A robot that runs and swims like a salamander | Auke Ijspeert

814,541 views ・ 2016-02-18

TED


Videoyu oynatmak için lütfen aşağıdaki İngilizce altyazılara çift tıklayınız.

Çeviri: Tayfun Günal Gözden geçirme: Ramazan Şen
00:12
This is Pleurobot.
0
12760
1840
Bu Pleurobot.
00:15
Pleurobot is a robot that we designed to closely mimic a salamander species
1
15400
3616
Pleurobot, Pleurodeles waltl isimli semender ırkına çok benzeyecek şekilde
00:19
called Pleurodeles waltl.
2
19040
1400
tasarladığımız bir robottur.
00:21
Pleurobot can walk, as you can see here,
3
21240
2256
Burada gördüğünüz gibi Pleurobot yürüyebiliyor
00:23
and as you'll see later, it can also swim.
4
23520
2040
ve ileride göreceğiniz gibi aynı zamanda yüzüyor.
00:26
So you might ask, why did we design this robot?
5
26280
2191
Bu robotu neden tasarladığımızı sorabilirsiniz.
00:28
And in fact, this robot has been designed as a scientific tool for neuroscience.
6
28960
3762
Aslında bu robot sinirbilimi için bilimsel bir araç olarak tasarlandı.
00:33
Indeed, we designed it together with neurobiologists
7
33400
2496
Aslında, bu robotu sinirbilimcilerle birlikte tasarladık.
00:35
to understand how animals move,
8
35920
1896
Hayvanların nasıl hareket ettiğini anlamak ve
00:37
and especially how the spinal cord controls locomotion.
9
37840
2760
özellikle omurganın, hareketi nasıl kontrol ettiğini anlamak için tasarlandı.
00:41
But the more I work in biorobotics,
10
41560
1696
Biyorobotlarla çalıştıkça
00:43
the more I'm really impressed by animal locomotion.
11
43280
2381
hayvanların hareketlerinden daha çok etkileniyorum.
00:45
If you think of a dolphin swimming or a cat running or jumping around,
12
45920
4296
Bir yunusun yüzmesini, bir kedinin koşmasını veya etrafta zıplamasını
00:50
or even us as humans,
13
50240
1576
düşünürseniz veya biz insanlar olarak bile
00:51
when you go jogging or play tennis,
14
51840
1816
koşarken veya tenis oynarken
00:53
we do amazing things.
15
53680
1240
şaşırtıcı şeyler yapıyoruz.
00:55
And in fact, our nervous system solves a very, very complex control problem.
16
55880
4136
Sinir sistemimiz, oldukça karmaşık olan bir kontrol problemini çözüyor.
01:00
It has to coordinate more or less 200 muscles perfectly,
17
60040
3096
Neredeyse 200'e yakın kası kusursuz bir şekilde koordine etmek zorunda.
01:03
because if the coordination is bad, we fall over or we do bad locomotion.
18
63160
3680
Çünkü, eğer koordinasyon kötü olursa düşer veya kötü bir hareket yapmış oluruz.
01:07
And my goal is to understand how this works.
19
67560
2720
Ve benim amacım bunun nasıl çalıştığını anlamak.
01:11
There are four main components behind animal locomotion.
20
71160
2840
Hayvan hareketlerini sağlayan dört ana bileşen vardır
01:14
The first component is just the body,
21
74800
1936
Birinci bileşen hayvanlarda hareketi
01:16
and in fact we should never underestimate
22
76760
1976
kolaylaştıran biyomekaniği kapsayan bedendir
01:18
to what extent the biomechanics already simplify locomotion in animals.
23
78760
3480
ve bu asla küçümsenmemelidir.
01:22
Then you have the spinal cord,
24
82920
1456
Sonra omurga
01:24
and in the spinal cord you find reflexes,
25
84400
1976
ve omurgada bulunan refleksler,
01:26
multiple reflexes that create a sensorimotor coordination loop
26
86400
3456
omurgadaki nöral aktivite ve mekanik aktivite arasında
01:29
between neural activity in the spinal cord and mechanical activity.
27
89880
3480
sensorimotor kordinasyon döngüsünü yaratan çoklu refleksler gelir.
01:34
A third component are central pattern generators.
28
94000
2976
Üçüncü bileşen, merkezi desen jeneratörleridir.
01:37
These are very interesting circuits in the spinal cord of vertebrate animals
29
97000
3896
Bunlar, omurgalı hayvanların omuriliklerinde bulunan,
01:40
that can generate, by themselves,
30
100920
1616
sadece çok basit giriş sinyallerini alarak,
01:42
very coordinated rhythmic patterns of activity
31
102560
2736
koordineli ritmik aktivite desenleri yaratabilen
01:45
while receiving only very simple input signals.
32
105320
2376
çok ilginç devrelerdir.
01:47
And these input signals
33
107720
1216
Ve bu giriş sinyalleri,
01:48
coming from descending modulation from higher parts of the brain,
34
108960
3056
beynin üst bölümlerindeki motor korteks, beyincik, bazal gangliyon
01:52
like the motor cortex, the cerebellum, the basal ganglia,
35
112040
2696
gibi azalan modülasyondan gelir.
