Artificial Skin? We Made It — Here's Why | Anna Maria Coclite | TED

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Nadia Tira

This is a piece of skin.

Isto é um pedaço de pele,

Of artificial skin.

de pele artificial.

And now, OK, I’m just going to paste it on this hand,

Agora, vou colá-la nesta mão

and I'll greet you all.

e cumprimento-vos a todos.

(Laughter)

(Risos)

I will show you how it works.

Vou mostrar-vos como funciona.

So please have a look at what happens on the table,

Por favor, vejam o que acontece em cima da mesa,

where there is one piece of this artificial skin,

onde há um pedaço desta pele artificial,

and also what happens on the screen of the laptop

e também o que acontece no ecrã do portátil

that you see in the video that is about to start.

que vemos no vídeo que está prestes a começar.

So this is me.

Esta sou eu.

I'm first breathing on the skin.

Primeiro, estou a respirar sobre a pele.

And you see now that this line that first was flat

Estão a ver agora que a linha no ecrã que a princípio era plana

now shows a bump.

mostra agora um ressalto.

And now I'm touching it with my finger.

Agora estou a tocar na pele com o meu dedo.

And again, another bump.

Mais uma vez, outro ressalto.

I am touching it one more time with the back of a feather.

Estou a tocar nela, de novo, com a ponta de uma pena.

And now tinier bumps are coming.

E agora vêm aí pequenos ressaltos.

And again. Now even smaller bumps are coming.

E de novo aparecem ressaltos ainda mais pequenos.

But what is this line?

Mas que linha é esta?

This, what we are looking at, is electrical current,

O que temos estado a ver é corrente elétrica

which first is constant.

que, primeiro, é constante

And then when we touch the skin or breathe on it

e depois, quando tocamos na pele, ou quando respiramos sobre ela

ou tocamos nela com uma pena muito leve,

or touch it with a very light feather,

it shows a signal.

mostra uma reação.

So this bump that you see is a signal in the electrical current.

Aquele ressalto que veem é um sinal na corrente elétrica.

And this is actually exactly how our skin also works.

É exatamente assim que a nossa pele também funciona.

So we have receptors in the skin

Temos recetores na pele

which sense what is happening on the skin.

que sentem o que está a acontecer na pele.

And then they produce an electrical signal which travels through the nerves

E assim produzem um sinal elétrico que viaja pelos nervos

and arrives at our brain where it is recognized.

e chega ao nosso cérebro onde é reconhecido.

I am a chemist by education,

Sou química de formação,

and I worked in the field of material science,

e trabalhei na área da ciência dos materiais,

which is a very interdisciplinary field,

que é uma área muito interdisciplinar,

since almost 20 years now.

desde há quase 20 anos.

First, as a PhD student in Italy, in Bari,

Primeiro, como estudante de doutoramento em Bari, na Itália,

and then at MIT as a postdoc,

e depois no MIT como pós-doutoramento.

and now I am group leader in Graz.

Agora sou líder de grupo de investigação em Graz.

And it is almost six years that we are working on artificial skins.

Há quase seis anos que estamos a trabalhar em peles artificiais.

Almost 12 students, between master and doctoral students,

Quase 12 estudantes, entre estudantes de mestrado e de doutoramento,

have worked on these devices,

têm trabalhado nestes dispositivos,

trying to study how the materials work,

tentando estudar como funcionam os materiais,

how they work together

como trabalham em conjunto

and how to build this device.

e como construir este dispositivo.

And after this, we have for the first time produced an artificial skin

Depois disso, pela primeira vez produzimos uma pele artificial

that can respond at the same time to three stimuli.

que pode responder simultaneamente a três estímulos.

Touch, so force,

O tato, ou seja, a força,

temperature and humidity.

a temperatura e a humidade.

And it can do this also at an unprecedented resolution.

E também pode fazê-lo numa resolução sem precedentes.

So it's a very tiny device.

É um aparelho muito pequeno.

You will see how it is done.

Já vão ver como é feito.

And so this means that it can sense objects

Isto significa que consegue sentir objetos mais pequenos

that are actually smaller than the objects that can be sensed with our skin.

do que os mais pequenos objetos que a nossa pele sente.

Our skin has a resolution of one millimeter square.

A nossa pele tem uma resolução de um milímetro quadrado.

This skin has a resolution of 0.25 millimeter square.

Esta pele tem uma resolução de 0,25 milímetros quadrados.

So I promised I would give you some technical details.

Ora bem, prometi que vos ia dar alguns pormenores técnicos.

I know you are really looking forward to them.

Devem estar ansioso à espera deles.

(Laughter)

(Risos)

The main component of this material, of this skin,

O principal componente deste material, desta pele,

is what is called the stimuli-responsive material.

é aquilo a que chamamos material que reage a estímulos.

So what does it mean that it is stimuli-responsive?

O que significa reagir a estímulos?

It means that at the beginning it is small.

Significa que, no início, é pequeno.

