Robert Full: Learning from the gecko's tail

번역: kim sarah 검토: InHyuk Song

Let me share with you today an original discovery.

오늘 저는 여러분과 함께 어떤 근본적인 발견을 공유하고자 합니다.

But I want to tell it to you the way it really happened --

발견 그 자체보다는 실제로 발견하게 된 과정을 이야기하고 싶습니다.

not the way I present it in a scientific meeting,

과학 모임에서 발표하는 방식도,

or the way you'd read it in a scientific paper.

과학 논문에 기고하는 방식도 아닙니다.

It's a story about beyond biomimetics,

생체모방을 넘어선,

to something I'm calling biomutualism.

제가 생명공생주의(biomutualism)라 부르는 것에 대한 이야기입니다.

I define that as an association between biology and another discipline,

저는 생명공생주의를 생물과 또 다른 학문의 연합으로 정의합니다.

where each discipline reciprocally advances the other,

개별 학문이 다른 학문에 비해 발전하지만,

but where the collective discoveries that emerge are beyond any single field.

결과로 나타나는 집약적인 발견은 어느 한 분야를 초월하는 것입니다.

Now, in terms of biomimetics,

생명공생주의의 관점에서,

as human technologies take on more of the characteristics of nature,

인간 기술이라는 것은 자연이 가진 성질 그 이상을 모방하는 것이다보니

nature becomes a much more useful teacher.

자연은 매우 유용한 선생님이 됩니다.

Engineering can be inspired by biology

생물학이 우세할 경우

by using its principles and analogies when they're advantageous,

공학은 생물학의 원리와 유추를 통해 영감을 받을 수 있습니다.

but then integrating that with the best human engineering,

그렇더라도 최상의 인간공학과 통합하는 것은

ultimately to make something actually better than nature.

결국 실제로는 자연보다 더 나은 무언가를 만들기 위한 것입니다.

Now, being a biologist, I was very curious about this.

생물학자가 된 저에게 이 문제는 매우 관심을 끄는 것이었습니다.

These are gecko toes.

이것들은 도마뱀의 발가락입니다.

And we wondered how they use these bizarre toes

이렇게 희한하게 생긴 발로

to climb up a wall so quickly.

어떻게 그토록 빨리 벽을 타고 올라가는지 궁금하지요.

We discovered it. And what we found was

우리는 그 방법을 알아냈습니다.

that they have leaf-like structures on their toes,

그리고 양탄자처럼 자잘한 털이 수북하게 난 도마뱀 발이

with millions of tiny hairs that look like a rug,

나뭇잎 같은 모양이라는 사실을 알아냈습니다.

and each of those hairs has the worst case of split-ends possible:

털은 대략 100개에서 1,000가닥으로 아주 심하게 갈라져있고,

about 100 to 1000 split ends that are nano-size.

나노 크기수준으로 작습니다.

And the individual has 2 billion of these nano-size split ends.

발가락마다 나노크기로 갈라진 털 2십억 가닥이 달려 있는 것입니다.

They don't stick by Velcro or suction or glue.

이 가닥은 벨크로나 흡입기, 아교로 달라붙는 것이 아닙니다.

They actually stick by intermolecular forces alone,

실제로는 반데르발스 작용이라고 하는

van der Waals forces.

분자간 힘만으로 고정됩니다.

And I'm really pleased to report to you today

오늘 여러분에게 처음으로

that the first synthetic self-cleaning, dry adhesive has been made.

완성된 자정합성체, 건조접착을 소개하게 된 것은 실로 기쁜 일입니다.

From the simplest version in nature, one branch,

버클리 대학의 공동 기술자 론 피어링은

my engineering collaborator, Ron Fearing, at Berkeley,

가장 단순한 자연 그대로의 모습에서 파생한

had made the first synthetic version.

최초의 합성체 변형을 만들었습니다.

And so has my other incredible collaborator,

그리고 또 다른 믿음직한 공동 작업자,

Mark Cutkosky, at Stanford --

스탠포드 대학의 마크 커코스키가 있습니다.

he made much larger hairs than the gecko,

마크는 도마뱀보다 훨씬 많은 털을 만들었는데,

but used the same general principles.

