Robert Full: Engineering and evolution

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Els De Keyser

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

Welkom. Mag ik de eerste dia hebben, alstublieft?

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

In tegenstelling tot wat volgt uit de berekeningen van een aantal ingenieurs, kunnen bijen vliegen,

dolphins can swim, and geckos can even climb

kunnen dolfijnen zwemmen en kunnen gekko's zelfs

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

de gladste oppervlakken beklimmen. In deze korte tijd die ik heb,

is to try to allow each of you to experience

wil ik jullie de sensatie van het ontdekken

the thrill of revealing nature's design.

van de ontwerpen in de natuur laten ervaren.

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

Ik heb hier de hele tijd mee te maken en het is gewoon ongelooflijk.

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

Ik wil in deze presentatie proberen om jullie daar een beetje deel aan te laten hebben.

The challenge of looking at nature's designs --

De uitdaging van het bestuderen van de ontwerpen in de natuur -

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

ik vertel jullie hoe we ernaar kijken en hoe we er gebruik van maken.

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

De uitdaging is natuurlijk om een antwoord te vinden op deze vraag:

what permits this extraordinary performance of animals

wat maakt de buitengewone prestatie mogelijk waardoor dieren

that allows them basically to go anywhere?

zich kunnen verplaatsen?

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

En als we dat kunnen uitzoeken, hoe kunnen we die ontwerpen dan toepassen?

Well, many biologists will tell engineers, and others,

Biologen vertellen ingenieurs en anderen

organisms have millions of years to get it right;

dat organismen miljoenen jaren hebben gehad om dit klaar te spelen,

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

dat ze spectaculair zijn, dat ze alles wonderwel kunnen.

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

Het antwoord is biomimetisme - kopieer gewoon de natuur.

We know from working on animals that the truth is

Door het bestuderen van dieren weten we nu

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

dat je dat vooral niet moet doen. Omdat evolutie

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

volgens het net-goed-genoeg-principe werkt, niet volgens het perfectioneer-het-principe.

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

De moeilijkheden bij het bouwen van een organisme

are really severe. Natural technologies have incredible constraints.

zijn serieus. Natuurlijke technologieën hebben ongelooflijke beperkingen.

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

Denk er eens over na. Stel dat je een ingenieur was en ik je vertelde

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

dat je een auto moest bouwen, maar dat hij in het begin maar zo groot mocht zijn,

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

vervolgens moest groeien tot de normale grootte en onderwijl altijd moest blijven werken.

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

En als je een auto bouwt, zal ik je vragen dat er binnenin

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

ook een fabriekje moet zitten om andere auto's te maken.

(Laughter)

(Gelach)

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

Je kunt absoluut nooit, wegens de voorgeschiedenis

and the inherited plan, start with a clean slate.

en het overgeërfde plan, beginnen met een onbeschreven blad.

So, organisms have this important history.

Organismen hebben een belangrijke voorgeschiedenis.

Really evolution works more like a tinkerer than an engineer.

Evolutie werkt meer als een knutselaar dan als een ingenieur.

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

Dat is heel belangrijk wanneer je dieren begint te bestuderen.

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

In plaats daarvan geloven we dat je je moet laten inspireren door de biologie.

You need to discover the general principles of nature,

Je moet de algemene beginselen van de natuur ontdekken

and then use these analogies when they're advantageous.

en dan deze analogieën gebruiken als ze je goed uitkomen.

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

Dit is een echte uitdaging, omdat dieren,

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

wanneer je ze echt begint te bestuderen,

appear hopelessly complex. There's no detailed history

hopeloos complex lijken. Je vindt geen gedetailleerde geschiedenis

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

van de ontwerpplannen. Je kunt ze nergens gaan opzoeken.

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

Hun gewrichten laten teveel bewegingen toe, ze hebben te veel spieren.

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

Zelfs de eenvoudigste dieren, zoals insecten,

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

hebben meer neuronen en verbindingen dan je je kunt voorstellen.

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

Hoe kan je daaraan uit? Onze hypothese was

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

dat één manier waarop dieren op een eenvoudige manier konden werken,

is if the control of their movements

erin bestond dat de controle van hun bewegingen

tended to be built into their bodies themselves.

in de bouw van hun lichaam zelf zou liggen.