And when we have either humidity or light or pH or temperature changes,

e quando a humidade ou a luz ou o pH ou a temperatura mudam,

this material changes in its shape, and it becomes bigger.

este material muda de forma e torna-se maior.

It can arrive to even doubling or tripling its thickness,

Pode chegar a duplicar ou a triplicar de espessura, da espessura original.

its original thickness.

And this is an amazing property,

Esta é uma propriedade incrível,

but it happens at a very, very microscopic scale

mas acontece a uma escala muito microscópica

because we produce these materials as thin films,

porque produzimos estes materiais como um filme fino,

so sometimes even one million times smaller than a millimeter.

por vezes até um milhão de vezes mais fino do que um milímetro.

So the problem was, OK,

O problema era:

how do we translate this very big change in thickness

como é que traduzimos esta enorme mudança de espessura

into something measurable?

numa coisa mensurável?

And we thought, OK, let's combine it with a piezoelectric material.

Pensámos: “OK, vamos combiná-lo com um material piezoelétrico.”

Now maybe this word sounds a bit complex.

Esta palavra parece talvez um pouco complexa.

Sounds like something you have never seen in your life,

Parece uma coisa que vocês nunca viram na vida,

never heard before,

nunca ouviram,

but it's not really true.

mas não é verdade.

You have been in contact with this material many times.

Vocês já estiveram em contato com este material muitas vezes.

I am in contact with it right now.

Eu estou em contacto com ele neste momento.

It's in microphones, for example.

Está nos microfones, por exemplo.

So it's the material that when there is a movement,

É o material que, quando há um movimento,

produces electricity.

produz eletricidade.

And so in microphones there are membranes

Nos microfones há membranas

that when they move, produce electricity.

que, quando se movem, produzem eletricidade.

It's also the material that is in these funny greeting cards

É também o material que está naqueles engraçados cartões de saudações

that when you open, they make this music.

que, quando os abrimos, tocam música.

The music is also made with the piezo material.

A música também é feita com material piezoelétrico.

So there is an electrical circuit into the card and when you open it,

Há um circuito elétrico dentro do cartão

e quando o abrimos, ele move uma membrana

it moves a membrane

and the membrane makes the music.

e a membrana toca música.

And it's also the material that is included in the arm wristbands,

É também o material que está incluído naquelas pulseiras de braço

those that measure the heartbeat.

que medem os batimentos cardíacos.

OK. So we combined these two materials

Combinámos esses dois materiais

in these cylinders that you see in the picture.

naqueles cilindros que vemos na imagem.

No meio temos o material que já vos mostrei,

So in the middle we have that material I showed you before,

the stimuli-responsive material,

o material que reage aos estímulos,

the material that changes its thickness

o material que muda de espessura e aumenta.

and gets bigger.

And on the outer shell we have the piezoelectric material,

No invólucro exterior temos o material piezoelétrico,

the material that when the inside gets bigger,

o material que, quando o interior aumenta, o exterior produz a eletricidade.

the outside produces the electricity.

And this is how it is done. Easy-peasy.

E é assim que se faz. Facílimo!

(Laughter)

(Risos)

Then these type of cylinders are very tiny,

Ora bem, este tipo de cilindros são extremamente minúsculos

and we have several of them in this device

e há vários neste aparelho

so that we can sense with very high resolution

para podermos sentir, com uma resolução muito alta,

the three different types of stimuli I was telling you before.

os três tipos diferentes de estímulos de que falei.

And a bit more of technical details.

Um pouco mais de pormenores técnicos.

I know they are exciting, right?

Eu sei que são muito interessantes.

So how do we do these cylinders?

Como é que fazemos estes cilindros?

We do them using a template,

Fazemo-los usando um modelo,

the one that you see in the picture on the top.

aquele modelo que estão a ver na imagem em cima.

This is a template with a lot of wells, so a lot of holes.

É um modelo com muitos poços, ou seja, muitos buracos.

And then we refill the holes.

E preenchemos esses buracos.

First we fill them up with the piezoelectric material,

Primeiro, preenchemo-los com o material piezoelétrico,

which is represented in yellow in the bottom figure,

que está representado a amarelo na figura de baixo,

and then we fill it up with the stimuli-responsive material

e depois preenchemo-los com o material que reage aos estímulos

that is the light blue in the bottom figure.

que é o azul claro também na figura de baixo.

Mas para fazer isto não podemos usar líquidos,

But to do this we cannot use liquids,

because as you know,

porque, como sabem,

liquids would fill the wells from the bottom up.

os líquidos encheriam os poços de baixo até acima.

And instead we want to cover also the lateral walls.

Em vez disso, o que queremos tapar também são as paredes laterais.

And so we do this using vapor deposition.

Fazemos isto usando a deposição a vapor.

So the whole process of production of these things

Todo o processo de produção destas coisas

happens in vacuum chambers

ocorre em câmaras de vácuo

like the one that you can see in the picture.

como a que vemos na imagem.