01:54
will all modulate activity of the spinal cord
36
114760
2136
Biz hareket ederken, omurilik tüm
01:56
while we do locomotion.
37
116920
1456
modülasyon aktivitesini yapar.
01:58
But what's interesting is to what extent just a low-level component,
38
118400
3216
Fakat asıl ilginç olan, alt seviye bir bileşen,
02:01
the spinal cord, together with the body,
39
121640
1936
omurilik ve vücut birlikte hareket probleminin
02:03
already solve a big part of the locomotion problem.
40
123600
2456
büyük bir bölümünü zaten çözer.
Muhtemelen, kafası kesildiği halde halen koşabilen
02:06
You probably know it by the fact that you can cut the head off a chicken,
41
126080
3422
02:09
it can still run for a while,
42
129532
1381
tavuk olayını biliyorsunuzdur.
02:10
showing that just the lower part, spinal cord and body,
43
130937
2539
Bu olay, alt bölümün, omurilik ve vücutla birilikte,
02:13
already solve a big part of locomotion.
44
133500
1873
hareketi sağladığını gösterir.
02:15
Now, understanding how this works is very complex,
45
135397
2459
Bunun nasıl çalıştığını anlamak çok karmaşıktır
02:17
because first of all,
46
137880
1296
çünkü her şeyden önce
02:19
recording activity in the spinal cord is very difficult.
47
139200
2620
omurilikteki kayıt aktivitesi çok zordur.
02:21
It's much easier to implant electrodes in the motor cortex
48
141844
2772
Elektrodların, motor kortekse yerleştirilmesi, omuriliğe
02:24
than in the spinal cord, because it's protected by the vertebrae.
49
144640
3056
yerleştirilmesinden daha kolaydır çünkü omurga tarafından korunur.
02:27
Especially in humans, very hard to do.
50
147720
1816
Özellikle insanlarda, bu çok daha zordur.
02:29
A second difficulty is that locomotion is really due to a very complex
51
149560
3776
İkinci bir zorluk da, hareketin, bu dört bileşen
02:33
and very dynamic interaction between these four components.
52
153360
3056
arasında, çok kompleks ve dinamik bir etkileşim olmasıdır.
02:36
So it's very hard to find out what's the role of each over time.
53
156440
3240
Zaman içinde, her birinin rolünü bulmak çok zordur.
02:40
This is where biorobots like Pleurobot and mathematical models
54
160880
3736
Pleurobot gibi biyorobotlar ve matematiksel modeller, bize bu noktada
02:44
can really help.
55
164640
1200
yardımcı olacaktır.
02:47
So what's biorobotics?
56
167480
1256
Peki, biyorobotik nedir?
02:48
Biorobotics is a very active field of research in robotics
57
168760
2736
Biyorobotik, insanların hayvanlardan
02:51
where people want to take inspiration from animals
58
171520
2456
ilham alarak, dışarı çıkabilen,
02:54
to make robots to go outdoors,
59
174000
2456
servis, araştırma, kurtarma
02:56
like service robots or search and rescue robots
60
176480
2656
veya arazi robotları yapmalarını sağlayan, robot araştırmalarının
02:59
or field robots.
61
179160
1200
03:00
And the big goal here is to take inspiration from animals
62
180880
2696
Büyük hedef, hayvanlardan ilham alarak,
03:03
to make robots that can handle complex terrain --
63
183600
2336
robotların halen zorluk yaşadığı ama
03:05
stairs, mountains, forests,
64
185960
1616
hayvanların çok iyi olduğu
03:07
places where robots still have difficulties
65
187600
2016
merdiven, dağ, orman gibi arazilerle
03:09
and where animals can do a much better job.
66
189640
2056
baş edebilecek robotlar yapmaktır.
03:11
The robot can be a wonderful scientific tool as well.
67
191720
2496
Robot mükemmel bir bilimsel araç da olabilir.
03:14
There are some very nice projects where robots are used,
68
194240
2620
Biyomekanik veya hidromekanik alanlarında, robotların
03:16
like a scientific tool for neuroscience, for biomechanics or for hydrodynamics.
69
196884
3972
nörobilim için bilimsel araç gibi kullanıldığı çok güzel projeler vardır.
03:20
And this is exactly the purpose of Pleurobot.
70
200880
2120
Ve bu tam olarak Pleurobotun varoluş amacıdır.
03:23
So what we do in my lab is to collaborate with neurobiologists
71
203600
2936
Biz laboratuvarda, Fransa Bordeaux'dan bir
03:26
like Jean-Marie Cabelguen, a neurobiologist in Bordeaux in France,
72
206560
3216
nörobiyolog olan Jean-Marie Cabelguen gibi nörobiyologlar ile omurilik modelleri
03:29
and we want to make spinal cord models and validate them on robots.
73
209800
4040
yapmak ve onları robotlar üzerinde doğrulamak istiyoruz.
03:34
And here we want to start simple.
74
214480
1616
Basitten başlamak istiyoruz.
