Robert Full: Secrets of movement, from geckos and roaches

Translator: Duyen Nguyen Reviewer: Giang Nguyen

Tôi muốn các bạn tưởng tượng rằng

các bạn là sinh viên trong phòng thí nghiệm của tôi.

Yêu cầu của tôi là:

hãy thiết kế một thứ lấy cảm hứng từ sinh học.

I want you to imagine that you're a student in my lab.

Đề bài là thế này:

Hãy tạo ra 1 mô hình tiếp xúc có tất cả dạng 3D, cơ động, có tham số hoá.

What I want you to do is to create a biologically inspired design.

(Tiếng cười)

And so here's the challenge:

Nói đơn giản hơn, các bạn có thể giúp tôi tạo ra một “bàn chân” không?

I want you to help me create a fully 3D, dynamic, parameterized contact model.

Đây là một thử thách thực sự, và tôi cần các bạn giúp.

Tất nhiên, thử thách này có thưởng.

The translation of that is, could you help me build a foot?

Không hẳn là giải thưởng của TED,

mà là một chiếc áo phông độc quyền từ phòng thí nghiệm của chúng tôi.

And it is a true challenge, and I do want you to help me.

Of course, in the challenge there is a prize.

Nên xin hãy gửi tôi ý tưởng của các bạn

It's not quite the TED Prize, but it is an exclusive t-shirt from our lab.

về cách thiết kế một bàn chân.

Rồi, nếu ta muốn thiết kế một bàn chân, ta cần làm những gì?

So please send me your ideas about how to design a foot.

Trước hết ta phải biết “bàn chân” là thứ gì.

Theo từ điển thì, “Nó là bộ phận dưới cùng của chân

Now if we want to design a foot, what do we have to do?

mà sẽ tiếp xúc trực tiếp với mặt đất khi ta đứng hoặc đi”

Đó là định nghĩa truyền thống.

We have to first know what a foot is.

Nhưng nếu muốn thật sự nghiên cứu nó, bạn cần làm gì?

If we go to the dictionary, it says, "It's the lower extremity of a leg

Bạn phải tìm tài liệu để xem đã có những kiến thức gì về bàn chân.

that is in direct contact with the ground in standing or walking"

Thế là bạn đi tìm tài liệu. (Tiếng cười)

That's the traditional definition.

But if you wanted to really do research, what do you have to do?

Có lẽ bạn quen thuộc với loại tài liệu này.

Vấn đề là, có rất nhiều, rất nhiều bàn chân.

You have to go to the literature and look up what's known about feet.

(Tiếng cười)

Làm sao bây giờ?

So you go to the literature. (Laughter)

Bạn cần phải khảo sát tất cả các bàn chân

Maybe you're familiar with this literature.

và tìm ra nguyên lý hoạt động của chúng.

The problem is, there are many, many feet.

Hãy giúp tôi làm điều đó trong đoạn phim tiếp theo đây.

Trong khi xem, hãy tìm các nguyên lý,

How do you do this?

You need to survey all feet and extract the principles of how they work.

đồng thời nghĩ về những thí nghiệm mà bạn sẽ sắp xếp

And I want you to help me do that in this next clip.

để hiểu được cách bàn chân hoạt động.

As you see this clip, look for principles,

and also think about experiments that you might design

in order to understand how a foot works.

Nhìn thấy gì tương đồng chưa? Hay là nguyên lý gì đó?

Bạn sẽ làm gì?

See any common themes? Principles?

What would you do?

Bạn sẽ làm những thí nghiệm gì?

What experiments would you run?

Ồ. (Tiếng vỗ tay)

Nghiên cứu của bọn tôi về cơ sinh học trong sự di chuyển của động vật

Wow. (Applause)

đã giúp bọn tôi tạo ra bản thiết kế một bàn chân.

Đó là một thiết kế lấy cảm hứng từ thiên nhiên,

nhưng không phải bản sao của bất cứ bàn chân nào bạn vừa thấy,

Our research on the biomechanics of animal locomotion

mà đó là sự tổng hợp từ những bí quyết

has allowed us to make a blueprint for a foot.

của rất, rất nhiều bàn chân.

It's a design inspired by nature, but it's not a copy of any specific foot you just looked at,

Hoá ra động vật có thể đi đến bất cứ đâu.