Devem estar a pensar:

And you may be wondering,

OK, why working on this topic? Why working on artificial skin?

“Porquê trabalhar neste tópico?

“Porquê trabalhar em pele artificial?”

So from a material scientist point of view,

Do ponto de vista de um cientista de materiais,

the skin is really a complex ensemble of materials and functions.

a pele é um conjunto complexo de materiais e funções.

Skin is useful for protection, secretion,

A pele é útil para proteção, para secreções e adsorções,

adsorption, heat regulation and sensing.

para a regulação do calor e deteção de sensações.

And so being able to just reproduce artificially all these properties --

Assim, conseguir reproduzir artificialmente todas essas propriedades

or actually, for the moment, only the sensation --

— ou mesmo, para já, apenas a sensação —

looked like a challenge.

parecia um bom desafio.

And so I was happy to embrace it.

Por isso, fiquei feliz por aceitá-lo.

OK, now I'm done with the technical details.

OK, agora acabei com os detalhes técnicos.

Now I know you are all wondering,

Sei que vocês estão todos a pensar:

OK, you have done these artificial skins.

“OK, já fizeram estas peles artificiais.

But why?

“Mas porquê?”

(Laughter)

(Risos)

I will show you some fields of application,

Vou mostrar-vos alguns campos de aplicação,

ending with the one that I think could be the closest.

finalizando com aquele que penso que poderá ser o mais próximo.

So we have also seen

Já temos visto também

how there are many victims of burns.

que há muitas vítimas de queimaduras.

Essas queimaduras podem ser tão profundas

These burns can be so huge

that they even take away the receptors in the skin.

que eliminam os recetores da pele.

And so people would then lose the sensation

As pessoas perdem assim a sensibilidade

no local onde ocorreu essa queimadura.

where there was this burn.

Now imagine a future where actually victims of burns

Agora imaginem um futuro em que as vítimas de queimaduras

could, thanks to our technologies, regain the sensation.

possam, graças a estas tecnologias, recuperar a sensibilidade.

216 million users of smartwatches in 2022.

Foram 216 milhões os utilizadores de relógios inteligentes em 2022.

Should I ask how many of you have a smartwatch now?

Pergunto: quantos aqui têm um relógio inteligente?

Wearing a smartwatch?

Quem usa um relógio inteligente?

Yeah, so imagine you are, for example, running on a hot day,

Imaginem que estão, por exemplo, a correr num dia quente,

and your smartwatch could measure, for example,

e o vosso relógio inteligente mede, por exemplo,

the level of hydration of your skin

o nível de hidratação da pele

and warn you maybe if you are reaching the limit of the hydration.

e avisa-vos se estiverem a atingir o limite da hidratação.

Another interesting field of application would be robotics.

Outro campo de aplicação interessante será a robótica.

Nowadays, humanoid robots are used in many fields,

Atualmente, os robôs humanoides são usados em muitas áreas,

for example in medicine

por exemplo na medicina,

but also in household.

mas também a nível doméstico

And these robots are exposed to several stimuli,

Esses robôs estão expostos a vários estímulos,

several interactions with the environment and with the humans,

a várias interações com o ambiente e com os seres humanos,

and sometimes they have too many inputs at the same time.

e, por vezes, têm demasiados estímulos em simultâneo.

And this is the reason number one for robot failure.

Esta é a razão número um para a falha dos robôs.

So imagine a future where actually a robot could be a bit more sensitive,

Imaginem um futuro em que um robô possa ser um pouco mais sensível,

a bit smarter.

um pouco mais inteligente.

This would lead also to a higher safety of this technology.

Isso significará também uma maior segurança desta tecnologia.

And finally, unfortunately,

E finalmente, infelizmente,

a very highly cited paper projects

um artigo muito citado prevê o aumento do número de pessoas

the number of people in need of a prosthesis on the rise,

que necessitam de uma prótese,

from 1.6 million in 2005

de 1,6 milhões em 2005

to 3.6 million 2015.

para 3,6 milhões em 2050.

So a lot of people are born without limbs,

Muitas pessoas nascem sem membros,

and some people lose them during their life

e algumas pessoas perdem-nos durante a vida,

due to, for example, vascular diseases.

devido, por exemplo, a doenças vasculares.

This is so common that you may even know somebody

Isto é tão comum que até podemos conhecer

who actually is in a need of prosthesis.

alguém que precisa de uma prótese.

Now imagine we could coat the prosthesis with this artificial skin

Imaginem que podemos revestir a prótese com esta pele artificial

and give this type of people the sensation back.

e devolver a sensibilidade a essas pessoas.

With almost a decade of working in this field,

Ao fim de quase 10 anos a trabalhar nesta área,

I'm hopeful that technologies like this could help in the future

tenho esperança de que tecnologias como esta possam ajudar no futuro

not only regain, but also maybe augment capabilities.

não só a recuperar, mas também a aumentar as capacidades.

Thank you.

Muito obrigada.

(Applause)

(Aplausos)