Robert Full: Engineering and evolution

번역: Hyun Soo Kim 검토: JY Kang

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

반갑습니다. 첫번째 슬라이드를 보여주시겠습니까?

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

몇몇 공학자들이 계산한 것과는 달리, 벌들은 비행할 수 있고,

dolphins can swim, and geckos can even climb

돌고래들은 수영 할 수 있고, 도마뱀들은 심지어

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

매끈한 표면도 올라갈 수 있습니다. 오늘 저에게 주어진 짧은 시간동안

is to try to allow each of you to experience

자연이 만들어 놓은 비밀을 알아낼 때의 전율을

the thrill of revealing nature's design.

여러분도 경험할 수 있었으면 합니다.

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

제가 늘 하는 일이지만, 정말 놀랍습니다.

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

이번 발표에 여러분과 약간이라도 이 느낌을 나누고 싶습니다.

The challenge of looking at nature's designs --

자연이 디자인한 것을 살펴볼 때의 어려움 --

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

그것을 알아낸 방법과 어떻게 응용했는지를 알려 드리겠습니다.

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

어려운 점은 당연히, 이런 질문들의 답을 찾는 것입니다:

what permits this extraordinary performance of animals

동물들의 이 비범한 능력을 가능케 하고

that allows them basically to go anywhere?

기본적으로 어디로든 이동할 수 있게 하는 것은 무엇인가?

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

그리고 만약 그것을 알아 냈다면, 그러한 디자인을 어떻게 적용할 수 있을까?

Well, many biologists will tell engineers, and others,

아마 생물학자들은 공학자나 다른 이들에게 이렇게 말하겠죠.

organisms have millions of years to get it right;

'생물들을 그렇게 되기 까지 몇백만년이 걸렸으며,

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

그들은 굉장하며, 모든 것을 훌륭하게 잘 할 수 있어요'

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

해답은 생체모방입니다 -- 그냥 직접적으로 자연을 따라하는 거죠.

We know from working on animals that the truth is

동물들을 연구하면서 알게 된 사실은

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

모방이 정말 쉽지 않다는 것입니다. 왜냐하면 진화는

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

괜찮은 법칙에는 적용되지만, 완벽한 법칙에는 적용되지 않습니다.

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

어떤 생물체를 만들던 간에 나타나는 제약조건을 들여다보면

are really severe. Natural technologies have incredible constraints.

정말 충격적입니다. 자연의 기술은 놀라운 제약조건이 있습니다.

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

만약 여러분이 공학자이고, 제가 여러분에게 이런 요구를 한다고 쳐봅시다.

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

자동차를 만들어야 하는데, 처음에는 이 정도 크기에서 출발해서,

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

점점 커져야 하고, 그러는 과정에서도 계속 작동하도록 만들어야 한다고 치죠.

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

여러분이 제가 만들라고 한 자동차를 만드는데, 그 안에도

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

또 다른 자동차를 만들 공장이 안에 있어야 한다는 사실을 상상해 보세요.

(Laughter)

(웃음)

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

여러분은 절대로, 절대로 그런 자동차는 못 만들거에요.

and the inherited plan, start with a clean slate.

왜냐하면 역사와 유전은 백지상태에서 출발하기 때문입니다.

So, organisms have this important history.

생물체들은 중요한 역사를 갖고 태어납니다.

Really evolution works more like a tinkerer than an engineer.

진화는 공학자라기보다는 땜쟁이처럼 작용하죠.

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

동물들을 보면 이것은 정말 중요한 점입니다.

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

대신에 우리는 생물학에서 영감을 얻어야 한다 생각합니다.

You need to discover the general principles of nature,

일반적인 자연의 법칙을 알아내야 하고,

and then use these analogies when they're advantageous.

유익한 것이 있다면 유사하게 이용할 수 있어야 합니다.

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

사실 그렇게 하기는 매우 어렵죠. 왜냐하면 동물은,

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

제대로 살펴보고, 어떻게 작용하는지 연구하기 시작하면,

appear hopelessly complex. There's no detailed history

절망적일 정도로 복잡해 보입니다. 세부적으로 설명해 놓은

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

디자인 계획의 기록같은 것은 어디서도 찾아 볼 수 없습니다.

