Robert Full: Learning from the gecko's tail

Vertaald door: Els De Keyser Nagekeken door: Rik Delaet

Let me share with you today an original discovery.

Ik wil vandaag een oorspronkelijke ontdekking met jullie delen.

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

Maar ik wil het jullie vertellen zoals het echt gebeurde,

not the way I present it in a scientific meeting,

niet zoals ik het op een vergadering van wetenschappers vertel,

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

of zoals je het in een wetenschappelijk artikel zou lezen.

It's a story about beyond biomimetics,

Het is een verhaal over wat verder gaat dan biomimetisme,

to something I'm calling biomutualism.

iets dat ik biomutualisme noem.

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

Dat definieer ik als een associatie tussen biologie en een ander vak.

where each discipline reciprocally advances the other,

Waarbij elk vak het andere vooruithelpt,

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

maar waarbij de gezamenlijke ontdekkingen verder gaan dan één veld.

Now, in terms of biomimetics,

Voor biomimetisme geldt dat

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

naarmate menselijke technologie meer en meer kenmerken van de natuur overneemt,

nature becomes a much more useful teacher.

de natuur een nuttiger lesgever wordt.

Engineering can be inspired by biology

Ingenieurs kunnen zich door de biologie laten inspireren,

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

door haar principes en analogieën te gebruiken als ze voordelig zijn.

but then integrating that with the best human engineering,

Door dat te integreren met het beste van de menselijke ingenieurskunst,

ultimately to make something actually better than nature.

maken ze uiteindelijk iets dat beter is dan de natuur.

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

Ik ben bioloog, en dus was ik hier erg nieuwsgierig naar.

These are gecko toes.

Dit zijn gekkotenen.

And we wondered how they use these bizarre toes

We vroegen ons af hoe ze deze bizarre tenen gebruiken

to climb up a wall so quickly.

om zo snel een muur op te klimmen.

We discovered it. And what we found was

We ontdekten het. We ontdekten dat ze

that they have leaf-like structures on their toes,

bladachtige structuren op hun tenen hebben,

with millions of tiny hairs that look like a rug,

met miljoenen kleine haartjes die er als een tapijt uitzien;

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

Elk van die haartjes heeft een onmogelijk aantal gesplitste eindjes,

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

100 tot 1.000, van nano-grootte.

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

Elk individu heeft 2 miljard van deze nano-gesplitste eindjes.

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

Ze kleven niet als klitteband of door aanzuiging of lijm.

They actually stick by intermolecular forces alone,

Ze kleven louter door intermoleculaire krachten,

van der Waals forces.

van der Waalskrachten.

And I'm really pleased to report to you today

Ik ben echt trots om jullie vandaag te melden

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

dat de eerste synthetische zelfreinigende droge lijm klaar is.

From the simplest version in nature, one branch,

Uit de eenvoudigste versie in de natuur, één tak,

my engineering collaborator, Ron Fearing, at Berkeley,

heeft mijn medewerker-ingenieur Ron Fearing in Berkely

had made the first synthetic version.

de eerste synthetische versie gemaakt.

And so has my other incredible collaborator,

Mijn andere ongelooflijke medewerker,

Mark Cutkosky, at Stanford --

Mark Cutkosky, deed hetzelfde in Stanford.

he made much larger hairs than the gecko,

Hij heeft veel langere haren dan die van de gekko gemaakt,

but used the same general principles.

maar hij gebruikte dezelfde principes.

And here is its first test.

Dit was de eerste test.

(Laughter)

(Gelach)

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

Dat is Kellar Autumn, mijn voormalige doctoraatsstudent,

professor now at Lewis and Clark,

die nu doceert aan Lewis and Clark,

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

en die letterlijk zijn eerstgeborene opgaf voor deze test.

(Laughter)

(Gelach)

More recently, this happened.

Recenter gebeurde er dit.

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

Man: Dit is de eerste keer dat iemand er echt mee geklommen heeft.

Narrator: Lynn Verinsky, a professional climber,

Verteller: Lynn Verinsky, professioneel klimster,

who appeared to be brimming with confidence.

die leek te blaken van vertrouwen.

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

Lynn Verinsky: Eerlijk waar, het zal volkomen veilig zijn.

Man: How do you know?

Man: Hoe weet je dat?

Lynn Verinsky: Because of liability insurance. (Laughter)

Lynn Verinsky: Omwille van de aansprakelijkheidsverzekering.

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

Verteller: Met een matras op de grond en een veiligheidskoord

Lynn began her 60-foot ascent.

begon Lynn aan haar klim van 18 meter.

Lynn made it to the top in a perfect pairing

Lynn bereikte de top met een perfecte combinatie

of Hollywood and science.

van Hollywood en wetenschap.