03:36
So it's good to start with simple animals
75
216120
1976
Bu durumda, ilkel bir balık olan bofa
03:38
like lampreys, which are very primitive fish,
76
218120
2256
gibi basit hayvanlarla başlamak ve sonrasında
03:40
and then gradually go toward more complex locomotion,
77
220400
2496
daha komplike harekete sahip semender, kedi
03:42
like in salamanders,
78
222920
1256
ve insan gibi memelilere
03:44
but also in cats and in humans,
79
224200
1496
doğru gitmek
03:45
in mammals.
80
225720
1200
daha mantıklıcadır.
03:47
And here, a robot becomes an interesting tool
81
227880
2376
Ve işte robot, bizim modelimizi doğrulayacak
03:50
to validate our models.
82
230280
1936
ilginç bir araç haline geliyor.
03:52
And in fact, for me, Pleurobot is a kind of dream becoming true.
83
232240
3016
Ve aslında Pleurobot, benim için bir hayalin
03:55
Like, more or less 20 years ago I was already working on a computer
84
235280
3256
gerçeğe dönüşmesidir. Bundan yaklaşık 20 yıl önce,
03:58
making simulations of lamprey and salamander locomotion
85
238560
2656
doktoram sırasında, bofa ve semender hareketi üzerine
04:01
during my PhD.
86
241240
1536
simülasyon yapıyordum.
04:02
But I always knew that my simulations were just approximations.
87
242800
3376
Fakat her zaman simülasyonlarımın sadece yaklaşımlar olduğunu biliyordum.
04:06
Like, simulating the physics in water or with mud or with complex ground,
88
246200
3976
Fiziği; suda, çamurda veya komplike arazide simüle
04:10
it's very hard to simulate that properly on a computer.
89
250200
2656
etmek gibi bunu da bilgisayarda simüle etmek çok zor.
04:12
Why not have a real robot and real physics?
90
252880
2040
Niye gerçek robot veya gerçek fizik olmasın?
04:15
So among all these animals, one of my favorites is the salamander.
91
255600
3136
Tüm bu hayvanlar içinde semender en favori olanlarımdan biridir.
04:18
You might ask why, and it's because as an amphibian,
92
258760
3456
Niye diye sorabilirsiniz; çünkü o, evrimsel bakış açısından,
04:22
it's a really key animal from an evolutionary point of view.
93
262240
2856
bir amfibi olarak, anahtar bir hayvandır.
04:25
It makes a wonderful link between swimming,
94
265120
2056
Yılan balığı veya balıklardaki
04:27
as you find it in eels or fish,
95
267200
1896
yüzme özelliği; memeliler, kediler
04:29
and quadruped locomotion, as you see in mammals, in cats and humans.
96
269120
4120
ve insanlardaki dört ayaklı hareket arasında mükemmel bir bağlantı kurar.
04:34
And in fact, the modern salamander
97
274160
1656
Ve aslında modern semender
04:35
is very close to the first terrestrial vertebrate,
98
275840
2376
ilk karasal omurgalıya çok benzer,
04:38
so it's almost a living fossil,
99
278240
1536
bu nedenle adeta yaşayan bir fosildir ve
04:39
which gives us access to our ancestor,
100
279800
1936
tüm karasal omurgalıların atası olan
04:41
the ancestor to all terrestrial tetrapods.
101
281760
2920
atalarımıza ulaşma şansını verir.
04:45
So the salamander swims
102
285240
1376
Semender kıvrılarak yüzer
04:46
by doing what's called an anguilliform swimming gait,
103
286640
2496
gibi hareket eder ve kafadan kuyruğa kadar olan kas
04:49
so they propagate a nice traveling wave of muscle activity from head to tail.
104
289160
3640
hareketlerinin dalgasını yayar.
04:53
And if you place the salamander on the ground,
105
293440
2176
Eğer semenderi yere koyarsanız,
04:55
it switches to what's called a walking trot gait.
106
295640
2336
tırıs yürüyüş şekline geçiş yapar.
04:58
In this case, you have nice periodic activation of the limbs
107
298000
2863
Bu durumda bacakların güzel
05:00
which are very nicely coordinated
108
300887
1609
koordineli hareketi ortaya çıkar
05:02
with this standing wave undulation of the body,
109
302520
2656
ve bu gördüğünüz tam olarak
05:05
and that's exactly the gait that you are seeing here on Pleurobot.
110
305200
3656
Pleurobot'un yürüyüş şeklidir.
05:08
Now, one thing which is very surprising and fascinating in fact
111
308880
2976
Şimdi çok şaşırtıcı ve aslında büyüleyici olan şey
05:11
is the fact that all this can be generated just by the spinal cord and the body.
112
311880
4136
tüm bunların, omurilik ve vücut tarafından yapılıyor olmasıdır.
05:16
So if you take a decerebrated salamander --
113
316040
2000
Eğer beyni çıkarılmış, güzel değil fakat
05:18
it's not so nice but you remove the head --
114
318064
2016
kafası kesilmiş bir semenderin
05:20
and if you electrically stimulate the spinal cord,
115
320104
2672
omuriliğine elektriksel uyarıda bulunursanız,
05:22
at low level of stimulation this will induce a walking-like gait.