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

관절로 가능한 너무나 많은 동작들과, 너무 많은 근육,

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

심지어 우리가 가장 간단하다고 생각하는 동물,

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

곤충들조차도 상상보다 많은 신경과 연결체들을 가지고 있습니다.

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

이것이 어떻게 말이 될 수 있나요? 우리가 믿기론 --

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

그리고 우린 가정했기를 -- 동물이 단순하게 일하기 위해서는,

is if the control of their movements

그들의 동작을 제어하는 것이

tended to be built into their bodies themselves.

몸 안에 만들어져 있을 때 입니다.

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

우리가 발견한 것은 2, 4, 6 그리고 8개의 다리를 가지는 동물들 모두가

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

지상에서 움직일때 같은 힘을 만들어 낸다는 것입니다.

They all work like this kangaroo, they bounce.

모두 이 캥거루 처럼, 튑니다.

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

그런 동작은 스프링 질량계를 가지고 모델을 만들 수 있습니다. 우리는 생체역학자이기 때문에

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

스프링 질량계라는 용어를 쓰지만, 사실 스카이 콩콩 같은 겁니다.

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

전부 스카이 콩콩의 패턴을 만들어냅니다. 어떻게 그럴 수 있을 까요?

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

인간의, 여러분의 다리 중 하나는, 빠르게 걷는 개의 두 다리 처럼 작동하거나,

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

빠르게 걷는 곤충의 3개의 다리가 하나인 것처럼 작동하거나

or four legs as one of a trotting crab.

빠르게 걷는 게의 4개의 다리를 하나로 묶어서 작동하는 것과 같습니다.

And then they alternate in their propulsion,

그리고 그것들을 엇갈려 움직이면서 추진력을 만들어내죠.

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

하지만 패턴은 모두 같습니다. 대부분의 모든 생물체가 이런 식으로 움직입니다.

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

다음 주에 기사가 나갈텐데요, 힌트를 조금 드리자면,

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

정말 큰 것들, 예를 들어 티라노사우르스 같은 동물들은

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

아마 이렇게 못할 겁니다. 다음 주에 기사를 읽어 보시면 알거에요.

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

흥미로운 점은, 동물들은 이렇게 수직면으로 뛴다고 했는데,

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

픽사(Pixar)의 "벅스 라이프"를 공동제작할 때

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

두발로 걷는 개미 캐릭터들에 관해서

bipedal nature of the characters of the ants.

의논한 적이 있었습니다.

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

개미들도 당연히 다른 면으로도 움직일 수 있다고 말했더니,

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

그들은 이런 질문을 했습니다.

just in the sagittal plane or the vertical plane,

"왜 정중면이나 수직면에 대해서만 모델을 만들죠?

when you're telling us these animals are moving

이 동물들이 수평면으로도 움직일 수

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

있다고 말해주셨는데도 말이죠?" 이건 좋은 질문입니다.

Nobody in biology ever modeled it this way.

생물학 관련 종사자는 아무도 이렇게 모델화 하지 않았습니다.

We took their advice and we modeled the animals moving

우리는 그들의 조언을 받아들여서,

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

수평면으로도 이동하는 동물 모델을 만들었습니다.

we collapsed them down as one.

3개의 다리가 하나처럼 움직이도록 하고,

We got some of the best mathematicians in the world

세계적으로 유명한 프린스톤의 수학자들을 불러다가

from Princeton to work on this problem.

이 문제를 해결 하도록 했습니다.

And we were able to create a model

우리는 모델을 만들 수 있었는데

where animals are not only bouncing up and down,

그 동물들은 상하로 뛸 수 있을 뿐만 아니라

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

동시에 좌우로도 뛸 수 있었습니다.

And many organisms fit this kind of pattern.

그리고 많은 생물체들은 이러한 패턴을 따릅니다.

Now, why is this important to have this model?

이 모델을 가지는 것이 왜 중요한 것일까요?

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

왜냐하면, 이점이 흥미로운데요,

and you perturb it, you give it a push,

이 모델을 불안정하게 하고, 밀고 그러면,

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

어딘가에 부딪히면서도 스스로 안정된 자세를 취합니다.

or no reflexes, just by the structure alone.

뇌도 없고, 반사신경도 없지만, 그냥 그 구조 스스로 해냅니다.