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

We ontdekten dat twee-, vier-, zes- en achtpotige dieren

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

allemaal dezelfde krachten op de grond veroorzaken als ze bewegen.

They all work like this kangaroo, they bounce.

Ze werken allemaal als deze kangoeroe, ze springen.

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

Ze kunnen worden gemodelleerd door een veer-massa-systeem dat we zo noemen

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

omdat we nu eenmaal biomechanici zijn, maar eigenlijk is het een pogostick.

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

Ze werken allemaal als een pogostick. Waarom?

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

Nou ja, bij een mens doet een van je benen hetzelfde als de twee poten van een rennende hond

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

of als drie poten van een rennend insect

or four legs as one of a trotting crab.

of als de vier poten van een rennende krab.

And then they alternate in their propulsion,

Ze wisselen elkaar af bij hun voortstuwing,

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

maar de patronen zijn allemaal hetzelfde. Bijna elk organisme dat we zo hebben bestudeerd

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

- jullie zullen het volgende week zien - ik geef je al een tip.

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

Er zal een artikel verschijnen dat zegt dat echt grote beesten,

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

zoals T. Rex, dat waarschijnlijk niet konden doen, maar je zult dat volgende week zien.

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

Wat interessant is, is dat de dieren op deze manier

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

in het verticale vlak springen. In onze samenwerking met Pixar

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

in "A Bug's Life," discussieerden we over de

bipedal nature of the characters of the ants.

tweevoetige aard van de mierenpersonages.

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

We vertelde hen dat ze natuurlijk ook in een ander vlak bewogen,

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

en ze vroegen ons: "Waarom ze

just in the sagittal plane or the vertical plane,

alleen in het sagittale vlak of het verticale vlak modelleren,

when you're telling us these animals are moving

als je ons vertelt deze dieren

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

in het horizontale vlak bewegen?" Dit is een goede vraag.

Nobody in biology ever modeled it this way.

Niemand in de biologie heeft het ooit op deze manier gemodelleerd.

We took their advice and we modeled the animals moving

We namen hun advies ter harte en we modelleerden de dieren ook

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

in het horizontale vlak. We namen hun drie poten,

we collapsed them down as one.

en voegden ze samen tot één.

We got some of the best mathematicians in the world

We kregen enkele van de beste wiskundigen van de wereld

from Princeton to work on this problem.

van Princeton zover om aan dit probleem te werken.

And we were able to create a model

We konden een ​model creëren

where animals are not only bouncing up and down,

waarbij dieren niet alleen op en neer springen,

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

maar ook tegelijkertijd van links naar rechts springen.

And many organisms fit this kind of pattern.

Veel organismen passen in dit soort patroon.

Now, why is this important to have this model?

Waarom is dit model nu zo belangrijk?

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

Omdat het erg interessant is. Wanneer je dit model

and you perturb it, you give it a push,

verstoort, het een duw geeft,

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

dan stabiliseert het zichzelf als het ergens tegenaan botst. Zonder hersenen

or no reflexes, just by the structure alone.

of reflexen. Door de structuur alleen.

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

Het is een mooi model. Laten we eens kijken naar de wiskunde ervan.

(Laughter)

(Gelach)

That's enough!

Da's genoeg.

(Laughter)

(Gelach)

The animals, when you look at them running,

Als je de dieren ziet lopen,

appear to be self-stabilizing like this,

dan lijken ze zich op deze manier te stabiliseren

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

met behulp van verende poten. Dat wil zeggen, de poten kunnen

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

zelf berekeningen uitvoeren, de controle-algoritmen zitten in zekere zin

are embedded in the form of the animal itself.

in de vorm van het dier zelf ingebed.

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

Waarom werden we niet méér geïnspireerd door de natuur en dit soort ontdekkingen?

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

Ik zou zeggen: omdat menselijke technologieën echt anders zijn

natural technologies, at least they have been so far.

dan natuurlijke technologieën, in ieder geval tot nu toe toch.

Think about the typical kind of robot that you see.

Denk aan de typische soort van robot.

Human technologies have tended to be large, flat,

Menselijke apparaten hebben de neiging om groot, vlak,

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

met rechte hoeken, stijf en van metaal te zijn. Ze hebben draaiende onderdelen

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

en assen. Met zeer weinig motoren, zeer weinig sensoren.