116
322800
3256
uyarının alt seviyelerinde yürüme hareketini elde edersiniz.
05:26
If you stimulate a bit more, the gait accelerates.
117
326080
2456
Biraz daha çok uyarıda bulunursanız, yürüyüşü hızlanır.
05:28
And at some point, there's a threshold,
118
328560
1896
Ve bir eşik noktasında,
05:30
and automatically, the animal switches to swimming.
119
330480
2536
hayvan otomatik olarak yüzme hareketine geçiş yapar.
05:33
This is amazing.
120
333040
1376
Bu inanılmazdır.
05:34
Just changing the global drive,
121
334440
1496
Araba sürme hareketinde
05:35
as if you are pressing the gas pedal
122
335960
1736
olduğu gibi, gaz pedalına basarken de
05:37
of descending modulation to your spinal cord,
123
337720
2136
omuriliğimizin azalan modülasyonuyla,
05:39
makes a complete switch between two very different gaits.
124
339880
3000
iki çok farklı yürüyüş şekli arasında geçiş yapmış oluruz.
05:44
And in fact, the same has been observed in cats.
125
344440
2576
Ve aslında aynı olay kedilerde de gözlenmiştir.
05:47
If you stimulate the spinal cord of a cat,
126
347040
2016
Eğer kedinin omuriliğini uyarırsanız,
05:49
you can switch between walk, trot and gallop.
127
349080
2216
yürüyüş, tırıs ve koşma arasında geçiş yapabilirsiniz.
05:51
Or in birds, you can make a bird switch between walking,
128
351320
2736
Veya kuşlarda, uyarının alt seviyelerinde yürüyüş,
05:54
at a low level of stimulation,
129
354080
1456
üst seviyelerinde kanat çırpma
05:55
and flapping its wings at high-level stimulation.
130
355560
2816
arasında geçiş yapabilirsiniz.
05:58
And this really shows that the spinal cord
131
358400
2016
Ve bu gerçekten omuriliğin çok sofistike
06:00
is a very sophisticated locomotion controller.
132
360440
2416
bir hareket kontrolcüsü olduğunu gösterir.
06:02
So we studied salamander locomotion in more detail,
133
362880
2456
Semenderin hareketini daha detaylı inceledik ve
06:05
and we had in fact access to a very nice X-ray video machine
134
365360
3096
Almanya'daki Jena Üniversitesinden, Profesör Martin Fischer'in
06:08
from Professor Martin Fischer in Jena University in Germany.
135
368480
3576
röntgen makinasını kullanma şansımız oldu.
06:12
And thanks to that, you really have an amazing machine
136
372080
2576
Bu sayede tüm kemik hareketlerini
06:14
to record all the bone motion in great detail.
137
374680
2456
detaylı olarak kaydedebildik.
06:17
That's what we did.
138
377160
1256
Yaptığımız buydu.
06:18
So we basically figured out which bones are important for us
139
378440
3176
Böylelikle hangi kemiklerin bizim için önemli olduğunu belirledik
06:21
and collected their motion in 3D.
140
381640
3016
ve onların hareketini 3 boyutlu olarak topladık.
06:24
And what we did is collect a whole database of motions,
141
384680
2696
Hem karadaki hem de sudaki
06:27
both on ground and in water,
142
387400
1656
tüm hareketleri toplayarak,
06:29
to really collect a whole database of motor behaviors
143
389080
2484
gerçek bir hayvanın yapabileceği tüm davranışların
06:31
that a real animal can do.
144
391589
1244
veritabanını oluşturduk.
06:32
And then our job as roboticists was to replicate that in our robot.
145
392858
3150
Bizim görevimiz bu hareketleri kendi robotumuza eklemekti.
06:36
So we did a whole optimization process to find out the right structure,
146
396033
3383
Böylece biz doğru yapıyı bulabilmek için; motorları nereye yerleştireceğimizi,
06:39
where to place the motors, how to connect them together,
147
399440
2656
nasıl bağlıyacağımızı ve hareketlerin mümkün olan en iyi
06:42
to be able to replay these motions as well as possible.
148
402120
2880
şekilde yapılabilmesi amacıyla, tam bir optimizasyon işlemi yaptık.
06:45
And this is how Pleurobot came to life.
149
405680
2360
Pleurobot işte böyle hayat buldu.
06:49
So let's look at how close it is to the real animal.
150
409200
2416
Şimdi gerçek bir hayvana ne kadar yakın olduğuna bakalım.
06:52
So what you see here is almost a direct comparison
151
412960
2496
Burda gördüğünüz şey, gerçek bir hayvan ile
06:55
between the walking of the real animal and the Pleurobot.
152
415480
2696
Pleurobot'un neredeyse direkt karşılaştırmasıdır.
06:58
You can see that we have almost a one-to-one exact replay
153
418200
2736
Yürüyüş şeklinin, neredeyse birebir tekrarı
07:00
of the walking gait.
154
420960
1256
olduğunu görebilirsiniz.
