Robert Full: Engineering and evolution

Translator: Reviewer: Natalja Gorohova

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

Sveicināti. Vai es varu palūgt pirmo slaidu?

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

Pretēji dažu inženieru aprēķiniem, bites var lidot,

dolphins can swim, and geckos can even climb

delfīni var peldēt un ķirzakas var rāpties augšup

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

pat pa visgludākajām virsmām. Šajā man atvēlētajā īsajā laika sprīdī,

is to try to allow each of you to experience

es vēlētos, lai katrs no jums piedzīvotu

the thrill of revealing nature's design.

dabas dizaina atklāšanas saviļņojumu.

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

Es varu to darīt visu laiku, un tas ir vienkārši neticami.

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

Šajā prezentācijā es vēlos tajā ar jums mazliet padalīties.

The challenge of looking at nature's designs --

Izaicinājums skatoties uz dabas dizainu

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

un es jums pateikšu to, kā mēs uztveram un kā mēs to lietojam.

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

Protams, ir grūti atbildēt uz šo jautājumu:

what permits this extraordinary performance of animals

kas ļauj dzīvniekiem darboties ar šādu neparastu veiktspēju,

that allows them basically to go anywhere?

kas būtībā ļauj viņiem doties jebkur?

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

Un ja mēs varētu to saprast, kā mēs varam to īstenot konstrukcijās?

Well, many biologists will tell engineers, and others,

Daudzi biologi inženieriem un pārējiem stāstīs, ka,

organisms have millions of years to get it right;

lai organismi to dabūtu gatavu, vajadzēs miljoniem gadu;

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

tie ir iespaidīgi; tie var veikt visu apbrīnojami labi.

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

Tātad, atbilde ir biomimētika: tieša dabas atdarināšana.

We know from working on animals that the truth is

Strādājot ar dzīvniekiem mēs jau zinām, ka patiesībā šādi

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

strādāt ir tieši tas, ko jūs nevēlaties darīt, jo evolūcija darbojas

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

pēc gana labi principa, ne pēc ideāluma principa.

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

Kad jūs paskataties uz to, ierobežojumi, veidojot jebkuru organismu,

are really severe. Natural technologies have incredible constraints.

ir pamatīgi. Dabas tehnoloģijas ir neticami ierobežotas.

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

Padomājiet par to. Ja esat inženieris, un es jums saku, ka

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

jāuzbūvē automašīna, taču tā ir jāuztaisa tik maza un tad tai

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

ir jāizaug lielai, un tai visu laiku ir jādarbojas.

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

Vai padomājiet par to, ka pat ja jūs uzbūvētu šo automašīnu, es jums pateiktu, ka jums vajag tās

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

iekšpusē ievietot arī rūpnīcu, kas ļaus jums uzbūvēt citu automašīnu.

(Laughter)

(Smiekli)

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

Un jūs pilnīgi nekad, itin nekad varēsiet sākt ar nevainojamu reputāciju,

and the inherited plan, start with a clean slate.

vēstures un pārmantojamības dēļ.

So, organisms have this important history.

Tātad, organismiem ir šī svarīgā vēsture.

Really evolution works more like a tinkerer than an engineer.

Patiesībā evolūcija drīzāk darbojas kā eksperimentētājs, nevis inženieris.

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

Tas ir patiešām svarīgi, jums sākot pētīt dzīvniekus.

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

Tā vietā mēs uzskatām, ka jums ir jāiedvesmojas no bioloģijas.

You need to discover the general principles of nature,

Jums ir nepieciešams atklāt dabas pamatprincipus,

and then use these analogies when they're advantageous.

un pēc tam izmantot šīs analoģijas savā labā.

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

To darīt ir īsts izaicinājums, jo jums ieskatoties

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

dzīvnieku iekšienē, kā tie darbojas,

appear hopelessly complex. There's no detailed history

tie šķiet bezcerīgi sarežģīti. Tiem nav konstrukciju plānu

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

detalizēta vēsture, tie nav nekur pieejami.

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

To savienojumiem ir pārlieku daudz kustības, tiem ir pārlieku daudz muskuļu.