마찬가지의 일반적 이론들을 사용했습니다.

And here is its first test.

그리고 여기서 처음으로 실험을 해보겠습니다.

(Laughter)

(웃음)

That's Kellar Autumn, my former Ph.D. student,

이 사람은 켈러 어텀으로, 전에는 제가 가르치던 박사 과정 학생이었고,

professor now at Lewis and Clark,

지금은 루이스와 클라크 대학의 교수입니다.

literally giving his first-born child up for this test.

말 그대로 켈러는 이 실험을 위해 첫 아이를 바친 친구입니다.

(Laughter)

(웃음)

More recently, this happened.

가장 최근에 있었던 일입니다.

Man: This the first time someone has actually climbed with it.

남자: 사람이 실제로 이것을 써서 올라가는 것은 처음입니다.

Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber,

설명: 전문 산악인 린 베린스키는

who appeared to be brimming with confidence.

자신만만한 모습입니다.

Lynn Verinsky: Honestly, it's going to be perfectly safe. It will be perfectly safe.

린 베린스키: 솔직히 말해서, 100% 안전할 것입니다. 안전도 100%라고요.

Man: How do you know?

남자: 어떻게 압니까?

Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)

린 베린스키: 책임보험에 들었거든요.

Narrator: With a mattress below and attached to a safety rope,

설명: 아래는 매트리스를 깔고 안전로프를 감습니다.

Lynn began her 60-foot ascent.

린은 60발자국 올라갔습니다.

Lynn made it to the top in a perfect pairing

헐리우드와 과학이라는

of Hollywood and science.

완벽한 한 쌍이 만난 꼭대기에 올라갔습니다.

Man: So you're the first human being to officially emulate a gecko.

남자: 이제 당신은 공식적으로 도마뱀과 겨룬 최초의 인간입니다.

Lynn Verinsky: Ha! Wow. And what a privilege that has been.

린 베린스키: 허어! 우와. 대단한 명예로군요.

Robert Full: That's what she did on rough surfaces.

로버트 풀: 이게 린이 거친 표면에 사용한 것입니다.

But she actually used these on smooth surfaces --

그러나 실제로 표면은 부드러웠고,

two of them -- to climb up, and pull herself up.

둘 중 하나를 사용해 올라가고, 자기 몸을 끌어올렸습니다.

And you can try this in the lobby,

그리고 여러분은 이걸 넓은 방에서 사용해보고

and look at the gecko-inspired material.

도마뱀에서 영감을 받은 물건을 살펴볼 수 있습니다.

Now the problem with the robots doing this

이것을 로봇이 사용할 경우

is that they can't get unstuck,

문제는 떨어질 수 없다는 것입니다.

with the material.

도마뱀은 이렇게 해결합니다.

This is the gecko's solution. They actually peel their toes away

도마뱀은 벽을 기어올라갈 때

from the surface, at high rates,

매우 빠른 속도로

as they run up the wall.

발가락을 떼어냅니다.

Well I'm really excited today to show you

오늘 여러분에게

the newest version of a robot, Stickybot,

새로운 계통의 건조접착을 사용한

using a new hierarchical dry adhesive.

최신 로봇인 스티키봇(Stickybot)을 보여드리게 돼서 정말 흥분되는군요.

Here is the actual robot.

실제 로봇이 여기 있습니다.

And here is what it does.

그리고 로봇은 이렇게 움직입니다.

And if you look,

보시게 되면,

you can see that it uses

로봇은 도마뱀처럼

the toe peeling,

발가락을 떼어내면서

just like the gecko does.

움직입니다.

If we can show some of the video, you can see it climbing up the wall.

여러분에게 비디오를 좀 보여드릴 수 있으면 이 로봇이 벽을 기어오르는 것을 보실 수 있을 텐데요.

(Applause)

(박수)

There it is.

저렇게요.