Chúng có thể di chuyển trên các bề mặt đa dạng như bạn thấy --

but it's a synthesis of the secrets of many, many feet.

về phần trăm tiếp xúc, chuyển động của bề mặt đó,

Now it turns out that animals can go anywhere.

và các kiểu đặt chân hiện có.

They can locomote on substrates that vary as you saw --

Nếu bạn muốn tìm hiểu cách hoạt động của bàn chân,

in the probability of contact, the movement of that surface

ta sẽ cần mô phỏng những bề mặt đó, hoặc mô phỏng những mảnh vụn đó.

and the type of footholds that are present.

Nếu vậy, đây là thí nghiệm mới mà bọn tôi đã làm:

If you want to study how a foot works,

bọn tôi cho con nhện cỏ này chạy

we're going to have to simulate those surfaces, or simulate that debris.

trên một bề mặt với 99% diện tích tiếp xúc đã bị loại bỏ.

When we did that, here's a new experiment that we did:

Nhưng vẫn không khiến con nhện này chậm lại.

Nó vẫn chạy với vận tốc tương đương 1 con người chạy 300 dặm/giờ.

we put an animal and had it run -- this grass spider --

on a surface with 99 percent of the contact area removed.

Sao nó làm được thế? Hãy nhìn kĩ này.

Khi tua chậm 50 lần, ta thấy

But it didn't even slow down the animal.

It's still running at the human equivalent of 300 miles per hour.

cẳng chân nó chạm vào các mảnh vụn mô phỏng kia.

Now how could it do that? Well, look more carefully.

Cẳng chân hoạt động như bàn chân.

Và thực ra, con nhện này tiếp xúc bằng các phần khác của cẳng chân nó

When we slow it down 50 times we see how the leg is hitting that simulated debris.

thường xuyên hơn thứ vốn được định nghĩa là bàn chân.

The leg is acting as a foot.

“Bàn chân” bấy giờ phân tán ra toàn bộ cẳng chân.

And in fact, the animal contacts other parts of its leg

Bạn có thể làm thí nghiệm khác, lấy một con gián

more frequently than the traditionally defined foot.

vốn có bàn chân,

The foot is distributed along the whole leg.

và cắt mất bàn chân của nó.

Tôi có chuyền vài con gián quanh phòng cho mọi người xem.

You can do another experiment where you can take a cockroach with a foot,

Hãy nhìn bàn chân chúng. (Tiếng cười)

Không có bàn chân, nó làm thế này. Thậm chí còn không chậm lại.

and you can remove its foot.

I'm passing some cockroaches around. Take a look at their feet.

Nó có thể chạy tốc độ y hệt mà không cần bộ phận đó.

Con gián không sao đâu - chúng mọc lại chân được, nếu bạn băn khoăn.

Without a foot, here's what it does. It doesn't even slow down.

Làm sao chúng làm được?

Nhìn kĩ nhé: đây là tua chậm 100 lần,

It can run the same speed without even that segment.

xem nó làm gì với phần còn lại của cẳng chân kìa.

No problem for the cockroach -- they can grow them back, if you care.

Một lần nữa, cẳng chân trở thành một “bàn chân phân tán” --

How do they do it?

Look carefully: this is slowed down 100 times,

rất hiệu quả.

Bây giờ, câu hỏi của ta là,

and watch what it's doing with the rest of its leg.

“bàn chân phân tán” có xuất hiện ở nhiều loài hay không?

It's acting, again, as a distributed foot --

Tiếp theo tôi sẽ cho bạn thấy loài vật này

very effective.

Now, the question we had is, how general is a distributed foot?

đã làm bọn tôi sửng sốt

lần đầu tiên thấy nó.

And the next behavior I'll show you of this animal just stunned us the first time that we saw it.

Các vị nhà báo, đừng công bố cái này; có lệnh cấm đấy.

Nhìn xem nó là cái gì kìa!

Đó là một con bạch tuộc 2 chân,

Journalists, this is off the record; it's embargoed.

nguỵ trang thành một quả dừa đang lăn.

(Cười lớn)

Take a look at what that is!

That's a bipedal octopus that's disguised as a rolling coconut.

Nó được khám phá bởi Christina Huffard

và quay phim bởi Sea Studios, ở ngay Monterey đây.

It was discovered by Christina Huffard

Chúng tôi cũng đã miêu tả một giống bạch tuộc 2 chân khác.

and filmed by Sea Studios, right here from Monterey.

Giống này thì nguỵ trang thành tảo nổi.