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

Man: Je bent nu officieel de eerste mens die de gekko evenaart.

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

Lynn Verinsky: Ha! Het was me een waar voorrecht.

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

Robert Full: Dat deed ze op een ruw oppervlak.

But she actually used these on smooth surfaces --

Maar ze gebruikte deze op een glad oppervlak,

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

twee ervan, om te klimmen en zich op te trekken.

And you can try this in the lobby,

Je kan dit uitproberen in de lobby,

and look at the gecko-inspired material.

waar je het gekko-geïnspireerd materiaal kan bekijken.

Now the problem with the robots doing this

Het probleem met de robots die dit doen,

is that they can't get unstuck,

is dat ze zich niet kunnen losmaken

with the material.

van het materiaal.

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

Dit is de oplossing van de gekko. Ze pellen hun tenen

from the surface, at high rates,

van het oppervlak af, zeer snel,

as they run up the wall.

terwijl ze de muur oprennen.

Well I'm really excited today to show you

Ik vind het spannend om jullie vandaag

the newest version of a robot, Stickybot,

de nieuwste versie te tonen van een robot, Stickybot,

using a new hierarchical dry adhesive.

die een nieuwe hiërarchische droge lijm gebruikt.

Here is the actual robot.

Hier is de robot.

And here is what it does.

Dit kan hij.

And if you look,

Als je goed kijkt,

you can see that it uses

zie je dat hij

the toe peeling,

de voet-afpel-methode gebruikt,

just like the gecko does.

net als de gekko.

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

Op deze video zie je hem de muur opklimmen.

(Applause)

(Applaus)

There it is.

Daar gaat hij.

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

En nu kan hij over andere oppervlakken klimmen omwille van de nieuwe lijm,

that the Stanford group was able to do

die de Stanford-groep wist te maken,

in designing this incredible robot.

bij het ontwerpen van deze ongelooflijke robot.

(Applause)

(Applaus)

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

Oh. Een ding dat ik wil aanwijzen, is dit: kijk naar Stickybot.

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

Je ziet er iets op. Het is niet alleen om er als een gekko uit te zien.

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

Het heeft een staart. En net als je denkt dat je de natuur door hebt,

this kind of thing happens.

gebeurt zoiets.

The engineers told us, for the climbing robots,

De ingenieurs vertelden ons dat klimrobots

that, if they don't have a tail,

van de muur vallen

they fall off the wall.

als ze geen staart hebben.

So what they did was they asked us

Dus stelden ze ons

an important question.

een belangrijke vraag.

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

Ze zeiden: "Nou, het ziet eruit als een staart."

Even though we put a passive bar there.

Hoewel we daar een passieve staaf hebben.

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

"Gebruiken dieren hun staart als ze muren opklimmen?"

What they were doing was returning the favor,

Wat ze deden, was ons een tegengunst bewijzen

by giving us a hypothesis to test,

door ons een hypothese te geven om te testen,

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

in de biologie, eentje waar we niet aan gedacht hadden.

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

In werkelijkheid waren we natuurlijk in paniek,

being the biologists, and we should know this already.

want wij waren de biologen en eigenlijk moesten we dat al weten.

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

Wij zeiden: "Wel, waarvoor dienen staarten?"

Well we know that tails store fat, for example.

We weten dat staarten vet opslaan.

We know that you can grab onto things with them.

We weten dat je er dingen mee kan vastgrijpen.

And perhaps it is most well known

En misschien is het meest bekend

that they provide static balance.

dat ze dienen voor het statisch evenwicht.

(Laughter)

(Gelach)

It can also act as a counterbalance.

Het kan ook fungeren als een tegenwicht.

So watch this kangaroo.

Hou deze kangoeroe in de gaten.

See that tail? That's incredible!

Zie je die staart? Dat is ongelooflijk!

Marc Raibert built a Uniroo hopping robot.

Marc Raibert bouwde een Uniroo springrobot.

And it was unstable without its tail.

Hij was instabiel zonder zijn staart.

Now mostly tails limit maneuverability,

Staarten beperken meestal de wendbaarheid.

like this human inside this dinosaur suit.

Net als deze mens in een dinopak.

(Laughter)

(Gelach)

My colleagues actually went on to test this limitation,

Mijn collega's testten deze beperking verder,

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

door het traagheidsmoment van een student te verhogen. Ze gaven hem een staart

and running them through and obstacle course,

en lieten hem een hindernisparcours afleggen.

and found a decrement in performance,

Ze stelden een prestatieverlaging vast.

like you'd predict.

Zoals je al kon voorspellen.

(Laughter)

(Gelach)

But of course, this is a passive tail.