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

정말 아름다운 모델이에요. 수학공식을 한번 보시죠.

(Laughter)

(웃음)

That's enough!

넘어가죠.

(Laughter)

(웃음)

The animals, when you look at them running,

동물들이 뛰는 것을 관찰하면,

appear to be self-stabilizing like this,

기본적으로 용수철 같은 다리를 이용해서

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

이렇게 스스로 안정된 자세를 취하는 듯이 보입니다.

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

그 것은 바로 동물안에 특정한 형태로 내재되어 있는 감각제어

are embedded in the form of the animal itself.

알고리즘을 통해서 다리 스스로가 계산을 하는 것입니다.

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

우리는 왜 자연과 이러한 발견들에 좀 더 영감을 받지 못했던 걸까요?

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

제가 말할 수 있는 건, 인간 기술은 자연의 기술과는 전혀 다른 형태를 띱니다.

natural technologies, at least they have been so far.

적어도 지금까진 그렇죠.

Think about the typical kind of robot that you see.

여러분이 일반적으로 보는 전형적인 로봇을 생각해 봅시다.

Human technologies have tended to be large, flat,

인간의 기술은 크고, 납작하고, 정확한 각도를 유지하고,

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

단단하고, 금속성으로 만드는 경향이 있죠. 전동장치와 차축도 있어야 하고요.

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

모터는 적게 쓰고, 센서도 많지 않습니다.

Whereas nature tends to be small, and curved,

반면에, 자연이 만든 것은 작고, 유선형입니다.

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

그리고 굽힐 수도 있고, 비틀기도 하고, 다리도 길거나 짧습니다.

and has many muscles and many, many sensors.

그리고 많은 근육과 정말 정말 많은 센서를 갖고 있죠.

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

정말 완전히 다른 디자인이죠. 하지만, 바뀌고 있는 것은,

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

그리고 정말로 재미있는 것은 -- 잠시후에 몇가지 예를 보여드릴텐데요--

is that as human technology takes on more of the characteristics

인간의 기술이 자연의 특성을 점점 더 많이 받아 들이고 있다는 것입니다.

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

진정 자연이야말로 가장 훌륭한 선생님인 것이죠.

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

정말로 재미있는 것의 한 가지 예가 이것입니다.

This is a collaboration we have with Stanford.

스탠포드 대학교와 공동으로 작업한 것인데요.

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

그 대학에서는 형상침착제조법(SDM)이라는 새 기술을 개발했습니다.

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

이 기술은 재료들을 섞어서 원하는 어떤 형태로 만들고

that they like, and put in the material properties.

그리고 거기에 재료의 물성을 부여하는 기술입니다.

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

그렇게 만들어진 형태안에 센서와 구동장치를 집어 넣을 수 있게 되죠.

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

예를 들어, 여기 이 다리 -- 투명한 부분은 단단하고,

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

흰 부분은 유연해서, 그부분에 다른 어떤 축도 필요하지 않습니다.

It just bends by itself beautifully.

스스로 예쁘게 구부러지죠.

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

그래서 여기에 속성을 넣을 수도 있습니다.

this design by producing a little robot they named Sprawl.

이 기술로 Sprawl이라는 이름의 작은 로봇을 생산하는 디자인을 선보이기도 했습니다.

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

이 작업은 다른 로봇제작에도 영향을 주었는데, 미시건대학과 맥길대학에서 만든

from the University of Michigan and McGill

생물학적 특성을 반영한 뛰는 로봇인

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

RHex라는 이름의 곤충로봇이 그것입니다. 이것은 스스로 움직이죠.

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

비디오를 통해 이 동물들의 움직임을 보여드리겠습니다.

and then some of the simple robots

그리고 우리들이 발견한 것들에 기초하여 만들어진

that have been inspired by our discoveries.

단순한 로봇 몇 개를 보여드리겠습니다.

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

여기 계신 몇몇 분들이 오늘 아침에 하셨겠죠. 물론 러닝 머신은 아니고

not on a treadmill.

밖에서 하셨겠지만요.

Here's what we do.

이게 우리가 하는 일입니다.

(Laughter)

(웃음)

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

이건 해골 바퀴벌레 -- 이건 미국 바퀴벌레

you think you don't have in your kitchen.