And now it can go on other surfaces because of the new adhesive

스탠포드 연구팀이 이 믿을 수 없는 로봇을 고안하면서

that the Stanford group was able to do

만들어낸 새로운 접착제 덕분에,

in designing this incredible robot.

다른 표면에서도 올라갈 수 있습니다.

(Applause)

(박수)

Oh. One thing I want to point out is, look at Stickybot.

아, 제가 말씀드리고 싶은 것이 하나 있는데, 스티키봇을 보십시오.

You see something on it. It's not just to look like a gecko.

뭔가 있죠. 도마뱀처럼 생기진 않았네요.

It has a tail. And just when you think you've figured out nature,

꼬리가 있습니다. 우리가 자연을 알고 있다고 생각하지만,

this kind of thing happens.

이런 류의 일이 생깁니다.

The engineers told us, for the climbing robots,

기술자가 말하길,

that, if they don't have a tail,

로봇이 기어올라갈 때 꼬리가 없으면

they fall off the wall.

벽에서 떨어질 것이라고 하더군요.

So what they did was they asked us

그들이 중요한 질문을

an important question.

던진 것입니다.

They said, "Well, it kind of looks like a tail."

기술자들은 이렇게 말했습니다. “음, 꼬리 같은 것 말입니다.”

Even though we put a passive bar there.

비록 거기에 움직이지 않는 막대기를 단다 해도 말입니다.

"Do animals use their tails when they climb up walls?"

“도마뱀이 벽을 타고 올라갈 때 꼬리를 쓰나요?”

What they were doing was returning the favor,

기술자들이 우리에게 은혜를 베푼 것이었습니다

by giving us a hypothesis to test,

미처 생각하지 못했던

in biology, that we wouldn't have thought of.

생물학의 가설을 제공했으니까요.

So of course, in reality, we were then panicked,

그런 다음, 당연히 우리는 혼란에 빠졌습니다.

being the biologists, and we should know this already.

생물학자로서 진즉에 알아야 했던 것이죠.

We said, "Well, what do tails do?"

“음, 꼬리의 역할이 뭐지?”

Well we know that tails store fat, for example.

글쎄요, 예를 들어 꼬리에 지방을 축적한다는 사실은 알지요.

We know that you can grab onto things with them.

꼬리로 뭔가를 잡는 사실도 알고요.

And perhaps it is most well known

그리고 정지 상태에서 꼬리로 균형을 잡는다는 사실은

that they provide static balance.

사실은 아마 가장 유명하지 않을까요.

(Laughter)

(웃음)

It can also act as a counterbalance.

평형추 역할을 하기도 합니다.

So watch this kangaroo.

이 캥거루를 좀 보십시오.

See that tail? That's incredible!

꼬리 보이십니까? 놀랍죠!

Marc Raibert built a Uniroo hopping robot.

마크 레이버트는 껑충껑충 뛰는 우니루라는 로봇을 만들었습니다.

And it was unstable without its tail.

우니루는 꼬리가 없으면 균형을 못 잡습니다.

Now mostly tails limit maneuverability,

꼬리는 기동성을 좌우합니다.

like this human inside this dinosaur suit.

이 공룡 옷 안에 들어있는 사람처럼요.

(Laughter)

(웃음)

My colleagues actually went on to test this limitation,

제 동료들은 한 학생의 관성모멘트를 늘려가면서

by increasing the moment of inertia of a student, so they had a tail,

실제로 이 취약점을 실험했습니다. 꼬리가 있죠.

and running them through and obstacle course,

뛰면서 장애물 코스를 통과하는 학생의 동작이

and found a decrement in performance,

느려지는 것을 볼 수 있습니다.

like you'd predict.

예측했다시피요.

(Laughter)

(웃음)

But of course, this is a passive tail.

하지만 물론, 이 꼬리는 기능이 없습니다.

And you can also have active tails.

이제 움직이는 꼬리도 보시겠습니다.

And when I went back to research this, I realized

다시 이 연구에 착수했을 때,

that one of the great TED moments in the past,

옛날 나단이 테드에서 했던

from Nathan,

훌륭한 강의가 생각났습니다.

we've talked about an active tail.