Whereas nature tends to be small, and curved,

Terwijl de natuurlijke 'apparaten' de neiging hebben om klein en gekromd te zijn.

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

Ze wenden en krommen zich in alle richtingen, hebben poten en aanhangsels,

and has many muscles and many, many sensors.

veel spieren en vele, vele sensoren.

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

Het is dus een heel ander ontwerp. Maar wat aan het veranderen is,

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

wat echt spannend is - en ik zal je daar dadelijk wat van laten zien -

is that as human technology takes on more of the characteristics

is dat naarmate menselijke technologie meer en meer kenmerken

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

van de natuur overneemt, de natuur een veel bruikbaarder leraar kan worden.

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

Hier een prachtig voorbeeld daarvan.

This is a collaboration we have with Stanford.

Hiervoor werken we samen met Stanford.

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

Ze ontwikkelden deze nieuwe techniek, Shape Deposition Manufacturing genaamd.

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

Het is een techniek waarbij ze materialen met elkaar combineren, er elke gewenste vorm aan kunnen geven

that they like, and put in the material properties.

en dat in de materiaaleigenschappen vastleggen.

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

Ze kunnen in de vorm zelf sensoren en actuatoren insluiten.

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

Hier een poot bijvoorbeeld - het heldere deel is stijf,

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

het witte gedeelte is buigzaam. Geen assen of wat dan ook nodig.

It just bends by itself beautifully.

Het buigt gewoon mooi vanzelf.

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

Je kunt er deze eigenschappen inbouwen. Het inspireerde hen om

this design by producing a little robot they named Sprawl.

met dit ontwerp te gaan pronken door een kleine robot, Sprawl genoemd, te maken.

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

Ons werk inspireerde ook een andere robot, een biologisch geïnspireerde, springende robot.

from the University of Michigan and McGill

Ontworpen op de Universiteit van Michigan en McGill en

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

RHex genoemd, robot hexapod. Hij is autonoom.

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

Op de video toon ik jullie een aantal van deze bewegende dieren.

and then some of the simple robots

Evenals een aantal eenvoudige robots

that have been inspired by our discoveries.

die door onze ontdekkingen zijn geïnspireerd.

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

Sommigen van jullie hebben dit vanmorgen gedaan, maar dan buiten,

not on a treadmill.

niet op een loopband.

Here's what we do.

Dit is wat wij doen.

(Laughter)

(Gelach)

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

Dit is een doodskopkakkerlak - een Amerikaanse kakkerlak

you think you don't have in your kitchen.

waarvan je denkt dat hij niet in je keuken is te vinden.

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

Hier een achtpotige schorpioen, een zespotige mier, een vierenveertigpotige honderdpoot.

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

Nu zei ik al dat deze dieren werken als pogosticks -

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

ze springen als ze bewegen - en je kunt dat zien

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

bij deze spookkrab van de stranden van Panama en North Carolina.

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

Ze haalt vier meter per seconde als ze loopt.

It actually leaps into the air, and has aerial phases

Ze springt echt in de lucht en heeft fasen waarbij ze de grond niet raakt,

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

net als bij een paard. Jullie kunnen ze hier zien springen.

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

Wat we ontdekten, is, of je nu kijkt naar het been van een mens,

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

zoals Richard of naar de poot van een kakkerlak, een krab of een kangoeroe,

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

de relatieve pootstijfheid van de veer is dezelfde voor alles wat we tot nu toe hebben gezien.

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

Waar zijn verende poten nu goed voor, wat kunnen ze doen?

Well, we wanted to see if they allowed the animals

We wilden nagaan of ze de dieren

to have greater stability and maneuverability.

meer stabiliteit en wendbaarheid gaven.

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

Dus bouwden we een terrein met obstakels van drie keer de heuphoogte

of the animals that we're looking at.

van de te onderzoeken dieren.

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

We waren er zeker van dat ze dat niet konden belopen. Dit deden ze.

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

Het dier liep erover en het vertraagde niet eens.

It didn't decrease its preferred speed at all.

Het verminderde zijn gewenste snelheid helemaal niet.

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

We konden niet geloven dat ze dit konden. Het vertelde ons

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

dat als je een robot kon bouwen met zeer eenvoudige verende poten,

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

je die net zo wendbaar kon maken als eender welke tot nu toe gebouwde robot.