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

Pat visvienkāršākajam dzīvniekam, ko iedomājamies, piemēram, kukainim

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

ir daudz vairāk neironu un savienojumu, nekā jūs spējat iedomāties.

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

Kā to var izprast? Labi, mēs uzskatījām

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

un pieņēmām, ka viens veids, kā dzīvnieki varētu strādāt,

is if the control of their movements

ir ja to kustību kontrole,

tended to be built into their bodies themselves.

būtu iebūvēta pašos ķermeņos.

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

Mēs atklājām, ka divu, četru, sešu un astoņkājainie dzīvnieki,

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

tiem pārvietojoties, rada vienādus spēkus uz zemi.

They all work like this kangaroo, they bounce.

Viņi visi darbojas kā šis ķengurs, viņi lēkā.

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

Viņus var modelēt kā atsperes-masas sistēmu, ko mēs arī saucam par atsperes-masas sistēmu,

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

jo mēs esam biomehāniķi. Faktiski tas ir lekājamais sienāzis.

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

Tie visi rada lēkājamā sienāža izkārtojumu. Kā tas var būt?

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

Piemēram, cilvēkam viena no kājām darbojas kā rikšojoša suņa divas kājas,

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

vai kā rikšojošam kukainim trīs kājas darbojas kopā kā viena,

or four legs as one of a trotting crab.

vai kā rikšojošam krabim četras kājas kā viena.

And then they alternate in their propulsion,

Un tad tās mainās, veidojot virzējspēku,

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

bet visi izkārtojumi ir vienādi. Gandrīz visiem organismiem, uz kuriem mēs šādi skatījāmies,

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

nākamnedēļ jūs redzēsiet, es došu jums mājienu,

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

iznāks raksts, kurā tiks minēts, ka tādi milzeņi

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

kā piemēram tiranozaurs, droši vien to nevar izdarīt, taču jūs to redzēsiet nākamajā nedēļā.

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

Kas ir interesanti dzīvniekos, kad mēs sakām šādi lēkā

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

vertikāli, un mūsu sadarbībā ar Pixar,

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

filmā "Kukaiņu dzīve", mēs apspriedām

bipedal nature of the characters of the ants.

skudru tēlu divkājaino dabu.

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

Mēs viņiem, protams, pateicām, tie tāpat kustas arī citā plaknē.

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

Viņi uzdeva mums šo jautājumu. Viņi vaicāja: "Kāpēc modelis

just in the sagittal plane or the vertical plane,

ir tikai sagitālajā vai vertikālā plaknē,

when you're telling us these animals are moving

jums sakot, ka šie dzīvnieki pārvietojas

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

horizontālajā plaknē?" Tas ir labs jautājums.

Nobody in biology ever modeled it this way.

Bioloģijā līdz šim šādi neviens nekad nav modelējis.

We took their advice and we modeled the animals moving

Mēs ņēmām vērā viņu padomu un modelējām dzīvnieku

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

kustību arī horizontālajā plaknē. Mēs paņēmām viņu trīs kājas,

we collapsed them down as one.

un mēs tās salikām kopā kā vienu.

We got some of the best mathematicians in the world

Mēs dabūjām dažus no labākajiem matemātiķiem pasaulē

from Princeton to work on this problem.

no Princetonas strādāt pie šīs problēmas.

And we were able to create a model

Un mums izdevās izveidot modeli,

where animals are not only bouncing up and down,

kurā dzīvnieki ne tikai lēkā uz augšu un uz leju,

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

bet tie tajā pašā laikā lēkā arī no viena sāna uz otru .

And many organisms fit this kind of pattern.

Un daudziem organismiem varam piemērot šādu modeli.

Now, why is this important to have this model?

Kādēļ šis modelis ir tik nozīmīgs?

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

Tādēļ, ka tas ir ļoti interesanti. Ja jūs šo modeli paņemat

and you perturb it, you give it a push,

un sakustināt vai pagrūžat,

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

tas it kā pret kaut ko atdurtos, tas sevi līdzsvaro bez smadzenēm

or no reflexes, just by the structure alone.

vai refleksiem, pateicoties vienai pašai struktūrai.

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

Tas ir skaists modelis. Apskatīsim matemātiku.

(Laughter)

(Smiekli)

That's enough!