움직이는 꼬리에 대해 얘기했지요.

Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs

비디오: 미어볼드는 채찍 같은 꼬리를 가진 공룡이

were interested in love, not war.

사실은 싸움이 아닌, 사랑에 관심이 있었다고 생각합니다.

Robert Full: He talked about the tail being a whip for communication.

로버트 풀: 미어볼드는 의사소통을 목적으로 휘두르는 꼬리에 대해 이야기했습니다.

It can also be used in defense.

방어 목적으로도 사용할 수 있었습니다.

Pretty powerful.

매우 강력하죠.

So we then went back and looked at the animal.

우리는 다시 원점으로 돌아가 동물을 연구했습니다.

And we ran it up a surface.

수면을 향해 달리게 했지요.

But this time what we did is we put a slippery patch

하지만 이번에는 미끌미끌한 것을 덧대었습니다.

that you see in yellow there.

이 노란색 보이시죠.

And watch on the right what the animal is doing with its tail

오른쪽을 보시면, 도마뱀이 미끄러질 때

when it slips. This is slowed down 10 times.

꼬리가 어떻게 되는지 보십시오. 10배속으로 느린 화면입니다.

So here is normal speed.

이것이 정상 속도입니다.

And watch it now slip,

이제 미끄러질 때

and see what it does with its tail.

꼬리의 모습을 보십시오.

It has an active tail that functions as a fifth leg,

꼬리가 마치 다섯 번째 다리처럼 기능하고 있습니다.

and it contributes to stability.

그리고 균형에도 도움을 주지요.

If you make it slip a huge amount, this is what we discovered.

아주 많이 미끄러지게 했을 때의 모습입니다.

This is incredible.

대단하죠.

The engineers had a really good idea.

기술자들의 발상은 실로 훌륭했습니다.

And then of course we wondered,

그런 다음 당연히 궁금해졌습니다.

okay, they have an active tail, but let's picture them.

그래, 도마뱀에 움직이는 꼬리가 있어. 그림을 그려보자구.

They're climbing up a wall, or a tree.

벽이나 나무를 타고 올라가고 있다고 치자.

And they get to the top and let's say there's some leaves there.

꼭대기에 올라갔을 때 이를테면 나뭇잎 같은 것이 있는 거지.

And what would happen if they climbed on the underside of that leaf,

잎의 뒷면을 타고 올라간다면,

and there was some wind, or we shook it?

혹은 바람이 좀 분다면, 흔들리면 무슨 일이 벌어질까?

And we did that experiment, that you see here.

그래서 우리는 실험을 해보았습니다. 여기 보시는 대로요.

(Applause)

(박수)

And this is what we discovered.

그래서 이런 점을 알아냈습니다.

Now that's real time. You can't see anything.

이것은 실시간입니다. 아무 것도 안 보이죠.

But there it is slowed down.

속도를 늦췄습니다.

What we discovered was the world's fastest air-righting response.

우리는 세계에서 가장 빠른 공중 반응을 발견했습니다.

For those of you who remember your physics, that's a zero-angular-momentum

물리학을 기억하는 분이 계시다면, 각운동량은 0도입니다.

righting response. But it's like a cat.

고양이처럼요.

You know, cats falling. Cats do this. They twist their bodies.

그러니까, 고양이가 떨어질 때 이렇게 하죠. 몸통을 뒤틉니다.

But geckos do it better.

하지만 도마뱀은 고양이보다 낫습니다.

And they do it with their tail.

꼬리를 쓰죠.

So they do it with this active tail as they swing around.

빙글빙글 돌 때 이 움직이는 꼬리를 씁니다.

And then they always land in the sort of superman skydiving posture.

그리고 언제나 슈퍼맨이 하늘에서 떨어지는 것 같은 자세로 착지합니다.

Okay, now we wondered, if we were right,

이제 우리 생각이 맞았다면,

we should be able to test this in a physical model, in a robot.

이를테면 로봇 같은 물리적 모형에 이것을 실험할 수 있어야 하는 것이죠.