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

Hier is het eerste voorbeeld daarvan. Dit is de robot Sprawl, in Stanford gebouwd

Shape Deposition Manufactured robot, named Sprawl.

met de 'Shape Deposition Manufacture'-methode.

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

Hij heeft zes poten - daar zijn de afgestemde verende poten.

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

Hij beweegt zich zoals een insect en hier zie je hem lopen

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

op de loopband. Wat belangrijk is aan deze robot,

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

in vergelijking met andere robots, is dat hij niets kan zien,

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

niets kan voelen, geen intelligentie heeft maar wel

over these obstacles without any difficulty whatsoever.

zonder problemen over deze obstakels kan manoeuvreren.

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

Dat komt door de techniek om deze eigenschappen in de vorm in te bouwen.

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

Dit is een student. Hij doet dit voor zijn eindwerk.

very robust, if a graduate student

Zeer robuust als eindwerk

does that to his thesis project.

van een student.

(Laughter)

(Gelach)

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

Deze is van McGill en de Universiteit van Michigan. Het is de RHex

making its first outing in a demo.

die zijn eerste uitje maakt voor een demonstratie.

(Laughter)

(Gelach)

Same principle: it only has six moving parts,

Hetzelfde principe. Hij heeft slechts zes bewegende delen.

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

Zes motoren, maar verende, afgestemde poten. Hij beweegt zoals een insect.

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

De middelste poot beweegt synchroon met de voorste

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

en de achterste poot aan de andere kant. Een soort van afwisselende driepoot.

and they can negotiate obstacles just like the animal.

Ze kunnen hindernissen nemen zoals een dier.

(Laughter)

(Gelach)

(Voice: Oh my God.)

Oh mijn God.

(Applause)

(Applaus)

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

Hij kan over verschillende oppervlakken lopen. Hier over zand.

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

De voeten staan nog niet op punt, maar daar zal ik het later over hebben.

Here's RHex entering the woods.

Hier loopt RHex de bosjes in.

(Laughter)

(Gelach)

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

Ook deze robot kan zien noch voelen

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

en heeft geen intelligentie. Alleen maar een aangepast mechanisch systeem,

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

met zeer eenvoudige onderdelen. Maar geïnspireerd op de fundamentele dynamiek van het dier.

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

Ach, ik hou van hem, Bob. Hier loopt hij over een pad.

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

Ik presenteerde dit aan het Jet Propulsion Lab van NASA en zij zeiden

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

dat ze niet wisten hoe in kraters af te dalen om ijs te zoeken,

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

en uiteindelijk ook leven te zoeken op Mars. Hij zei -

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

dat vooral robots op poten veel te ingewikkeld waren.

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

Niets kan dat doen. Ik liet ze deze video zien

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

met het eenvoudige ontwerp van RHex hier. Ik wilde hen overtuigen

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

om in 2011 naar Mars te gaan. Daarom heb ik de video oranje bijgekleurd,

just to give them the sense of being on Mars.

alleen maar om hen het gevoel te geven op Mars te zijn.

(Laughter)

(Gelach)

(Applause)

(Applaus)

Another reason why animals have extraordinary performance,

Een andere reden waarom dieren tot buitengewone prestaties in staat zijn

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

en overal kunnen geraken, is dat ze een effectieve interactie

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

hebben met de omgeving. Het dier dat

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

we hiervoor bestudeerd hebben, is de gekko.

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

Hier is er een. Let op waar hij zich bevindt. Hij houdt zich vast.

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

Nu ga ik jullie uitdagen. Ik ga jullie een video tonen.

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

Een van de dieren zal over een horizontaal vlak lopen

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

en het andere op een muur. Wie doet wat?

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

Ze lopen één meter per seconde. Hoeveel denken er dat die aan de linkerzijde

is running up the wall?

de muur oploopt?

(Applause)

(Applaus)

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

Oke. Het is echt moeilijk te zeggen, is het niet? Het is ongelooflijk,

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

ook studenten konden het niet uitmaken.

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

Ze kunnen een wand oplopen met een meter per seconde, 15 stappen per seconde

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

en ze zien eruit alsof ze over een horizontaal vlak lopen. Hoe doen ze dat?

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

Het is gewoon fenomenaal. Het was de rechtse die omhoog liep.