여러분의 부엌에는 없을 거라 생각하시겠죠.

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

이건 다리 8개의 전갈, 다리 6개의 개미, 그리고 44개의 다리를 가진 지네입니다.

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

이런 동물들이 모두 스카이 콩콩처럼 움직인다고 말씀드렸었죠 --

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

모두 움직이면서 튀고 있고, 지금 보시는 것처럼

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

이 파나마와 북캐롤라이나의 해변에서 온 유령게도 마찬가지입니다.

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

뛸 때의 속도가 초속 4미터까지 올라가죠.

It actually leaps into the air, and has aerial phases

사실 이것은 공중으로 뛴 후, 허공에 잠시 머물러 있는 동작입니다.

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

말처럼요. 여기 이렇게 튀어 오르는게 보이시죠.

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

우리는 리처드 같은 사람의 다리나, 바퀴벌레의 것이나,

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

게의 것이나, 캥거루의 것이나.. 지금까지 보아온 모든 것의

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

다리의 상대적인 스프링 강성은 모두 동일하다는 것을 알아냈습니다.

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

스프링 같은 다리의 장점은 무엇이고, 무엇을 할 수 있는 걸까요?

Well, we wanted to see if they allowed the animals

우리는 그것이 동물들에게 더 나은 안정성과

to have greater stability and maneuverability.

기동성을 주는지 알아 보고 싶었습니다.

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

그래서 우리는 관찰하고자 하는 동물 높이의 3배나 되는

of the animals that we're looking at.

장애물지역을 만들어 관찰했습니다.

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

당연히 넘지 못하리라 예상했지만, 그들이 해낸 결과를 보시죠.

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

동물은 장애물을 뛰어 넘었고, 심지어 감속하지도 않았습니다.

It didn't decrease its preferred speed at all.

달리던 속도를 전혀 줄이지 않았습니다.

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

우리는 그것이 그렇게 할 수 있다는 것을 믿지 않았습니다.

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

이 결과가 시사하는 것은, 만약 로봇에게 매우 간단한 스프링 같은 다리를 만들어준다면,

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

지금까지의 어떤 것보다도 방향 조종이 쉬운 로봇을 만들 수 있다는 것이었습니다.

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

그 첫 번째 예가 바로, 스탠포드대학의 형상침착제조법(SDM)을

Shape Deposition Manufactured robot, named Sprawl.

활용해서 만든 Sprawl이라는 이름의 로봇입니다.

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

6개의 다리가 있고 -- 조정된 스프링 다리들입니다.

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

곤충의 걸음걸이 그대로 움직이는데요,

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

이제 러닝머신 위에 올라가네요. 여기서 이 로봇에 대해 중요한 점은,

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

다른 로봇들과는 달리, 아무것도 볼 수 없고,

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

아무것도 느낄 수 없고, 뇌도 없지만, 장애물들을 피해

over these obstacles without any difficulty whatsoever.

움직이는 데에 아무런 어려움이 없다는 겁니다.

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

이것이 바로 어떠한 형태에 속성을 부여하는 기술입니다.

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

이것은 한 대학원생이 학위논문 프로젝트로 만들고 있는 것인데요,

very robust, if a graduate student

사실, 대학원생의 학위논문 프로젝트치고는

does that to his thesis project.

좀 힘든 과제죠.

(Laughter)

(웃음)

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

이것은 맥길과 미시칸 대학에서 만든, RHex 인데,

making its first outing in a demo.

첫번째 데모 실험을 하는 겁니다.

(Laughter)

(웃음)

Same principle: it only has six moving parts,

같은 원리입니다. 움직이는 부분은 단 6군데 입니다.

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

6개의 모터, 하지만 스프링같은 잘 조절된 다리가 있습니다. 곤충의 걸음걸이처럼 움직이죠.

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

가운데 다리가 반대쪽의 앞다리, 뒷다리와 동시에 같이 움직이죠.

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

다리 세 개씩 서로 교차하면서 움직인다고 보시면 됩니다.

and they can negotiate obstacles just like the animal.

그리고 진짜 동물들처럼 장애물을 넘어다닐 수 있습니다.

(Laughter)

(웃음)

(Voice: Oh my God.)