Nu jau gana!

(Laughter)

(Smiekli)

The animals, when you look at them running,

Skatoties uz dzīvniekiem skrējienā,

appear to be self-stabilizing like this,

tie sevi šādi līdzsvaro, izmantojot

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

tikai atsperīgas kājas. Proti, kājas spēj veikt

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

patstāvīgus aprēķinus, vadības algoritmi, savā ziņā,

are embedded in the form of the animal itself.

ir iebūvēti paša dzīvnieka formā.

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

Kāpēc mēs neesam vairāk iedvesmojušies no dabas un šāda veida atklājumiem?

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

Nu, es gribētu iebilst, ka cilvēku tehnoloģijas ir ļoti atšķirīgas no

natural technologies, at least they have been so far.

dabas tehnoloģijām, vismaz tās, kas ir bijušas līdz šim.

Think about the typical kind of robot that you see.

Padomājiet par tipiskāko robotu, kādu varat iedomāties.

Human technologies have tended to be large, flat,

Cilvēka tehnoloģijām ir tendence būt lielām, plakanām,

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

ar taisniem leņķiem, stīvām, izgatavotām no metāla. Tām ir rites elementi

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

un asis. Ir ļoti maz motoru, ļoti maz sensoru.

Whereas nature tends to be small, and curved,

Kamēr daba mēdz būt maza, liekta,

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

un tā lokās un griežas, un pretēji tai ir kājas, izaugumi

and has many muscles and many, many sensors.

un ir daudz muskuļu un daudzi, jo daudzi sensori.

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

Tā kā tas ir ļoti atšķirīgs dizains. Tomēr, kas mainās,

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

un kas ir ļoti aizraujoši, es jums tūliņ parādīšu,

is that as human technology takes on more of the characteristics

ka, ja cilvēku tehnoloģijas pārņem vairāk dabas īpašības,

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

tad daba patiešām var kļūt par daudz noderīgāku skolotāju.

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

Lūk, viens patiesi aizraujošs piemērs.

This is a collaboration we have with Stanford.

Šis ir no mūsu sadarbības ar Stenfordu.

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

Viņi attīstīja šo jauno tehniku, sauktu par Formu uzkrāšanas ražošanu.

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

Tā ir tehnika, kurā viņi var sajaukt kopā materiālus un izveidot jebkuru formu,

that they like, and put in the material properties.

kādu viņiem vajag, ar noteiktām materiāla īpašībām.

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

Tie var iebūvēt sensorus un aktuatorus tieši pašā formā.

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

Tā, piemēram, lūk, kāja: caurspīdīgā daļa ir stīva,

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

baltā daļa ir elastīga, un jums vairs nav nepieciešamas asis vai kas tamlīdzīgs.

It just bends by itself beautifully.

Tā skaisti lokās pati par sevi.

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

Tātad, jūs šīs īpašības varat ielikt. Tas viņus iedvesmoja parādīt šo konstrukciju,

this design by producing a little robot they named Sprawl.

izgatavojot robotiņu, kuru viņi nosauca par Atgāzēju.

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

Mūsu darbs iedvesmoja arī citu robotu, bioloģiski iedvesmotu lēkājošo robotu

from the University of Michigan and McGill

no Mičiganas un Makgila universitātes,

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

ar nosaukumu RHex, kurš ir autonoms seškājis.

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

Nu pāriesim pie video un ļaujiet man jums parādīt dažus no šiem dzīvniekiem kustībā

and then some of the simple robots

un pēc tam dažus no vienkāršajiem robotiem,

that have been inspired by our discoveries.

kuri ir iedvesmoti no mūsu atklājumiem.

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

Daži no jums to darīja šorīt, lai gan jūs to darījāt ārā,

not on a treadmill.

ne uz skrejceliņa.

Here's what we do.

Lūk, ko mēs darām.

(Laughter)

(Smiekli)

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

Lūk, miroņgalvas prusaks. Lūk, amerikāņu prusaks,

you think you don't have in your kitchen.

kas, jūsuprāt, nav jūsu virtuvē.

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

Lūk, astoņu kāju skorpions, sešu kāju skudra, četrdesmit četru kāju simtkājis.