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

Hoe ze dit doen - ze hebben bizarre tenen - ze hebben tenen

that uncurl like party favors when you blow them out,

die zich ontkrullen als roltongfluitjes,

and then peel off the surface, like tape.

en dan worden ze net als tape van het oppervlak afgepeld.

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

Net zoals je een stuk tape van een oppervlak lostrekt.

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

Ze doen dit met hun tenen. Het is bizar. Dit afpellen inspireerde

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

iRobot om ermee aan de slag te gaan en Mecho-Gecko's te bouwen.

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

Hier een versie met poten en een tractor- of bulldozerversie.

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

Laten we eens enkele van de gekko's zien bewegen

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

en daarna zal ik zal je een clip van de robots tonen.

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

Hier loopt de gekko een verticaal oppervlak op, daar gaat hij,

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

in real time, en daar weer. Uiteraard moeten we dit een beetje vertragen.

You can't use regular cameras.

Je kunt hiervoor geen gewone camera gebruiken.

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

Je moet 1000 beelden per seconde nemen om dit te zien.

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

Hier een paar video's met 1000 beelden per seconde.

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

Kijk nu naar rug van het dier.

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

Zie je hoever hij doorbuigt? Daar kunnen we niet aan uit -

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

een onopgelost mysterie. We weten niet hoe het werkt.

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

Als je een zoon of een dochter hebt die naar Berkeley wil komen,

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

kom dan naar mijn lab en we zullen dit uitzoeken. Oke, stuur ze naar Berkeley

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

want dat is mijn volgende project. Hier de gekkomolen.

(Laughter)

(Gelach)

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

Hij loopt op een doorzichtige loopbandriem

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

zodat we de voeten van de dieren kunnen bekijken en ze filmen

through the treadmill belt, to see how they move.

doorheen de loopbandriem om te zien hoe ze bewegen.

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

Hier zie je het dier op een verticaal oppervlak lopen.

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

Kies een voet, probeer om één​ teen te volgen en kijk of je kunt zien wat het dier aan het doen is.

See it uncurl and then peel these toes.

Zie hoe het deze tenen ontkrult en afpelt.

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

Hij kan dit doen in 14 milliseconden. Ongelooflijk!

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

Hier zijn de robots die ze hebben geïnspireerd, de Mecho-Gekko's van iRobot.

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

Eerst zullen we zien hoe de dieren hun tenen afpellen.

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

En hier is het afpellen bij de Mecho-Gecko

It uses a pressure-sensitive adhesive to do it.

Het maakt gebruik van een drukgevoelige kleefstof om dat te doen.

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

Pellen bij het dier, pellen bij de Mecho-Gecko,

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

wat hen in staat stelt zelfstandig te klimmen en over het vlakke oppervlak te lopen,

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

dan de muur op, en dan naar het plafond.

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

Hier de bulldozerversie. Die maakt geen gebruik van drukgevoelige lijm.

The animal does not use that.

Het dier maakt daar geen gebruik van.

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

Voorlopig zijn we daartoe beperkt.

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

Wat doet het dier? Het dier heeft vreemde tenen,

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

en als je kijkt naar de tenen, hebben ze daar van die kleine blaadjes.

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

Als je erop inzoomt, zul je zien

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

dat er kleine streepjes op die blaadjes zijn te zien.

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

Als je 270 keer vergroot, zie je dat het eruitziet als een tapijt.

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

Bij een vergroting van 900 keer,

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

zie je die kleine haartjes daar en als je goed kijkt

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

hebben die kleine haartjes ook strepen. Bij een vergroting van 30.000 keer

you'll see each hair has split ends.

zie je dat elke haar gesplitste uiteinden heeft.

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

En als je die nog eens vergroot zie je die kleine structuren op het uiteinde.

The smallest branch of the hairs looks like spatulae,

De kleinste vertakking van de haren ziet eruit als een spatel

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

en zo'n dier heeft 1 miljard van deze gespleten haarpunten op nano-formaat

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

om heel dicht bij het oppervlak te komen. Hier zie je de diameter van jouw haar,

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

een gekko heeft er 2 miljoen van en elke haar heeft 100 tot 1.000 gespleten haarpunten.

Think of the contact of that that's possible.

Denk aan het contact dat daarmee mogelijk is.