07:02
If you go backwards and slowly, you see it even better.
155
422240
2600
Geri gidip yavaşça izlerseniz daha iyi göreceksiniz.
07:07
But even better, we can do swimming.
156
427520
2376
Fakat bundan da iyisi biz yüzebiliyoruz.
07:09
So for that we have a dry suit that we put all over the robot --
157
429920
3016
Bunun için robotun üstüne giydirdiğimiz bir takım elbisemiz var.
07:12
(Laughter)
158
432960
1096
(Gülüşmeler)
07:14
and then we can go in water and start replaying the swimming gaits.
159
434080
3176
Ve sonra biz suya girebiliyoruz ve yüzme şekilllerini tekrarlayabiliyoruz.
07:17
And here, we were very happy, because this is difficult to do.
160
437280
3336
Ve burda biz çok mutluyuz çünkü bunu yapmak çok zor.
07:20
The physics of interaction are complex.
161
440640
2216
Etkileşimin fiziği komplekstir.
07:22
Our robot is much bigger than a small animal,
162
442880
2416
Robotumuz küçük bir hayvandan çok daha büyüktür.
07:25
so we had to do what's called dynamic scaling of the frequencies
163
445320
3056
Bu yüzden, biz aynı fiziksel etkileşimlerden emin olmak için
07:28
to make sure we had the same interaction physics.
164
448400
2336
frekansların değişken ölçeklemesini yapmalıydık.
07:30
But you see at the end, we have a very close match,
165
450760
2416
Fakat sonunda ne kadar yaklaştığımızı ve bizim ne kadar
07:33
and we were very, very happy with this.
166
453200
1880
mutlu olduğumuzu göreceksiniz.
07:35
So let's go to the spinal cord.
167
455480
2216
Haydi şimdi omuriliğe gidelim.
07:37
So here what we did with Jean-Marie Cabelguen
168
457720
2296
Buradaki Jean-Marie Cabelguen ile modellediğimiz
07:40
is model the spinal cord circuits.
169
460040
2240
omurilik devreleri.
07:43
And what's interesting is that the salamander
170
463040
2136
İlginç olan, semender, aynı yılanımsı balık olan
07:45
has kept a very primitive circuit,
171
465200
1620
bofa gibi ilkel bir devreye sahip
07:46
which is very similar to the one we find in the lamprey,
172
466844
2652
ve öyle görünüyor ki
07:49
this primitive eel-like fish,
173
469520
1976
evrim sırasında
07:51
and it looks like during evolution,
174
471520
1736
yeni sinirsel osilatörler
07:53
new neural oscillators have been added to control the limbs,
175
473280
2936
bacak hareketlerini
07:56
to do the leg locomotion.
176
476240
1416
yapmak için eklenmişlerdir.
07:57
And we know where these neural oscillators are
177
477680
2176
Biz bu sinirsel osilatörlerin nerede olduğunu biliyoruz
07:59
but what we did was to make a mathematical model
178
479880
2256
fakat bizim yaptığımız; bu birbirinden çok farklı
08:02
to see how they should be coupled
179
482160
1616
hareket şekilleri arasında geçişe izin veren sinirsel osilatörlerin
08:03
to allow this transition between the two very different gaits.
180
483800
2936
nasıl çiftleştiklerini görmek için matematiksel bir model oluşturmaktı.
08:06
And we tested that on board of a robot.
181
486760
2560
08:09
And this is how it looks.
182
489680
1200
Ve biz bunu bir robot üzerinde test ettik.
Ve bu nasıl görüdüğü.
08:18
So what you see here is a previous version of Pleurobot
183
498920
3016
Burada gördüğünüz Pleurobot'un
08:21
that's completely controlled by our spinal cord model
184
501960
3096
tamamen omurilik tarafından kontrol edilen
08:25
programmed on board of the robot.
185
505080
1600
önceki bir versiyonudur.
08:27
And the only thing we do
186
507280
1216
Bizim yaptığımız tek şey,
08:28
is send to the robot through a remote control
187
508520
2176
normalde beynin üst bölgesinden
08:30
the two descending signals it normally should receive
188
510720
2496
gelmesi gereken iki sinyali,
08:33
from the upper part of the brain.
189
513240
1600
uzaktan kumandayla robota göndermekti.
08:35
And what's interesting is, by playing with these signals,
190
515480
2696
İlginç olan şey hız, yönelim ve hareket şeklinin tipini,
08:38
we can completely control speed, heading and type of gait.
191
518200
2800
sinyallerle oynayarak tamamen kontrol edebiliyoruz.
08:41
For instance,
192
521600
1216
Örneğin,
08:42
when we stimulate at a low level, we have the walking gait,
193
522840
3576
alt seviyede uyarırsak yürüyüş şeklini elde ederiz
08:46
and at some point, if we stimulate a lot,
194
526440
1976
ve bir noktada eğer çok fazla
08:48
very rapidly it switches to the swimming gait.
195
528440
2160
ve sık uyarırsak yüzme şekline geçiş yapar.