[세상에!]

(Applause)

(박수)

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

다른 지면에서도 거침없습니다, 여기는 모래네요,

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

아직 발을 완성하지는 못했지만, 나중에 알려드리겠습니다.

Here's RHex entering the woods.

RHex가 숲으로 들어가네요.

(Laughter)

(웃음)

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

다시 말하지만 이 로봇은 아무것도 볼수 없고, 아무것도 느낄 수 없고, 뇌도 없습니다.

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

이것은 단지 조절된 기계 시스템과 매우 단순한 부품들로만 동작합니다.

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

하지만 이것은 동물들의 기본적 움직임으로부터 영감을 받은 것입니다.

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

[아, 저거 괜찮은데요, Bob.] 이제 길목을 지나가네요.

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

저는 이것을 NASA의 제트추진연구소에서 발표한 적이 있는데요,

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

그들 말이, 자기들 장비로는 화성의 얼음이나 생명체를 찾기위해

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

분화구 속을 내려갈 능력이 없다고 하더군요.

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

특히 분화구 지면이 너무 복잡해서, 다리 달린 로봇의 경우는 불가능하다구요.

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

그래서 다음으로 제가 얘기했죠. 그들을 설득하기 위해서

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

RHex의 간단한 디자인을 소개한 동영상을 보여주며,

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

우리가 2011년에는 화성으로 가야 한다고요. 영상이 주황색인 이유는

just to give them the sense of being on Mars.

화성에 온 것 같은 느낌을 주기 위해 그런거에요.

(Laughter)

(웃음)

(Applause)

(박수)

Another reason why animals have extraordinary performance,

동물들이 어디든 갈 수 있는 이 놀라운 능력을 갖게 된 이유는,

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

그들이 환경과 효과적으로 상호작용하기 때문입니다.

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

다음으로 여러분에게 보여드릴 동물은

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

우리가 연구했던 도마뱀입니다.

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

여기 한 마리 있는데요. 자세에 주목하세요. 딱 붙어있죠.

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

그럼, 문제 하나 드리지요. 비디오를 하나 보여드리겠습니다.

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

이 도마뱀 중 하나는 수평을 달리는 거고,

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

하나는 벽을 타고 오르는 겁니다. 구별하실 수 있겠어요?

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

도마뱀은 초당 1미터를 움직이는데요. 왼쪽도마뱀이 벽을 기어오른다고 생각하는 분은

is running up the wall?

몇 분이나 되시나요?

(Applause)

(박수)

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

좋습니다. 이 시점에서는 매우 분간하기 힘들지요, 그렇죠? 정말 놀랍습니다.

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

학생들에게도 같은 질문을 했었는데 그들도 분간을 못하더군요.

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

도마뱀은 초당 1m 속도로 벽을 오르고, 15걸음을 걷지만,

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

여전히 수평으로 뛰는 것처럼 보입니다. 어떻게 하는 걸까요?

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

정말 경이롭습니다. 사실 오른쪽에 있는게 벽을 오르는 겁니다.

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

얘들이 이걸 어떻게 하냐하면 -- 그들은 특이한 발가락을 가지고 있습니다 -- 이들의 발가락은

that uncurl like party favors when you blow them out,

입으로 불면, 무슨 파티에서 선물 나눠주듯 무언가를 풀어내는데,

and then peel off the surface, like tape.

그리고 표면에 테이프 처럼 얇게 벗겨냅니다.

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

만약 우리가 테이프가 있다면 이런 식으로 벗겨내겠지요.

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

것을 발가락으로 하는 겁니다. 정말 특이하죠.

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

iRobot사는 이 동작에 힌트를 얻어서 Mecho-Gecko 로봇을 만들었습니다.

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

다리를 단 버전과 견인차 버전, 또는 불도저 버전이 있죠.

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

도마뱀들의 움직임을 담은 영상 몇개를 본 후,

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

로봇들을 잠깐 보여드릴께요.

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

이건 수직면을 뛰어가는 도마뱀입니다. 지나갔죠,

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

실시간입니다. 또 지나갔네요. 아무래도 좀 느리게 해야겠어요.

You can't use regular cameras.

그냥 보통 카메라로는 안됩니다.