So for TED we actually built a robot,

그래서 테드 강의를 위해 실제로 로봇을 만들어봤습니다.

over there, a prototype, with the tail.

저기 있는데요, 꼬리가 달린 원형 타입입니다.

And we're going to attempt the first air-righting response

그리고 이제 꼬리가 달린 로봇으로

in a tail, with a robot.

최초의 공중 반응 실험을 해보겠습니다.

If we could have the lights on it.

좀 밝게 하면 좋겠는데요.

Okay, there it goes.

좋습니다, 시작합니다.

And show the video.

비디오를 보여주세요.

There it is.

보이시죠.

And it works just like it does in the animal.

바로 도마뱀 꼬리처럼 움직입니다.

So all you need is a swing of the tail to right yourself.

그러니까 균형을 잡으려면 꼬리를 흔들기만 하면 되는 겁니다.

(Applause)

(박수)

Now, of course, we were normally frightened

도마뱀에는 활공 구조가 없기 때문에,

because the animal has no gliding adaptations,

놀라운 것이 당연합니다.

so we thought, "Oh that's okay. We'll put it in a vertical wind tunnel.

그래서 이렇게 생각한 겁니다. 자. 도마뱀을 수직형 풍동에 넣을 겁니다.

We'll blow the air up, we'll give it a landing target, a tree trunk,

이쪽으로 바람을 불게 하고, 합성 유리 입구 밖에 나무줄기를 놓아

just outside the plexi-glass enclosure, and see what it does.

도착지점을 주겠습니다. 그리고 무슨 일이 일어나는지 봅시다.

(Laughter)

(웃음)

So we did. And here is what it does.

그러니까 이렇게 됐습니다.

So the wind is coming from the bottom. This is slowed down 10 times.

바람이 바닥에서 나오고 있습니다. 10배속으로 느리게 한 화면입니다.

It does an equilibrium glide. Highly controlled.

평형 활공을 합니다. 아주 조절을 잘 하면서요.

This is sort of incredible. But actually it's quite beautiful,

놀라울 정도입니다.

when you take a picture of it.

사진을 찍어보면 매우 아름답습니다.

And it's better than that, it -- just in the slide -- maneuvers in mid-air.

공중에 떠 있을 때 더 능숙하게 미끄러집니다.

And the way it does it, is it takes its tail

이렇게 꼬리를 사용해서

and it swings it one way to yaw left, and it swings its other way to yaw right.

왼쪽으로 흔들고, 오른쪽으로 흔들고 하는 겁니다.

So we can maneuver this way.

이런 방법으로 움직일 수 있습니다.

And then -- we had to film this several times to believe this --

그리고 - 몇 번을 촬영하고서야 눈으로 본 것을 믿을 수 있었는데요. -

it also does this. Watch this.

이렇게도 합니다. 보세요.

It oscillates its tail up and down like a dolphin.

꼬리를 돌고래처럼 위아래로 흔듭니다.

It can actually swim through the air.

실제로는 공중에서 수영할 수 있습니다.

But watch its front legs. Can you see what they are doing?

헌데 앞발을 보십시오. 앞발 보이십니까?

What does that mean for the origin of flapping flight?

이 파닥거리는 비행의 기원이 뭐라고 생각하십니까?

Maybe it's evolved from coming down from trees,

아마 나무에서 기어 내려올 때

and trying to control a glide.

활공을 조절하려는 동작에서 진화했을 것입니다.

Stay tuned for that.

채널 고정하십시오.

(Laughter)

(웃음)

So then we wondered, "Can they actually maneuver with this?"

이제 “이것을 가지고 실제로 동작이 가능할까?”라는 것이 궁금해집니다.

So there is the landing target. Could they steer towards it

착륙지점이 있습니다. 도마뱀이 가진 능력으로 급경사를 올라갈 수 있을까요?

with these capabilities? Here it is in the wind tunnel.

풍동에 넣었습니다.

And it certainly looks like it.

분명히 보이시죠.

You can see it even better from down on top.

위에서 떨어질 때보다 더 나은 것을 볼 수 있습니다.

Watch the animal.