We were fortunate to work with another group

We hadden het geluk om in Stanford met een andere groep te werken.

at Stanford that built us a special manned sensor,

Zij bouwden voor ons een speciale MEMS sensor

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

waarmee we in staat waren om de kracht van een enkele haar te meten.

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

Hier is een enkele haar met een klein gespleten uiteinde.

When we measured the forces, they were enormous.

We vonden enorme krachten.

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

Een toef haren van de omvang van de voet

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

van een gekko kon gemakkelijk het gewicht van een klein kind dragen -

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

ongeveer 20 kilogram. Hoe doen ze dat?

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

We hebben dat onlangs ontdekt. Doen ze het door wrijving?

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

Nee, de kracht is te laag. Doen ze dat door elektrostatische ladingen?

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

Nee, je kunt de lading veranderen, ze blijven nog steeds plakken.

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

Doen ze dat door in elkaar te grijpen? Zoals bij klittenband?

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

Nee, je kunt ze op moleculair gladde oppervlakken plaatsen - dat is het niet.

How about suction? They stick on in a vacuum.

Hoe zit het met zuiging? Ook in een vacuüm blijven ze plakken.

How about wet adhesion? Or capillary adhesion?

Adhesie? Of capillaire hechting?

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

Ze hebben geen lijm en ze plakken zelfs onder water prima.

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

Ook onder water houden ze zich vast.

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

Hoe doen ze het dan? Geloof het of niet: ze houden zich vast

by intermolecular forces, by Van der Waals forces.

door intermoleculaire krachten, door Van der Waals-krachten.

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

Lange tijd geleden heb je daar misschien in de chemieles over gehoord:

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

als twee atomen dicht bij elkaar komen,

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

gaan hun elektronen synchroon bewegen. Die kleine kracht is voldoende

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

om hen daartoe in staat te stellen, want ze is het resultaat

with these small structures.

van de zovele effecten van deze kleine structuren.

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

We lieten ons inspireren door deze haren

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

en met een andere collega in Berkeley gingen we er zelf aanmaken.

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

Onlangs hebben we een doorbraak gehad waardoor we nu geloven

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

dat we gaan in staat zijn om de eerste synthetische, zelfreinigende,

dry adhesive. Many companies are interested in this.

droge lijm te maken. Veel bedrijven zijn hierin geïnteresseerd.

(Laughter)

(Gelach)

We also presented to Nike even.

We hebben het zelfs ook aan Nike voorgelegd.

(Laughter)

(Gelach)

(Applause)

(Applaus)

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

We zullen wel zien waar dit naartoe gaat. We waren hier zo enthousiast over

that we realized that that small-size scale --

dat we beseften dat op die kleine schaal,

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

waar alles plakkerig wordt en de zwaartekracht er niet meer toe doet,

we needed to look at ants and their feet, because

we moesten gaan kijken naar de mieren en hun voeten.

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

Een van mijn andere collega's in Berkeley heeft een zes millimeter grote

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

siliconen robot met poten gebouwd. Maar hij loopt vast. Hij beweegt niet erg goed.

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

Maar mieren doen dat wel en we willen erachter komen hoe ze dat doen, zodat we dit uiteindelijk

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

in beweging krijgen. Stel je voor dat je

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

zwermen van deze zes-millimeter robots gaat laten rondstruinen.

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

Waar zal dit toe leiden? Ik denk dat je het al kan zien.

Clearly, the Internet is already having eyes and ears,

Internet heeft nu al ogen en oren,

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

door webcams enzovoort. Maar het gaat ook benen en handen krijgen.

You're going to be able to do programmable

Je gaat ze kunnen programmeren

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

zodat je ze overal kunt laten gaan,

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

vliegen en zwemmen. We zagen daar een begin van, met de vis van David Kelly.

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

Tot slot denk ik dat de boodschap duidelijk is.

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

Als je hier één boodschap aan wil overhouden: als de natuur ontoereikend is, als je geeft om

search and rescue, or mine clearance, or medicine,

zoek-en reddingsoperaties, ontmijning, medicijnen

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

of om alles waar we mee bezig zijn, dan moeten we de ontwerpen van de natuur behouden.

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

Anders zullen deze geheimen voor altijd verloren gaan.

Thank you.

Dankjewel.

(Applause)

(Applaus)