We've also described another species of bipedal octopus.

Nó đi trên 2 chân và giữ các chi khác trên không

để không bị nhìn thấy.

This one disguises itself as floating algae.

(Tiếng vỗ tay)

It walks on two legs and it holds the other arms up in the air so that it can't be seen.

Và hãy xem nó làm gì với bàn chân nó

để đi qua địa hình hiểm trở.

(Applause)

And look what it does with its foot to get over challenging terrain.

Nó dùng “bàn chân phân tán” xinh đẹp kia

để tạo cảm giác các chướng ngại vật đó thậm chí còn không tồn tại --

It uses that beautiful distributed foot to make it as if those obstacles are not even there --

thật sự rất phi thường.

Năm 1951, Escher vẽ ra cái này.

Ông đã nghĩ mình tạo ra một sinh vật ảo tưởng.

truly extraordinary.

Nhưng ta biết nghệ thuật bắt chước cuộc sống,

và hoá ra thiên nhiên, từ 3 triệu năm trước,

In 1951, Escher made this drawing. He thought he created an animal fantasy.

đã tiến hoá ra loài vật tiếp theo.

Một loài giống với tôm, gọi là tôm tít,

và đây là cách chúng di chuyển trên các bãi biển của Panama:

But we know that art imitates life,

and it turns out nature, three million years ago, evolved the next animal.

chúng thực sự lăn, thậm chí còn lăn được lên dốc.

It's a shrimp-like animal called the stomatopod,

Đó là “bàn chân phân tán” tân tiến nhất,

and here's how it moves on the beaches of Panama:

trong trường hợp này, cả cơ thể chúng hoạt động như một bàn chân.

it actually rolls, and it can even roll uphill.

It's the ultimate distributed foot: its whole body in this case is acting like its foot.

Vậy, nếu muốn thêm vào bản thiết kế của mình

tính năng quan trọng này,

bọn tôi nên thêm sự tiếp xúc của bàn chân phân tán.

Không chỉ với bàn chân truyền thống, mà với cả cẳng chân,

So, if we want to then, to our blueprint, add the first important feature,

và thậm chí là cả cơ thể.

Điều này có thể cho ta cảm hứng khi thiết kế các mẫu rô-bốt mới không?

we want to add distributed foot contact.

Bọn tôi truyền cảm hứng sinh học cho con rô-bốt này, tên RHex,

Not just with the traditional foot, but also the leg,

tạo ra bởi các kĩ sư phi thường trong vài năm qua.

and even of the body.

Can this help us inspire the design of novel robots?

Bàn chân của RHex ban đầu trông khá đơn giản,

We biologically inspired this robot, named RHex,

sau đó được điều chỉnh theo thời gian,

built by these extraordinary engineers over the last few years.

và cuối cùng có dạng nửa vòng tròn thế này.

Vì sao vậy? Đoạn phim này sẽ cho mọi người thấy.

RHex's foot started off to be quite simple,

Hãy xem, lần này chân rô-bốt tiếp xúc ở đâu

then it got tuned over time, and ultimately resulted in this half circle.

để ứng phó với địa hình cực khó này.

Why is that? The video will show you.

Các bạn sẽ thấy, thực ra, nó đang dùng

Watch where the robot, now, contacts its leg in order to deal with this very difficult terrain.

cả cẳng chân hình nửa vòng tròn làm bàn chân phân tán.

Xem nó vượt qua chỗ này này.

Các bạn có thể thấy rõ trên đống đổ nát này.

What you'll see, in fact, is that it's using that half circle leg as a distributed foot.

Thật phi thường. Không cần cảm ứng,

tất cả sự kiểm soát đều tích hợp vào những chiếc chân đã được căn chỉnh.

Watch it go over this.

You can see it here well on this debris.

Rất đơn giản, nhưng tuyệt đẹp.

Giờ, các bạn có lẽ đã phát hiện cái gì đó khác về các loài vật này

Extraordinary. No sensing, all the control is built right into the tuned legs.

khi chúng chạy qua địa hình hiểm trở.

Và trợ lý của tôi sẽ giúp tôi cái này.

Really simple, but beautiful.

Khi cậu chạm vào chân gián --

Now, you might have noticed something else about the animals

anh lấy cái micro cho cậu bé giúp tôi với?

Khi cậu chạm vào chân con gián, có cảm giác thế nào?

when they were running over the rough terrain.