도마뱀을 보십시오.

Definitely moving towards the landing target.

바로 착륙지점을 향해 움직입니다.

Watch the whip of its tail as it does it. Look at that.

움직일 때 꼬리 휘두르는 것을 보세요. 저렇게요.

It's unbelievable.

믿을 수 없습니다.

So now we were really confused,

이제는 정말로 혼란스웠습니다.

because there are no reports of it gliding.

활공에 대한 보고는 없기 때문이죠.

So we went, "Oh my god, we have to go to the field,

그래서 계속했습니다.

and see if it actually does this."

“세상에, 이 분야를 연구해야겠어, 그래서 실제로 그런지 알아봐야겠군.”

Completely opposite of the way you'd see it on a nature film, of course.

당연히 자연을 찍은 영상에서 보던 것과는 정반대의 모습이었습니다.

We wondered, "Do they actually glide in nature?"

“자연에서도 실제로 그렇게 활공할까?” 우리는 궁금했습니다.

Well we went to the forests of Singapore and Southeast Asia.

싱가포르와 동남아시아 밀림으로 갔습니다.

And the next video you see is the first time we've showed this.

여러분이 보시게 될 다음 비디오는 처음으로 공개하는 것입니다.

This is the actual video -- not staged, a real research video --

이것이 도마뱀의 강하를 찍은, 미공개의 실제 연구 비디오입니다.

of animal gliding down. There is a red trajectory line.

빨간색 궤도선이 있습니다.

Look at the end to see the animal.

저기 끝에 있는 도마뱀을 보세요.

But then as it gets closer to the tree,

나무에 가까이 가서 확대한 것을 봅시다.

look at the close-up. And see if you can see it land.

내려오는 모습을 봅시다.

So there it comes down. There is a gecko at the end of that trajectory line.

저기 내려옵니다. 궤도선 끄트머리에 도마뱀이 있네요.

You see it there? There? Watch it come down.

저기 보이세요? 저기요? 내려오는 것을 봅시다.

Now watch up there and you can see the landing. Did you see it hit?

이제 위쪽을 보면 내려오는 것이 보입니다. 떨어지는 것 보셨어요?

It actually uses its tail too,

역시나 실제로 꼬리를 씁니다.

just like we saw in the lab.

실험실에서 본 것과 똑같이요.

So now we can continue this mutualism

이제 도마뱀이 꼬리를 사용한다는 주장을 제시하면서

by suggesting that they can make an active tail.

상리공생 연구를 계속할 수 있습니다.

And here is the first active tail, in the robot,

여기 기능하는 꼬리를 가진 최초의 로봇이 있습니다.

made by Boston Dynamics.

보스턴 다이내믹스에서 만든 것이지요.

So to conclude, I think we need to build biomutualisms, like I showed,

결론을 내리자면, 보여드린 것처럼 생명공생주의를 구축하면

that will increase the pace of basic discovery in their application.

응용시 기본적 발견의 속도를 높이게 될 것입니다.

To do this though, we need to redesign education in a major way,

그렇게 하기 위해서는 주요 과목의 교육을 재설계하고,

to balance depth with interdisciplinary communication,

학제간 교류의 깊이에서 균형을 이루게 해야 합니다.

and explicitly train people how to contribute to, and benefit from other disciplines.

그리고 다른 학문에 이바지하고, 수혜를 주는 방법을 직접적으로 훈련해야 합니다.

And of course you need the organisms and the environment to do it.

당연히 유기체와 환경을 위한 것이어야 합니다.

That is, whether you care about security, search and rescue or health,

즉, 안전, 탐색, 구조, 번영, 관심사가 무엇이든

we must preserve nature's designs,

자연 그대로의 모습을 보존해야 합니다.

otherwise these secrets will be lost forever.

그렇지 않으면 이 비밀은 영원히 사라지게 될 것입니다.

And from what I heard from our new president,

우리의 새 신임 대통령 오바마의 메시지에서도

I'm very optimistic. Thank you.

저는 대단히 희망을 가집니다. 감사합니다.

(Applause)

(박수)