטית חדשה, של תנועה במים.

We created a biomimetic robotic fish.

יצרנו דג רובוטי ביומימטי.

Her name is Sophie.

קוראים לה סופי.

She's the first demonstration of a fully untethered, soft robot

היא ההדגמה הראשונה של רובוט רך, לגמרי לא קשור

that can explore the ocean without the need for propellers.

שיכול לחקור את האוקיינוס ללא צורך במדחפים.

Sophie pumps water back and forth within a highly deformable tail.

סופי שואבת מים קדימה ואחורה בתוך זנב מתעוות מאוד.

Her tail movement imitates the natural swimming motion of real fish.

תנועת הזנב שלה מחקה את תנועת השחייה הטבעית של דגים אמיתיים.

Sophie's natural design allows her to closely monitor aquatic life.

העיצוב הטבעי של סופי מאפשר לה לפקח מקרוב על החיים במים.

Now, there's a catch.

עכשיו, יש מלכוד.

Sophie is energy-hungry and loud.

סופי רעבת אנרגיה וקולנית.

Yes, we successfully managed to build a robot that swims like a fish,

כן, הצלחנו לבנות רובוט ששוחה כמו דג,

but...

אבל...

Sophie requires a motor and a pump to properly work.

סופי מצריכה מנוע ומשאבה כדי לעבוד כמו שצריך.

Now we are replacing that motor and pump,

עכשיו אנחנו מחליפים את המנוע והמשאבה,

which is noisy and not desired in such a way,

שהם רועשים ולא רצויים בצורה כזו,

we're replacing it with silent, artificial muscles.

אנחנו מחליפים אותם בשרירים מלאכותיים שקטים,

These muscles are called HASELs.

שרירים אלו נקראים HASELs.

They directly and efficiently convert electrical energy

הם ממירים ישירות וביעילות אנרגיה חשמלית

into muscle contractions.

להתכווצויות שרירים.

Take a look at this large muscle we made to lift and lower a leg.

הסתכלו על השריר הגדול הזה שעשינו כדי להרים ולהוריד רגל.

A stack of flexible sheets contracts and relaxes

ערימה של יריעות גמישות מתכווצת ונרגעת

just like a thigh muscle does.

בדיוק כמו ששריר ירך עושה.

Let me tell you how this works.

תנו לי לספר לכם איך זה עובד.

So we take laminated sheets

אז אנחנו לוקחים יריעות למינציה

to create pouches.

כדי ליצור כיסים.

We have several of these pouches within a single muscle.

יש לנו כמה מהכיסים האלה בתוך שריר בודד.

We now take a conductive ink

כעת אנו לוקחים דיו מוליך

and spray-coat that ink onto these pouches,

ומרססים את הדיו הזה על השקיות האלה,

and then we inject them with oil.

ואז אנחנו מזריקים להם שמן.

After having done this,

לאחר שעשינו זאת,

we have a conductive ink that acts like a flexible electrode

יש לנו דיו מוליך שפועל כמו אלקטרודה גמישה

that squeezes these liquid-filled pouches

שסוחטת את השקיות המלאות בנוזלים האלה

when a voltage is applied.

כאשר מופעל מתח.

Now, just like muscles with real fish,

עכשיו, בדיוק כמו שרירים בדגים אמיתיים,

we take this kind of filmed muscles

אנחנו לוקחים סוג זה של שרירי סרט

and pair them up as antagonistic pairs

ומצמידים אותם כזוגות מנוגדים

and put them into our soft robotic fish design.

ומכניסים אותם לדגם הדג הרובוטי הרך שלנו.

We 3D-print the hull

אנו מדפיסים בתלת-ממד את הגוף

and the spine of this fish,

ואת עמוד השדרה של הדג הזה,

using soft and rigid materials.

באמצעות חומרים רכים ונוקשים.

The fish now swims silently

הדג שוחה כעת בשקט

by electrically charging the muscles inside of the fish

על ידי טעינה חשמלית של השרירים בתוך הדג

in an alternating fashion from one side to the other.

