The Future of Machines That Move like Animals | Robert Katzschmann | TED

Переводчик: Oksana Borisova Редактор: Olga Mansurova

Modern engineering focuses on rotating motors

Современная инженерия фокусируется на вращающихся двигателях,

to power almost any machine.

чтобы привести в движение почти любую машину.

It has taken about 200 years

Понадобилось около 200 лет,

for motors to become what they are today.

чтобы двигатели стали такими как сейчас.

And they're still loud and unnatural in their ways.

И до сих пор они шумные и противоестественные.

The constant noise of machines

Постоянный шум машин

causes problems for living beings everywhere,

причиняет неудобства живым существам повсеместно,

both in the ocean and also on land.

как в океане, так и на суше.

Humans who are constantly exposed to noise can become stressed, depressed

Люди, постоянно подверженные шуму, могут испытывать стресс, депрессию,

and even develop tinnitus.

у них может развиться тиннитус.

In contrast,

Для сравнения,

there are no rotating motors in nature.

в природе нет никаких вращающихся двигателей.

Nature often smoothly, glides, swims or wiggles,

В природе всё чаще гладко скользит, плывёт или покачивается,

without the rattling of rigid parts

без дребезжащих твёрдых деталей

or the loud rubbing of surfaces.

или громкого трения поверхностей.

I believe we can and should rehaul our approach to how we make machines.

Я уверен, что мы можем и должны пересмотреть наше производство машин.

Instead of using rigid or unnatural materials,

Что если вместо жёстких и ненатуральных материалов

what if we made biomimetic machines?

мы будем изготавливать биомиметические машины?

Machines made of soft or living materials

Машины, сделанные из мягких или живых материалов,

that are adaptive and safe to use in a variety of everyday tasks?

безопасные и подходящие для разнообразных ежедневных задач?

Can you imagine boats or submarines that propel themselves

Вы можете вообразить корабли или субмарины, которые движутся

by moving their tails from side to side,

за счёт движения их хвостов из стороны в сторону,

just like fish do?

как делают рыбы?

So to imitate these natural movements,

Чтобы имитировать эти естественные движения,

we have to replace rotating motors

мы должны заменить вращающиеся двигатели

and fast, spinning propellers

и быстрые пропеллеры

with artificial muscles.

искусственными мышцами.

And I can tell you this, this can be done.

И я могу утверждать, что это возможно.

Our team of researchers at MIT and ETH Zurich

Наша команда исследователей из университетов Массачусетса и Цюриха

has started to develop less disruptive robots

начала разработку менее деструктивных роботов

by introducing a new, biomimetic way of moving through water.

с введения нового, биомиметического способа передвижения в воде.

We created a biomimetic robotic fish.

Мы создали биомиметическую рыбу-робота.

Her name is Sophie.

Её зовут Софи.

She's the first demonstration of a fully untethered, soft robot

Это первый образец полностью самоуправляемого, мягкого робота,

that can explore the ocean without the need for propellers.

который сможет исследовать океан, не нуждаясь в пропеллерах.

Sophie pumps water back and forth within a highly deformable tail.

Софи пропускает воду через свой очень податливый хвост.

Her tail movement imitates the natural swimming motion of real fish.

Её хвост имитирует естественные плавательные движения настоящей рыбы.

Sophie's natural design allows her to closely monitor aquatic life.

Естественный дизайн Софи позволяет ей близко наблюдать водную жизнь.

Now, there's a catch.

Но здесь есть подвох.

Sophie is energy-hungry and loud.

Софи нужно много энергии, и она громкая.

Yes, we successfully managed to build a robot that swims like a fish,

Да, нам удалось построить робота, который плавает как рыба,

but...

но...

Sophie requires a motor and a pump to properly work.

Софи необходим мотор и насос для должной работы.

Now we are replacing that motor and pump,

Так что сейчас мы заменяем такие мотор и насос,

which is noisy and not desired in such a way,

шумные и совершенно не желательные,

we're replacing it with silent, artificial muscles.

на тихие искусственные мышцы.

These muscles are called HASELs.

Такие мышцы называются актуаторы HASEL.

They directly and efficiently convert electrical energy

Они эффективно и целенаправленно преобразуют энергию электричества

into muscle contractions.

в мышечные сокращения.

Take a look at this large muscle we made to lift and lower a leg.

Взгляните на эту большую мышцу, которая по команде поднимает и опускает ногу.

A stack of flexible sheets contracts and relaxes

Связка эластичных тканей сокращается и расслабляется,

just like a thigh muscle does.

совсем как настоящая бедренная мышца.

Let me tell you how this works.

Я объясню, как это работает.

So we take laminated sheets

Из многослойных тканей

to create pouches.