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

Kā jau minēju, visi šie dzīvnieki darbojas līdzīgi kā lēkājamais sienāzis,

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

tie lēkā līdz ar kustību. Jūs to varat redzēt

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

Panamas un Ziemeļkarolīnas pludmalēs sastopamā spokkrabja.

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

Skrienot tas var sasniegt līdz pat četriem metriem sekundē.

It actually leaps into the air, and has aerial phases

Tas faktiski palecas gaisā, un tam esot gaisā,

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

rikšo līdzīgi zirgam, un jūs redzat kā tas palecas.

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

Mēs atklājām, ka, skatoties uz cilvēka kāju,

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

piemēram, Ričarda, vai prusaka, vai krabja, vai ķengura,

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

relatīvais kājas atsperes stīvums ir tāds pats, kā visiem līdz šim redzētajiem.

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

Kāds gan ir labums no spriganām kājām? Ko tās spēj paveikt?

Well, we wanted to see if they allowed the animals

Mēs vēlējāmies redzēt, vai tās ļauj dzīvniekiem

to have greater stability and maneuverability.

iegūt labāku līdzsvaru un manevrētspēju.

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

Tātad, mēs izveidojām reljefu ar šķēršļiem, kuri bija trīsreiz

of the animals that we're looking at.

augstāki par pētāmā dzīvnieka gurniem.

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

Mēs bijām pārliecināti, ka viņi nevarētu tos pārvarēt. Un, lūk, ko viņi izdarīja.

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

Dzīvnieks pārskrēja pāri un tas pat nepalēninājās!

It didn't decrease its preferred speed at all.

Tas vispār nesamazināja savu vēlamo ātrumu.

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

Mēs neticējām, ka tās tā varētu notikt. Tas mums lika

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

secināt, ka, ja jūs varētu izveidot robotu ar ļoti vienkāršām atsperīgām kājām,

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

jūs varētu to izgatavot tik manevrētspējīgu kā jebkuru, kas jebkad ir ticis uzbūvēts.

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

Lūk, pirmais piemērs. Tas ir Stenfordas

Shape Deposition Manufactured robot, named Sprawl.

Formu uzkrāšanas ražots robots, saukts par Atgāzēju.

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

Tam ir sešas noregulētas un atsperīgas kājas.

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

Tas kustās kukaiņu gaitā, un, lūk, tas

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

pārvietojoties pa skrejceļu. Būtiskais šajā robotā,

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

salīdzinājumā ar citiem robotiem, ir tas, ka tas neko neredz,

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

tas nevar neko sajust, tam nav smadzeņu, taču tas

over these obstacles without any difficulty whatsoever.

bez jelkādām grūtībām var manevrēt pāri šiem šķēršliem.

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

Šī ir tehnoloģija iebūvējot īpašības formā.

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

Lūk, aspirantūras students. Un, lūk, ko viņš dara savai disertācijai,

very robust, if a graduate student

ļoti izturīgs, ja doktorants

does that to his thesis project.

to dara savam disertācijas projektam.

(Laughter)

(Smiekli)

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

Šis nāk no Makgila un Mičiganas universitātes. Tas ir RHex,

making its first outing in a demo.

veicot tā pirmā izbrauciena demonstrāciju.

(Laughter)

(Smiekli)

Same principle: it only has six moving parts,

Tas pats princips: tam ir tikai sešas kustīgās daļas,

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

seši motori, taču tam ir atsperīgas, noregulētas kājas. Tas pārvietojas kukaiņu gaitā.

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

Tā vidējā kāja kustas sinhroni ar priekšējo,

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

un pakaļkāju otrā pusē. Savā ziņā mainīgs trejkājis

and they can negotiate obstacles just like the animal.

un tie var pārvarēt šķēršļus, tāpat kā dzīvnieki.

(Laughter)

(Smiekli)

(Voice: Oh my God.)

(Balss: Ak mans Dievs.)

(Applause)

(Aplausi)

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

Roberts Fuls: Tas dosies pa dažādām virsmām, lūk, smilts

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

lai gan mēs vēl neesam pilnveidojuši kājas, taču es par to runāšu vēlāk.

Here's RHex entering the woods.