Maar dit is natuurlijk een passieve staart.

And you can also have active tails.

Er zijn ook ook actieve staarten.

And when I went back to research this, I realized

Toen ik dit onderzoek opnieuw bekeek, realiseerde ik me

that one of the great TED moments in the past,

een van de grote TED-momenten uit het verleden,

from Nathan,

van Nathan,

we've talked about an active tail.

waarbij we over een actieve staart spraken.

Video: Myhrvold thinks tail-cracking dinosaurs

Video: Myhrvold denkt dat dinosaurussen met zwiepende staarten

were interested in love, not war.

geïnteresseerd waren in de liefde, niet in oorlog.

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

Robert Full: Hij sprak over de staart als zweep voor de communicatie.

It can also be used in defense.

Hij kan ook worden gebruikt bij de verdediging.

Pretty powerful.

Nogal krachtig.

So we then went back and looked at the animal.

Dus we gingen opnieuw naar het dier kijken.

And we ran it up a surface.

En we deden het een oppervlak oplopen.

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

Maar deze keer zetten we er een glad stuk tussen

that you see in yellow there.

dat je daar in het geel ziet.

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

Let op, rechts, wat het dier doet met zijn staart

when it slips. This is slowed down 10 times.

als het slipt. Dit is 10 keer vertraagd.

So here is normal speed.

Hier is de normale snelheid.

And watch it now slip,

Kijk hem nu slippen,

and see what it does with its tail.

en kijk wat hij doet met zijn staart.

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

Hij heeft een actieve staart die functioneert als een vijfde been.

and it contributes to stability.

En die bijdraagt tot de stabiliteit.

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

Als je hem erg doet slippen, dan ontdekten we dit.

This is incredible.

Dat is ongelooflijk.

The engineers had a really good idea.

De ingenieurs hadden een heel goed idee.

And then of course we wondered,

En dan natuurlijk vroegen we ons af,

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

oké, ze hebben een actieve staart, maar laten we ze bekijken.

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

Ze klimmen op een muur of een boom.

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

Ze bereiken de top en laten we zeggen dat er daar bladeren zijn.

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

Wat zou er gebeuren als ze op de onderzijde van dat blad klommen

and there was some wind, or we shook it?

en er wat wind stond of als we ze zouden schudden?

And we did that experiment, that you see here.

We deden het experiment, dat je hier ziet.

(Applause)

(Applaus)

And this is what we discovered.

Dit is wat we ontdekten.

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

Dat is real time. Je kan niets zien.

But there it is slowed down.

Maar daar is het vertraagd.

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

Wat we ontdekten was 's werelds snelste correctiebeweging in de lucht.

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

Voor degenen onder jullie die zich hun natuurkunde herinneren, dat is een nuldraaimoment

righting response. But it's like a cat.

correctiebeweging. Zoals bij een kat.

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

Je weet wel, katten vallen. Katten doen dit. Ze draaien hun lichaam.

But geckos do it better.

Maar gekko's doen het beter.

And they do it with their tail.

En ze doen het met hun staart.

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

Dus ze doen het met deze actieve staart, terwijl ze ronddraaien.

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

Ze landen altijd in het soort houding van superman die skydivet.

Okay, now we wondered, if we were right,

Oké, nu vroegen we ons af, als we gelijk hadden,

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

moesten we in staat zijn om dit te testen in een fysiek model, in een robot.

So for TED we actually built a robot,

Dus hebben we voor TED een robot gebouwd,

over there, a prototype, with the tail.

daar, een prototype, met staart.

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

We gaan proberen om de eerste correctiebeweging in de lucht te doen

in a tail, with a robot.

met een staart, bij een robot.

If we could have the lights on it.

Kan de spot erop worden gezet?

Okay, there it goes.

Oké, daar gaat hij.

And show the video.

Toon de video.

There it is.

Hier is het.

And it works just like it does in the animal.

En het werkt net als bij het dier.

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

Dus alles wat je nodig hebt is een zwaai van de staart om je te corrigeren.

(Applause)

(Applaus)

Now, of course, we were normally frightened

Natuurlijk waren we bang

because the animal has no gliding adaptations,

omdat het dier geen glijvlucht-aanpassingen heeft,

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

dus dachten we: "Geen probleem. We zetten hem in een verticale windtunnel.

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

We blazen lucht, geven hem een landingsdoel, een boomstam,

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

net buiten de plexi-glasbehuizing, en kijken wat hij doet.

(Laughter)

(Gelach)

So we did. And here is what it does.

Dus dat deden we. Dit is het resultaat.

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

De wind komt van de bodem. Dit is 10 keer vertraagd.

It does an equilibrium glide. Highly controlled.