08:51
And finally, we can also do turning very nicely
196
531480
2216
Ve son olarak, omuriliğin bir tarafını diğer tarafa
08:53
by just stimulating more one side of the spinal cord than the other.
197
533720
3520
göre daha fazla uyararak dönüşleri çok güzel yapabiliyoruz.
08:58
And I think it's really beautiful
198
538200
1616
Beynin üst bölgesinin
08:59
how nature has distributed control
199
539840
2256
her bir kas hareketinden sorumlu olması yerine,
09:02
to really give a lot of responsibility to the spinal cord
200
542120
2856
doğanın bu işleri omuriliğe
09:05
so that the upper part of the brain doesn't need to worry about every muscle.
201
545000
3656
dağıtmasını çok güzel buluyorum.
09:08
It just has to worry about this high-level modulation,
202
548680
2536
Beynin üst bölgesi sadece yüksek seviyeli modülasyonlardan
09:11
and it's really the job of the spinal cord to coordinate all the muscles.
203
551240
3576
sorumludur ve kasların koordinasyonu gerçekten omuriliğin işidir.
09:14
So now let's go to cat locomotion and the importance of biomechanics.
204
554840
3520
O zaman şimdi kedinin hareketine ve biomekaniğin önemine gidelim.
09:19
So this is another project
205
559080
1256
Bu, kedinin biomekaniğini
09:20
where we studied cat biomechanics,
206
560360
2416
çalıştığımız başka bir projedir ve biz morfolojinin
09:22
and we wanted to see how much the morphology helps locomotion.
207
562800
3896
harekete ne kadar yardım ettiğini görmek istedik.
09:26
And we found three important criteria in the properties,
208
566720
3616
Özelliklerde, temel olarak bacaklarda,
09:30
basically, of the limbs.
209
570360
1320
üç farklı kriter bulduk.
09:32
The first one is that a cat limb
210
572320
1976
İlki, az çok pantograf yapıya
09:34
more or less looks like a pantograph-like structure.
211
574320
2696
benzeyen kedi bacağıdır.
09:37
So a pantograph is a mechanical structure
212
577040
2216
Pantograf, üst ve alt segmentleri
09:39
which keeps the upper segment and the lower segments always parallel.
213
579280
3400
daima paralel tutan mekanik bir yapıdır.
09:43
So a simple geometrical system that kind of coordinates a bit
214
583600
3096
Bunun gibi basit bir geometrik sistem, segmentlerin
09:46
the internal movement of the segments.
215
586720
1816
iç hareketlerini bir parça kontrol eder.
09:48
A second property of cat limbs is that they are very lightweight.
216
588560
3056
Kedinin bacaklarının ikinci bir özelliği ise hafif olmalarıdır.
09:51
Most of the muscles are in the trunk,
217
591640
1856
Kasların çoğu gövdededir.
09:53
which is a good idea, because then the limbs have low inertia
218
593520
2896
Bu iyi bir fikirdir çünkü böylece bacakların ataleti düşük olur
09:56
and can be moved very rapidly.
219
596440
1776
ve hızlıca hareket edebilir.
09:58
The last final important property is this very elastic behavior of the cat limb,
220
598240
3816
Kedi bacağının son önemli özelliği çok esnek bir yapıda olmasıdır.
10:02
so to handle impacts and forces.
221
602080
2656
Böylece darbelere ve dış güçlere dayanaklıdır.
10:04
And this is how we designed Cheetah-Cub.
222
604760
2336
Buradaki de çıta yavrusunun tasarımı.
10:07
So let's invite Cheetah-Cub onstage.
223
607120
2200
O zaman çıta yavrusunu sahneye davet edelim.
10:14
So this is Peter Eckert, who does his PhD on this robot,
224
614160
3656
Bu Peter Eckert. Doktorasını bu robot üzerine yapıyor
10:17
and as you see, it's a cute little robot.
225
617840
2056
ve gördüğünüz gibi o küçük sevimli bir robot.
10:19
It looks a bit like a toy,
226
619920
1256
Biraz oyuncağa benziyor
10:21
but it was really used as a scientific tool
227
621200
2056
fakat kedi bacaklarının özelliklerini
10:23
to investigate these properties of the legs of the cat.
228
623280
3296
incelemek için bilimsel bir araç olarak kullanıldı.
10:26
So you see, it's very compliant, very lightweight,
229
626600
2616
Gördüğünüz gibi çok komplike ve hafif
10:29
and also very elastic,
230
629240
1256
ve ayrıca çok esnek.
10:30
so you can easily press it down and it will not break.
231
630520
2776
Kolayca üzerine basabiliyorsunuz fakat kırılmıyor.
10:33
It will just jump, in fact.
232
633320
1456
Aslında sadece zıplıyor.
10:34
And this very elastic property is also very important.
233
634800
2880
Ve bu çok esnek özellik gerçekten çok önemli.
10:39
And you also see a bit these properties
234
639160
1896
Pantografın bacağı gibi üç segmentli
10:41
of these three segments of the leg as pantograph.
235
641080
2400
bir bacağın özelliklerini de görüyorsunuz.