Lūk, RHex, ieejot mežā.

(Laughter)

(Smiekli)

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

Atgādinu vēlreiz, šis robots nevar neko redzēt, tas nevar neko sajust,

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

tam nav smadzeņu. Tas darbojas tikai ar noregulēto mehānisko sistēmu,

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

ar ļoti vienkāršām detaļām, iedvesmojoties no dzīvnieka būtiskās dinamikas.

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

(Balss: Ah, es mīlu viņu, Bob.) RF: Te tas iet lejup.

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

Es šo prezentēju NASA Reaktīvo kustību laboratorijai un viņi teica,

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

ka viņiem uz Marsa nebija iespējams krāteros doties lejup ledus,

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

un tādējādi arī dzīvības meklējumos. Jo īpaši

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

roboti ar kājām, jo tie ir pārlieku sarežģīti, viņš piemetināja.

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

Nekas nevar to paveikt. Es turpināju stāstīt un parādīju viņiem šo video

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

ar vienkāršā dizaina RHex. Un tikai tāpēc, lai viņus pārliecinātu

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

ka mums 2011. gadā vajadzētu doties uz Marsu, es video ietonēju oranžu,

just to give them the sense of being on Mars.

tikai lai radītu viņiem sajūtu, ka esam uz Marsa.

(Laughter)

(Smiekli)

(Applause)

(Aplausi)

Another reason why animals have extraordinary performance,

Vēl viens iemesls, kādēļ dzīvnieki ir ārkārtēji spējīgi

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

un var nokļūt visur, ir tāpēc, ka tiem ir efektīva saziņa

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

ar vidi. Dzīvnieks, kuru es grasos jums parādīt,

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

un kuru mēs pētījām, ir gekons.

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

Mums viens ir šeit, ievērojiet viņa pozīciju. Tas turas.

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

Nu es jūs izaicināšu. Es parādīšu jums video.

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

Viens no dzīvniekiem skries pa zemi

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

un otrs skries augšā pa sienu. Kurš ir kurš?

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

Viņi veic metru sekundē. Cik daudzi domā, ka kreisajā pusē

is running up the wall?

esošais skrien pa sienu?

(Applause)

(Aplausi)

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

Labi. Lieta tāda, ka to tiešām ir grūti pateikt, vai ne? Tas ir neticami,

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

mēs apskatījām studentus to darot un viņi nevarēja pateikt.

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

Tās var skriet pa sienu metru sekundē, 15 soļus sekundē,

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

un tie izskatās tā, it kā tie darbotos uz zemes. Kā tas notiek?

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

Tas ir vienkārši fenomenāli. Labajā pusē esošais dodas augšup pa nogāzi.

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

Kā tie to dara? Tiem ir savādi pirksti. Tiem ir pirksti,

that uncurl like party favors when you blow them out,

kas izrullējas kā svētku svilpe, jums to pūšot

and then peel off the surface, like tape.

un pēc tam nolīp no virsmas kā, piemēram, lente.

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

Piemēram, ja mums tagad būtu gabaliņš lentes, tad mēs to noplēstu šādā veidā.

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

Viņi to dara ar saviem pirkstiem. Tas ir dīvaini! Šis nolipšana iedvesmoja

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

iRobotu, ar ko mēs sadarbojāmies, lai uzbūvētu Mekogekonus.

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

Lūk, kāju un vilcēja versija, vai buldozera versija.

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

Nu paskatīsimies uz gekonu kustībām dažos video

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

un tad es jums mazliet parādīšu robotu klipu.

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

Lūk, gekons skrienot pa vertikālu virsmu. Tas notiek

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

reālajā laikā. Tas pats vēlreiz. Protams, mums nācās to mazliet palēnināt.

You can't use regular cameras.

Jūs nevarat izmantot parastās kameras.

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

Lai redzētu šo, jums ir jāuzņem 1000 attēlus sekundē.

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

Lūk, daži video ar 1000 kadriem sekundē.

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

Nu es vēlos, lai jūs pievērstu uzmanību dzīvnieka mugurai.

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

Jūs redzat, cik tas šādi lokas? Mēs nespējām to izprast,

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

tas ir neatrisināts noslēpums. Mēs nezinām, kā tas darbojas.