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

이걸 보려면 초당 1,000장의 사진을 찍어야 하는데요

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

여기 1초당 1,000프레임의 비디오를 보시죠.

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

여기서 이 동물의 등을 주목하셨으면 합니다.

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

등이 휘어지는 게 보이죠? 우리는 아직 그 이유를 찾지못했습니다.

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

아직 풀지 못한 미스테리입니다. 저 동작이 무슨 역할을 하는지 몰라요.

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

만약 여러분의 자녀들이 버클리대에 가려한다면,

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

제 연구실에서 함께 해결하면 좋겠네요. 자, 버클리로 보내세요.

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

제 다음목표가 그 이유를 찾는 겁니다. 이건 도마뱀 러닝머신 이구요.

(Laughter)

(웃음)

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

투명한 벨트로 만든 러닝머신인데요,

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

동물들의 발을 볼 수 있어서, 비디오 녹화를 한후

through the treadmill belt, to see how they move.

어떻게 움직이나 관찰할 수 있습니다.

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

지금 보시는 동물은 수직면을 달리고 있는데,

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

다리 하나를 골라 발가락을 유심히 보시면, 뭘 하는지 볼 수 있습니다.

See it uncurl and then peel these toes.

그것이 이 발가락들을 펴고, 벗어내는 것을 보세요.

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

이 동작을 0.014초만에 할 수 있습니다. 놀랍죠.

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

이것을 바탕으로 만든, iRobot사의 Mecho-Gecko입니다.

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

먼저 발가랏을 벗겨내는 동작을 보시죠 -- 저거 좀 보세요.

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

그리고 이것이 Mecho-Gecko의 벗겨내기 동작입니다.

It uses a pressure-sensitive adhesive to do it.

로봇은 압력감지 접착기를 이용합니다.

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

동물의 벗겨내기 동작과, Mecho-Gecko의 벗겨내기 동작입니다.

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

평평한 면도 스스로 타고 올라갈 수 있고,

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

벽에서도 이동하고, 천장도 갈 수 있습니다.

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

이건 불도저 버전입니다. 이건 압력감지 접착기를 이용하지 않습니다.

The animal does not use that.

동물은 그것을 사용하지 않죠.

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

하지만 여기서 한계점에 봉착합니다.

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

동물은 어떻게 하나요? 동물은 이상한 발가락을 갖고 있죠,

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

그리고 발가락을 보시면, 여기 작은 덧판들이 있고,

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

더 크게 확대해서 보면,

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

이 덧판들에는 작은 줄무늬들이 있습니다.

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

270배 확대하면, 무슨 양탄자처럼 생겼습니다.

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

더 크게, 900배 확대해보면,

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

거기에 털들이 있는데, 작은 털들이죠. 그걸 자세히 보면

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

그 작은 털들에도 줄무늬가 있습니다. 이걸 30,000배 확대하면,

you'll see each hair has split ends.

각 털 끝이 두 갈래로 나눠져 있습니다.

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

크게 보면, 끝에 작은 구조들이 있음을 알 수 있습니다.

The smallest branch of the hairs looks like spatulae,

털의 가장 작은 가지는 주걱 처럼 생겼고

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

한마리가 이런 나노크기의 갈라진 끝을 10억개나 가지고 있기 때문에,

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

벽에 달라붙는겁니다. 이게 여러분 머리카락의 직경이고,

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

도마뱀은 이런 털을 200만개 가지고 있고, 각 털은 100개에서 1000개의 갈래를 가집니다.

Think of the contact of that that's possible.

그것들이 붙어있는걸 상상해보세요. 충분히 가능하죠.

We were fortunate to work with another group

운 좋게도, 스탠포드의 또 다른 연구진이

at Stanford that built us a special manned sensor,

우리를 위해 특별한 수동센서를 만들어 주어서

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

털 하나의 힘을 측정 할 수 있었습니다.

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

여기 많지 않은 갈래끝을 가진 털 한가닥이 있는데요,

When we measured the forces, they were enormous.

이것의 힘을 측정해보면, 엄청난 힘을 발휘했습니다.

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

이 정도 크기의 털로도 힘이 너무나 세서,

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

도마뱀의 발바닥이라면 약 18kg의 작은 어린아이도

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

들 수 있을 겁니다. 이게 어떻게 가능할까요?