10:44
Now, what's interesting is that this quite dynamic gait
236
644280
2776
Şimdi ilginç olan; bu oldukça dinamik yürüyüş şekli, tamamen
10:47
is obtained purely in open loop,
237
647080
1896
açık döngü olarak elde edildi.
10:49
meaning no sensors, no complex feedback loops.
238
649000
3136
Yani sensörler ve komplike döngüler yok.
10:52
And that's interesting, because it means
239
652160
2416
Ve bu ilginç. Çünkü sadece mekaniğin
10:54
that just the mechanics already stabilized this quite rapid gait,
240
654600
4016
bu oldukça hızlı yürüyüş şeklini zaten sabitlediği ve iyi mekaniğin
10:58
and that really good mechanics already basically simplify locomotion.
241
658640
4176
gerçekten temel olarak hareketi kolaylaştırdığı anlamına geliyor.
11:02
To the extent that we can even disturb a bit locomotion,
242
662840
3296
Bir ölçüde harekete müdahale de edebiliyoruz.
11:06
as you will see in the next video,
243
666160
1656
Bir sonraki videoda göreceksiniz.
11:07
where we can for instance do some exercise where we have the robot go down a step,
244
667840
3896
Örneğin biraz egzersiz yapabiliriz veya bir basamak inmesini sağlayabiliriz.
11:11
and the robot will not fall over,
245
671760
1616
Buna rağmen robot düşmeyecek,
11:13
which was a surprise for us.
246
673400
1576
ki, bu bizim için şaşırtıcıdır.
11:15
This is a small perturbation.
247
675000
1416
Bu küçük bir pertürbasyon.
11:16
I was expecting the robot to immediately fall over,
248
676440
2416
Robotun hemen düşmesini bekliyordum
11:18
because there are no sensors, no fast feedback loop.
249
678880
2436
çünkü hiç sensör veya hızlı döngü yok.
11:21
But no, just the mechanics stabilized the gait,
250
681340
2196
Fakat hayır, sadece mekanik yürüyüş şeklini
11:23
and the robot doesn't fall over.
251
683560
1576
sabitledi ve robot düşmedi.
11:25
Obviously, if you make the step bigger, and if you have obstacles,
252
685160
3136
Belli ki, eğer adımı büyütürseniz ve engeller varsa,
11:28
you need the full control loops and reflexes and everything.
253
688320
3656
tam kontrol döngülerine ve reflekslere ihtiyacınız var.
11:32
But what's important here is that just for small perturbation,
254
692000
2936
Fakat burada önemli olan sadece küçük pertübrasyon için
11:34
the mechanics are right.
255
694960
1496
mekaniğin kuralları doğrudur.
11:36
And I think this is a very important message
256
696480
2096
Ve bunun, biyomekanik ve robotikten, nörobilime
11:38
from biomechanics and robotics to neuroscience,
257
698600
2191
gönderilen "vücudun harekete ne ölçüde yardımı
11:40
saying don't underestimate to what extent the body already helps locomotion.
258
700815
4680
olduğunu küçümseme" mesajının çok önemli olduğunu düşünüyorum.
11:47
Now, how does this relate to human locomotion?
259
707440
2160
Şimdi bu, insan hareketiyle nasıl ilişkili?
11:49
Clearly, human locomotion is more complex than cat and salamander locomotion,
260
709960
3640
Açıkça, insan hareketi, kedi ve semender hareketinden çok daha karmaşıktır.
11:54
but at the same time, the nervous system of humans is very similar
261
714360
3136
Fakat aynı zamanda, sinir sistemi diğer omurgalılarla çok
11:57
to that of other vertebrates.
262
717520
1576
benzer yapıdadır.
11:59
And especially the spinal cord
263
719120
1456
Ve özellikle omurilik,
12:00
is also the key controller for locomotion in humans.
264
720600
2640
insan hareketlerinde anahtar kontrolcüdür.
12:03
That's why, if there's a lesion of the spinal cord,
265
723760
2416
Bu nedenle, eğer omurilikte bir lezyon varsa
12:06
this has dramatic effects.
266
726200
1496
bunun dramatik etkileri olur.
12:07
The person can become paraplegic or tetraplegic.
267
727720
2776
Kişi kısmi veya tam felçli olabilir.
12:10
This is because the brain loses this communication
268
730520
2376
Bu yüzden beyin omurilikle
12:12
with the spinal cord.
269
732920
1256
iletişimi kaybedebilir.
12:14
Especially, it loses this descending modulation
270
734200
2216
Özellikle hareketi başlatan ve devam ettiren
12:16
to initiate and modulate locomotion.
271
736440
1920
azalan modülasyonu kaybeder.
12:19
So a big goal of neuroprosthetics
272
739640
1696
Nöral protezlerin amacı
12:21
is to be able to reactivate that communication
273
741360
2376
elektiriksel ve kimyasal uyarılar kullanarak
12:23
using electrical or chemical stimulations.
274
743760
2440
iletişimi tekrar aktif hale getirmektir.
12:26
And there are several teams in the world that do exactly that,
275
746840
2936
Dünyada, özellikle EPFL'de, tam olarak bu işle uğraşan
12:29
especially at EPFL.