мы создаём мешочки.

We have several of these pouches within a single muscle.

В одной мышце у нас несколько таких мешочков.

We now take a conductive ink

Берём электропроводящую краску

and spray-coat that ink onto these pouches,

и покрываем ею эти мешочки,

and then we inject them with oil.

а затем наполняем их маслом.

After having done this,

После этого

we have a conductive ink that acts like a flexible electrode

электропроводящая краска становится гибким электродом,

that squeezes these liquid-filled pouches

сжимающим эти мешочки, наполненные жидкостью,

when a voltage is applied.

когда пропускается разряд.

Now, just like muscles with real fish,

И теперь, подобно мышцам живой рыбы,

we take this kind of filmed muscles

мы берём покрытые плёнкой мышцы,

and pair them up as antagonistic pairs

соединяем их в противоположные пары

and put them into our soft robotic fish design.

и помещаем в мягкий корпус рыбы-робота.

We 3D-print the hull

На 3D-принтере мы печатаем оболочку,

and the spine of this fish,

а также хребет этой рыбы,

using soft and rigid materials.

используя мягкие и твёрдые материалы.

The fish now swims silently

Теперь рыба плывёт бесшумно,

by electrically charging the muscles inside of the fish

благодаря электрически заряженным мышцам внутри неё,

in an alternating fashion from one side to the other.

поочерёдно используя их с одной и другой стороны.

To improve our designs,

Для улучшения наших дизайнов

we do not rely on tedious trial and error fabrication.

мы не прибегаем к нудным испытаниям и проработке возможных ошибок.

Instead, our software rapidly simulates

Вместо этого наши программы сразу симулируют

and optimizes a design for performance

и оптимизируют дизайн к работе,

before we have to build it.

до того, как мы его построим.

Our approach creates a continuous design space

Наш подход создаёт непрерывное пространство дизайна,

that interpolates between existing fish designs to create new designs.

где на основе существующих проектов создаются новые модели рыб.

Our optimization then explores this continuous design space

Далее это непрерывное пространство дизайна мы оптимизируем

to come up with new and faster creatures we have not seen before.

для создания новых и более быстрых существ, которых мы ещё не видели.

Robots one day might even be made of living muscle cells.

Возможно, позже роботы будут делаться даже из своих мышечных клеток.

Wouldn't it be great if such a living robot would then heal itself,

Разве не замечательно, если такой робот сможет восстанавливать себя сам,

just like human muscles do?

совсем как мышцы у человека?

I can tell you this.

Вот что я вам скажу.

Starting from muscle cells,

Начав с мышечных клеток,

we can already print, grow and stimulate muscles.

мы уже можем печатать, выращивать и стимулировать мышцы.

We are now beginning to make these muscles larger,

Теперь мы делаем эти мышцы больше,

longer-lasting and controllable.

долговечнее и более управляемыми.

It’s a fascinating challenge to engineer a standalone muscle

Не может не впечатлять этот процесс создания отдельной мышцы

without a supporting organism

без поддерживающего организма,

that provides this muscle with an immune system.

который предоставил бы этой мышце иммунную защиту.

These living muscles efficiently convert chemical energy that comes from nutrients

Эти живые мышцы успешно конвертируют химическую энергию от питательных веществ

into muscle contractions.

в мышечные сокращения.

Living muscles can eventually become sustainable

Живые мышцы со временем могут стать экологичными

and biodegradable machines

и биоразлагаемыми машинами

that decrease emissions and pollution

с низким уровнем выбросов и загрязнения,

all while actually truly mimicking nature.

в то же время мимикрирующими под окружающую среду.

So all of this,

И всё это,

what I've told you, is possible

как я сказал вам, возможно

with the knowledge that researchers and engineers have today.

благодаря знаниям, которые есть у исследователей и инженеров сегодня.

I believe we have to rethink every machine ever invented

Я считаю, нужно переосмыслить каждую когда-то изобретённую машину

from a holistic perspective.

с глобальной точки зрения.

We have to rethink what the machine should do

Нужно пересмотреть, что машинам делать допустимо,

and what it should not do.

а что нельзя.

I think we want machines that safely integrate with us,

Думаю, нам нужны машины, которые безопасно взаимодействуют с нами,

improve our quality of life.

улучшая наше качество жизни.

All the while, we respect nature,

В то же время мы заботимся о природе

and don't pollute our world with loud noises.

и не хотим засорять наш мир громким шумом.

So let's reimagine machines to take on forms

Так что давайте представлять машины в таких формах,

we have never thought of before

о которых раньше не помышляли,

and discover places we have never been to before.

и открывать места, в которых ещё никогда не были.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)