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

Ja jums ir dēls vai meita, kas vēlas doties uz Berkliju,

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

nāciet uz manu laboratoriju un mēs to noskaidrosim. Labi, sūtat tos uz Berkliju

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

tāpēc, ka tā ir nākamā lieta, ko es gribu izdarīt. Lūk, gekonu dzirnavas.

(Laughter)

(Smiekli)

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

Tas ir caurskatāms skrejceliņš ar caurskatāmu skrejceliņa lenti,

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

lai mēs varētu redzēt dzīvnieka pēdu un filmēt to

through the treadmill belt, to see how they move.

izmantojot skrejceļa lenti, lai redzētu, kā viņi pārvietojas.

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

Lūk, dzīvnieks, kas skrien pa vertikālu virsmu.

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

Izvēlieties kāju un mēģinat uz to skatīties un redzēsim vai jūs varat redzēt kā dzīvnieks to dara.

See it uncurl and then peel these toes.

Redzat to rullējam un pēc tam nolipinām pirkstus.

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

Tas to var izdarīt 14 milisekundēs. Tas ir neticami.

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

Lūk, roboti, ko tie iedvesmoja, Mecho-Geckos no iRobot.

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

Vispirms mēs redzēsim dzīvnieku pirkstu atlipšanu, paskat tik.

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

Un šeit Mecho Gecko pīlinga darbība.

It uses a pressure-sensitive adhesive to do it.

Lai to darītu, tas izmanto spiedienjutīgu līmi.

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

Dzīvnieku pīlings. Mecho-Gecko - pīlings

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

kas ļauj tiem kāpt autonomi. Var doties pa plakanu virsmu

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

pāriet uz sienu, un pēc tam pāriet uz griestiem.

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

Šī ir buldozera versija. Tagad, tas neizmanto spiedien-jutīgo līmi.

The animal does not use that.

Dzīvnieks to neizmanto.

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

Bet šajā brīdī mēs esam ar to ierobežoti.

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

Ko dara dzīvnieks? Dzīvniekam ir dīvaini pirksti.

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

Un, ja jūs paskatītos uz pirkstiem, tiem ir mazas lapiņas,

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

un ja jūs tās pašķirtu un pietuvinātu, jūs redzēsiet

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

ka šīm lapām ir mazas svītras.

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

Un ja jūs pietuvinātu 270 reizes, jūs redzēsiet, tas izskatās kā paklājiņš.

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

Un ja jūs pašķirat to un pietuvinātu 900 reizes,

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

jūs redzēsiet ka šeit ir mati, sīki matiņi. Un, ja jūs uzmanīgi skatīsiet,

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

šīm sīkajām matiņiem ir svītras. Un, ja jūs pietuvinātu tos 30 000 reizes,

you'll see each hair has split ends.

jūs redzēsiet, ka katra mata gals ir sašķelts.

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

Un, ja jūs tos palielināsiet, tām galā ir šīs mazās struktūras.

The smallest branch of the hairs looks like spatulae,

Mazākais matiņa zars izskatās kā lāpstiņa,

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

un dzīvniekam, kā piemēram šim, ir miljards šādu nano lieluma sadalīti gali,

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

lai piekļūtu ļoti tuvu virsmai. Patiesībā, šis ir jūsu matu diametrs -

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

un gekonam šādu ir divi miljoni, un katram matam ir 100 līdz 1000 šķeltu galu.

Think of the contact of that that's possible.

Ja iespējams, padomājiet par šādu kontaktu.

We were fortunate to work with another group

Mums ir paveicies strādāt ar kādu citu grupu

at Stanford that built us a special manned sensor,

Stenfordā, kas izveidoja mums īpašu jūtīgu sensoru,

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

līdz ar to mēs varējām nomērīt individuālā mata spēku.

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

Lūk, atsevišķs mats ar sašķeltu galu.

When we measured the forces, they were enormous.

Mērot spēkus, tie bija milzīgi.

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

Viņi bija tik lieli, ka šāda lieluma matu saišķis --

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

ar Gekona kāju viegli varētu atbalstīt mazu bērnu, kas

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

svērtu apmēram 40 mārciņas. Tagad, kā viņi to dara?