276
749800
1216
ekipler vardır.
12:31
My colleagues Grégoire Courtine and Silvestro Micera,
277
751040
2496
Birllikte çalıştığım iş arkadaşlarım
12:33
with whom I collaborate.
278
753560
1240
Grégoire Courtine ve Silvestro Micera.
12:35
But to do this properly, it's very important to understand
279
755960
3096
Fakat bunu düzgün yapmak için, omuriliğin nasıl çalıştığını,
12:39
how the spinal cord works,
280
759080
1736
vücutla nasıl etkileşimde bulunduğunu
12:40
how it interacts with the body,
281
760840
1696
ve beynin omurilikle
12:42
and how the brain communicates with the spinal cord.
282
762560
2480
nasıl iletişim kurduğunu anlamak çok önemlidir.
12:45
This is where the robots and models that I've presented today
283
765800
2896
Bugün sunumunu yaptığım modellerin, bu hedeflere ulaşmak için
12:48
will hopefully play a key role
284
768720
1896
anahtar bir rol üstleneceğini umuyorum.
12:50
towards these very important goals.
285
770640
2656
12:53
Thank you.
286
773320
1216
Teşekkür ederim.
12:54
(Applause)
287
774560
4560
(Alkışlar)
13:04
Bruno Giussani: Auke, I've seen in your lab other robots
288
784100
2636
Bruno Giussani: Auke, laboratuvarınızda kirli su içinde
13:06
that do things like swim in pollution
289
786760
2456
yüzen ve kirlilik seviyesini ölçen
13:09
and measure the pollution while they swim.
290
789240
2456
başka robotlar görmüştüm.
13:11
But for this one,
291
791720
1216
Fakat bunun için
13:12
you mentioned in your talk, like a side project,
292
792960
3480
konuşmanızda, arama ve kurtarma
13:17
search and rescue,
293
797640
1216
amaçlı yan proje olarak bahsettiniz.
13:18
and it does have a camera on its nose.
294
798880
2176
Ve onun burnunda bir kamera var.
13:21
Auke Ijspeert: Absolutely. So the robot --
295
801080
2496
Auke Ijspeert: Kesinlikle. Böylece robot --
13:23
We have some spin-off projects
296
803600
1429
Arama ve kurtarma amaçlı
13:25
where we would like to use the robots to do search and rescue inspection,
297
805053
3443
robot kullanımıyla ilgili projelerimiz var.
13:28
so this robot is now seeing you.
298
808520
1576
Bu robot şimdi sizi görüyor.
13:30
And the big dream is to, if you have a difficult situation
299
810120
3176
Ve asıl büyük hayal; yıkılmış veya sel altında kalmış bir bina
13:33
like a collapsed building or a building that is flooded,
300
813320
3616
düşünün. Böyle zor durumlar, kurtarma ekipleri ve kurtarma köpekleri
13:36
and this is very dangerous for a rescue team or even rescue dogs,
301
816960
3336
için bile çok tehlikelidir.
13:40
why not send in a robot that can crawl around, swim, walk,
302
820320
2896
Niye bu gibi durumlarda yürüyerek, yüzerek gezebilen, hayatta
13:43
with a camera onboard to do inspection and identify survivors
303
823240
3176
kalanları tespit ederek, onlarla iletişimi sağlayabilecek
13:46
and possibly create a communication link with the survivor.
304
826440
2776
bir robot göndermeyelim.
13:49
BG: Of course, assuming the survivors don't get scared by the shape of this.
305
829240
3576
BG: Elbette bunun şeklinin kazazedeleri korkutmaması gerekiyor.
13:52
AI: Yeah, we should probably change the appearance quite a bit,
306
832840
3296
AI: Evet, muhtemelen görünüşünü biraz değiştirmemiz gerekiyor.
13:56
because here I guess a survivor might die of a heart attack
307
836160
2816
Çünkü bir kazazede bunun kendini yiyeceğini
13:59
just of being worried that this would feed on you.
308
839000
2536
düşünüp kalp krizi geçirebilir.
14:01
But by changing the appearance and it making it more robust,
309
841560
2856
Fakat görünüşünü değiştirip onu daha sağlam yaparak,
14:04
I'm sure we can make a good tool out of it.
310
844440
2056
çok iyi bir araç yaratabileceğimize eminim.
14:06
BG: Thank you very much. Thank you and your team.
311
846520
2286
BG: Çok teşekkür ederim. Size ve takımınıza teşekkürler.
Bu web sitesi hakkında

Bu site size İngilizce öğrenmek için yararlı olan YouTube videolarını tanıtacaktır. Dünyanın dört bir yanından birinci sınıf öğretmenler tarafından verilen İngilizce derslerini göreceksiniz. Videoyu oradan oynatmak için her video sayfasında görüntülenen İngilizce altyazılara çift tıklayın. Altyazılar video oynatımı ile senkronize olarak kayar. Herhangi bir yorumunuz veya isteğiniz varsa, lütfen bu iletişim formunu kullanarak bizimle iletişime geçin.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7