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

우린 최근에야 그 이유를 알아냈습니다. 마찰을 이용하는 걸까요?

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

아니요, 힘이 너무 약해요. 그럼 정전기를 이용하는 걸까요?

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

아니요, 전하를 바꿔도, 그들은 계속 붙어 있습니다.

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

서로 맞물리게 하는 걸까요? 벨크로 접착포 같은 거 말이죠.

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

아니요, 도마뱀은 정말 매끈한면에도 달라붙습니다. 답이 아니죠.

How about suction? They stick on in a vacuum.

흡착하는 걸까요? 아뇨, 진공에도 달라붙습니다.

How about wet adhesion? Or capillary adhesion?

수분 접착일까요? 아니면 모세관 접착일까요?

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

그들은 어떤 접착제도 없고, 심지어 물에서도 잘 붙어 있습니다.

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

다리를 물에 담궈도, 잘 잡습니다.

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

그럼 어떻게 하는 걸까요? 믿거나 말거나, 도마뱀들은

by intermolecular forces, by Van der Waals forces.

분자간의 힘을 이용합니다. '반 데르 발스 힘'이라는 건데요.

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

아주 오래전에 화학시간에 배우셨을텐데 --

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

가까이 있는 두개의 원자가 있고,

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

전자가 주변을 돌고 있습니다. 그 때 발생하는 작은 힘으로도

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

벽에 달라붙기에 충분하죠. 왜냐하면 이 작은 구조안의 힘들이

with these small structures.

엄청나게 모여 더해지기 때문입니다.

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

우리가 하고 있는 일은, 이 털들을 모방해서,

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

버클리의 다른 연구진들과 제품을 만들어내고 있습니다.

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

그리고 최근에 우리는 돌파구를 마련했는데, 세계최초로

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

자정기능을 가진 합성 건식 접착제를 만들어 낼 것이라 믿습니다.

dry adhesive. Many companies are interested in this.

많은 기업들이 이것에 관심을 보이고 있어요.

(Laughter)

(웃음)

We also presented to Nike even.

심지어 나이키에도 발표 했습니다.

(Laughter)

(웃음)

(Applause)

(박수)

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

이걸 어떻게 발전시키는지 보시죠. 이것도 참 재밌는데요.

that we realized that that small-size scale --

우리가 알고 있는 것은 이 정도로 작은 크기이면서도

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

어디에나 달라 붙고, 중력따위는 더이상 문제가 되지 않습니다,

we needed to look at ants and their feet, because

바로 개미와 그것의 발을 관찰할 필요가 있는데요, 왜냐하면

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

버클리의 제 동료 하나가, 다리를 가진 6mm짜리 실리콘 로봇을 만들었습니다.

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

그런데 아직까지는 장애물에 걸리면, 잘 움직이지 못합니다.

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

하지만 개미들은 가능하죠. 우리는 이 문제를 해결해서,

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

언젠가는 움직이게 할 것입니다. 그리고 한번 상상해보세요.

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

이 6mm 로봇 무리들이 주변을 돌아다니는 겁니다.

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

앞으로 어떤 일들이 벌어질까요? 이미 보고 계신데요.

Clearly, the Internet is already having eyes and ears,

틀림없이 인터넷은 이미 눈과 귀를 가지고 있습니다.

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

웹캠 같은 것들이죠. 하지만 다리와 팔도 갖게 될 겁니다.

You're going to be able to do programmable

여러분은 이런 종류의 로봇들을

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

프로그래밍할 수 있게 되고, 어디서나 달리고,

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

날고, 수영할 수 있게 됩니다. 시작할 때 보셨던 David Kelly와 그의 물고기처럼요.

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

결론으로, 이런 말씀을 드리고 싶습니다.

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

만약 어떤 교훈이 필요하다면, 자연만으로는 부족하다면,

search and rescue, or mine clearance, or medicine,

아니면 수색, 구조작업, 지뢰 제거, 의료분야,

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

또는 여러분이 속한 다양한 분야에 관심이 있다면,

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

우리는 자연이 만든 것들을 보존해야 합니다. 그러지 않으면 이 비밀들은 영영 사라질겁니다.

Thank you.

(감사합니다)

(Applause)

(박수)