Hij doet een evenwichtsglijbeurt. Zeer gecontroleerd.

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

Dit is ongelooflijk. Maar eigenlijk is het heel mooi,

when you take a picture of it.

als je er een foto van neemt.

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

Het is beter dan dat, net binnen de foto, manoeuvres in de lucht.

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

Hoe hij het doet?

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

Hij zwaait zijn staart om naar links te gieren, en dan naar rechts.

So we can maneuver this way.

Zo kunnen we manoeuvreren.

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

En dan - we moesten dit meerdere keren filmen om het te geloven -

it also does this. Watch this.

doet hij ook dit. Kijk goed.

It oscillates its tail up and down like a dolphin.

Hij laat zijn staart op en neer zwaaien als een dolfijn.

It can actually swim through the air.

Hij kan eigenlijk door de lucht zwemmen.

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

Kijk naar zijn voorpoten. Kun je zien wat ze doen?

What does that mean for the origin of flapping flight?

Wat betekent dat voor de herkomst van de fladderende vlucht?

Maybe it's evolved from coming down from trees,

Misschien heeft die zich ontwikkeld uit de afdaling uit de bomen,

and trying to control a glide.

en pogingen om een ​​glijvlucht te controleren.

Stay tuned for that.

Blijf kijken!

(Laughter)

(Gelach)

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

Dus toen vroegen we ons af: "Kunnen ze hiermee eigenlijk manoeuvreren?"

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

Daar is het landingsdoel. Kunnen ze daarheen sturen

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

met deze mogelijkheden? Hier is hij in de wind-tunnel.

And it certainly looks like it.

Het ziet er alvast naar uit.

You can see it even better from down on top.

Je ziet het nog beter van de boven naar beneden.

Watch the animal.

Hou het dier in de gaten.

Definitely moving towards the landing target.

Hij beweegt in de richting van het landingsdoel.

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

Bekijk de zweepslag van zijn staart terwijl hij dat doet. Kijk eens aan.

It's unbelievable.

Het is ongelooflijk.

So now we were really confused,

Dus nu waren we echt in de war.

because there are no reports of it gliding.

Omdat er geen meldingen waren van het zweefvliegen.

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

Wij dus: "Hemel, we moeten het bos in

and see if it actually does this."

om te zien of hij dit echt doet. "

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

Net het omgekeerde van een natuurfilm.

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

We vroegen ons af: "Zweven ze echt in de natuur?"

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

We trokken naar de bossen van Singapore en Zuidoost-Azië.

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

En de volgende video is de eerste keer dat we dit laten zien.

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

Dit is de echte video, niet geënsceneerd, een echte onderzoeksvideo,

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

van een dier dat naar beneden glijdt - een rode lijn markeert het traject.

Look at the end to see the animal.

Kijk naar het einde om het dier te zien.

But then as it gets closer to the tree,

Maar dan, als het dichter bij de boom komt,

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

kijk dan naar de close-up. Probeer hem te zien landen.

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

Dus daar komt hij neer. Er is een gekko aan het einde van de trajectmarkering.

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

Zie je hem daar? Kijk hoe hij naar beneden komt.

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

Kijk nu daarboven. Daar zie je de landing. Zie je hoe hij slaat?

It actually uses its tail too,

Hij gebruikt ook zijn staart.

just like we saw in the lab.

Net zoals we zagen in het lab.

So now we can continue this mutualism

Dus nu kunnen we dit mutualisme verderzetten

by suggesting that they can make an active tail.

door te suggereren dat ze een actieve staart maken.

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

En hier is de eerste actieve staart, in de robot,

made by Boston Dynamics.

gemaakt door Boston Dynamics.

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

Conclusie: ik denk dat we biomutualismen moeten bouwen, zoals ik ze liet zien,

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

die het tempo van de fundamentele ontdekking zullen versnellen, in hun toepassing.

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

Maar om dit te doen, moeten we het onderwijs grondig hervormen

to balance depth with interdisciplinary communication,

om een evenwicht te bereiken tussen diepgang en interdisciplinaire communicatie.

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

We moeten mensen expliciet trainen om bij te dragen aan, en te profiteren van andere disciplines.

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

En natuurlijk heb je de organismen nodig en het milieu om het te doen.

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

Of je je bezighoudt met beveiliging, opsporing en redding, of gezondheid,

we must preserve nature's designs,

we moeten behouden wat de natuur ontwerpt,

otherwise these secrets will be lost forever.

anders zullen deze geheimen voor altijd verloren gaan.

And from what I heard from our new president,

Wat ik hoorde van onze nieuwe president,

I'm very optimistic. Thank you.

stemt me erg optimistisch. Dank u.

(Applause)

(Applaus)