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

Mēs to nesen atklājām. Vai viņi to dara ar berzi?

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

Nē, spēks ir pārāk mazs. Vai viņi to dara elektrostatiski?

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

Nē, jūs varat izmainīt lādiņu - tie joprojām turēsies.

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

Vai viņi to dara ar saķeršanos? Tas ir Velcro līdzīgs veids.

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

Nē, jūs varat viņus nolikt uz molekulāri gludām virsmām - tie to dara.

How about suction? They stick on in a vacuum.

Kā būtu ar sūkšanu? Tie pieķeras vakuumā.

How about wet adhesion? Or capillary adhesion?

Kā ar mitru saķeri? Vai kapilāru saķeri?

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

Tiem nav nevienas līmes, un viņi tikpat labi pielīp arī zem ūdens.

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

Ja jūs ieliekat viņu kāju zem ūdens, viņi pieķeras.

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

Kā tad viņi to dara? Ticiet vai nē, tie pieķeras uz

by intermolecular forces, by Van der Waals forces.

starpmolekulāriem spēkiem, Van der Waals spēkiem.

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

Jūs zināt, iespējams, ka tas jums bija sen ķīmijā,

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

kur bija šie divi atomi, tie ir cieši blakus,

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

un elektroni pārvietojas apkārt. Šis mazais spēks ir pietiekošs

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

lai ļautu viņiem to darīt, jo tas ir pievienots tik daudzas reizes

with these small structures.

ar šīm mazām struktūrām.

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

Tas ko mēs darām, ir ka mēs ņemām iedvesmu no matiņiem,

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

un kopā ar citu kolēģi no Berklijas, mēs tos ražojam.

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

Un tikai nesen mēs veicām sasniegumu, kam mēs tagad ticam

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

mēs izveidosim pirmo, sintētisku pašattīrošo

dry adhesive. Many companies are interested in this.

sauso līmi. Daudziem uzņēmumiem par šo ir interese.

(Laughter)

(Smiekli)

We also presented to Nike even.

Mēs esam to prezentējuši arī Nike.

(Laughter)

(Smiekli)

(Applause)

(Aplausi.)

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

Mēs redzēsim kur mēs nokļūsim. Mēs par šo esam tik sajūsmināti,

that we realized that that small-size scale --

ka mēs izveidojām šo mazā mērogā--

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

un kur viss kļūst lipīgs un gravitācijai vairs nav nozīmes --

we needed to look at ants and their feet, because

mums vajadzēja iepazīties ar skudrām un to kājām, jo

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

viens no maniem Berklijas kolēģiem uzbūvēja sešu milimetru silikona

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

robotu ar kājām. Bet tas iestrēga. Tas nespēja ļoti labi pārvietoties.

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

Bet skudras to dara, un mēs izdomāsim kāpēc, tā ka galu galā

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

mēs liksim šim kustēties. Un Iedomājieties: jums būs iespēja

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

iegūt skrienošus sešu milimetru robotu barus.

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

Kurp tas ved? Manuprāt, jūs to varat jau redzēt.

Clearly, the Internet is already having eyes and ears,

Protams, Internetam jau tagad ir acis un ausis,

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

jums ir kameras un tā tālāk. Bet tam būs arī kājas un rokas.

You're going to be able to do programmable

Jūs varēsiet veikt programmēšanas

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

darbus ar šāda veida robotiem, tā lai jūs varētu skriet,

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

lidot un peldēties jebkur. Mēs redzējām, Deividu Kelliju un viņa zivis ir pašā sākumā.

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

Tātad, kopsavilkumā šķiet, ka vēstījums ir skaidrs.

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

Ja jums ir nepieciešams ziņojums, ja daba nav pietiekami, ja jums rūp

search and rescue, or mine clearance, or medicine,

meklēšanas un glābšanas, vai atmīnēšanas un medicīna,

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

vai dažādas lietas, ko mēs strādājam, mums ir jāsaglabā

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

dabas dizainu, citādi šie noslēpumi tiks zaudēti uz visiem laikiem.

Thank you.

Paldies.

(Applause)

(Aplausi.)