בצורה מתחלפת מצד אחד לצד השני.

To improve our designs,

כדי לשפר את העיצובים שלנו,

we do not rely on tedious trial and error fabrication.

אנחנו לא מסתמכים על ייצור ניסוי וטעייה מייגע.

Instead, our software rapidly simulates

במקום זה, התוכנה שלנו מדמה במהירות

and optimizes a design for performance

וממטבת עיצוב לביצוע

before we have to build it.

לפני שנצטרך לבנות אותו.

Our approach creates a continuous design space

הגישה שלנו יוצרת חלל עיצובי רציף

that interpolates between existing fish designs to create new designs.

שמבצע פעולת אינטרפולציה בין עיצובי דגים קיימים ליצירת עיצובים חדשים.

Our optimization then explores this continuous design space

לאחר מכן, האופטימיזציה שלנו בוחנת את מרחב העיצוב הרציף הזה

to come up with new and faster creatures we have not seen before.

להמציא יצורים חדשים ומהירים יותר שלא ראינו בעבר.

Robots one day might even be made of living muscle cells.

יום אחד אולי אפילו ייווצרו רובוטים מתאי שריר חיים.

Wouldn't it be great if such a living robot would then heal itself,

האם זה לא יהיה נהדר אם רובוט חי כזה ירפא את עצמו,

just like human muscles do?

בדיוק כמו ששרירים אנושיים עושים?

I can tell you this.

אני יכול לומר לכם את זה.

Starting from muscle cells,

החל מתאי שריר,

we can already print, grow and stimulate muscles.

אנחנו כבר יכולים להדפיס, לגדל ולעורר שרירים.

We are now beginning to make these muscles larger,

עכשיו אנחנו מתחילים להפוך את השרירים האלה לגדולים יותר,

longer-lasting and controllable.

עמידים יותר וניתנים לשליטה.

It’s a fascinating challenge to engineer a standalone muscle

זה אתגר מרתק להנדס שריר עצמאי

without a supporting organism

ללא אורגניזם תומך

that provides this muscle with an immune system.

שמספק לשריר הזה מערכת חיסון.

These living muscles efficiently convert chemical energy that comes from nutrients

השרירים החיים הללו ממירים ביעילות אנרגיה כימית שמגיעה מחומרי הזנה

into muscle contractions.

להתכווצויות שרירים.

Living muscles can eventually become sustainable

שרירים חיים יכולים בסופו של דבר להיות ברי קיימא

and biodegradable machines

ומכונות מתכלות

that decrease emissions and pollution

שמפחיתות פליטות וזיהום

all while actually truly mimicking nature.

כל זאת תוך חיקוי אמיתי של הטבע.

So all of this,

אז כל זה,

what I've told you, is possible

מה שסיפרתי לכם, אפשרי

with the knowledge that researchers and engineers have today.

עם הידע שלחוקרים ולמהנדסים יש היום.

I believe we have to rethink every machine ever invented

אני מאמין שצריך לחשוב מחדש כל מכונה שהומצאה אי פעם

from a holistic perspective.

מנקודת מבט הוליסטית.

We have to rethink what the machine should do

אנחנו צריכים לחשוב מחדש מה המכונה צריכה לעשות

and what it should not do.

ומה אסור לעשות.

I think we want machines that safely integrate with us,

אני חושב שאנחנו רוצים מכונות שמשתלבות איתנו בצורה בטוחה,

improve our quality of life.

משפרות את איכות החיים שלנו,

All the while, we respect nature,

בזמן שאנחנו מכבדים את הטבע,

and don't pollute our world with loud noises.

ולא מזהמים את עולמנו עם רעשים חזקים.

So let's reimagine machines to take on forms

אז בואו נדמיין מחדש מכונות שילבשו צורות

we have never thought of before

שמעולם לא חשבנו עליהן קודם

and discover places we have never been to before.

ונגלה מקומות שמעולם לא היינו בהם בעבר.

Thank you.

תודה.

(Applause)

(מחיאות כפיים)