And my assistant's going to help me here.

Cậu có phát hiện cái gì không?

When you touched the cockroach leg -- can you get the microphone for him?

Cậu bé: Có rất nhiều gai ạ.

Robert Full: Nhiều gai lắm, nhỉ? Thật sự rất nhiều gai đúng không? Có hơi đau tay.

When you touched the cockroach leg, what did it feel like?

Có lẽ chúng ta nên đưa nó cho người phụ trách

Did you notice something?

và xem xem cậu ấy có dám chạm vào con gián không.

Boy: Spiny.

Robert Full: It's spiny, right? It's really spiny, isn't it? It sort of hurts.

(Tiếng cười)

Chris Anderson: Cậu chạm vào nó rồi à?

RF: Nếu nhìn kĩ vào đây, các bạn sẽ thấy chúng có gai

Maybe we could give it to our curator and see if he'd be brave enough to touch the cockroach.

và cho đến vài tuần trước, không ai biết gai này để làm gì.

Người ta giả định rằng gai này có chức năng bảo vệ và cảm quan

(Laughter)

Chris Anderson: Did you touch it?

RF: So if you look carefully at this, what you see is that they have spines

Bọn tôi tìm ra rằng chúng là cho việc khác --

đây là một đoạn gai.

and until a few weeks ago, no one knew what they did.

Chúng được điều chỉnh sao cho dễ dàng xẹp về một phía

They assumed that they were for protection and for sensory structures.

để kéo cẳng chân ra khỏi các mảnh vụn,

We found that they're for something else -- here's a segment of that spine.

nhưng lại cứng nếu nghiêng về phía khác

để bắt giữ sự lồi lõm của bề mặt dưới chân.

They're tuned such that they easily collapse in one direction

Còn cua thì không bị lọt chân, vì chúng thường di chuyển trên cát --

to pull the leg out from debris,

but they're stiff in the other direction so they capture disparities in the surface.

cho đến khi tới phòng thí nghiệm của bọn tôi.

Cũng là nơi chúng gặp vấn đề với loại lưới này,

vì chúng không có gai.

Now crabs don't miss footholds, because they normally move on sand --

Mấy con cua này thiếu gai, nên chúng gặp khó khăn với kiểu địa hình khó nhằn này.

until they come to our lab.

And where they have a problem with this kind of mesh,

Nhưng tất nhiên, ta có thể đối phó với cái đấy

because they don't have spines.

vì ta sản xuất được gai nhân tạo.

The crabs are missing spines, so they have a problem in this kind of rough terrain.

Ta có thể tạo ra loại gai mà sẽ bám chặt những mảnh vụn mô phỏng

But of course, we can deal with that

và xẹp xuống khi rút ra để dễ dàng kéo chúng ra.

because we can produce artificial spines.

Bọn tôi làm điều đó bằng cách gắn gai nhân tạo lên mấy con cua,

We can make spines that catch on simulated debris

như các bạn thấy ở đây, rồi bọn tôi thử nghiệm chúng,

and collapse on removal to easily pull them out.

Bọn tôi có thực sự hiểu nguyên lý để căn chỉnh nó không?

Câu trả lời là, có!

We did that by putting these artificial spines on crabs,

Đây là tua chậm 20 lần, và con cua cứ thế vụt qua các mảnh vụn mô phỏng đó thôi.

as you see here, and then we tested them.

Do we really understand that principle of tuning? The answer is, yes!

(Tiếng cười) (Tiếng vỗ tay)

Tốt hơn một chút so với tự nhiên.

This is slowed down 20-fold, and the crab just zooms across that simulated debris.

Vậy, cần thêm “gai đã điều chỉnh” vào bản thiết kế này.

(Laughter) (Applause)

Vậy nó có giúp ta nghĩ về việc

A little better than nature.

thiết kế một con rô-bốt leo trèo hiệu quả hơn không?

Ừm, đây là RHex: RHex gặp khó khăn

So to our blueprint, we need to add tuned spines.

khi leo thang -- những bậc thang trơn nhẵn, như các bạn thấy ở đây.

Now will this help us think about the design of more effective climbing robots?

Vậy tại sao không thêm gai vào?

Đồng nghiệp của tôi đã làm thế ở Đại học Pennsylvania.

Well, here's RHex: RHex has trouble on rails -- on smooth rails, as you see here.

Dan Koditschek đã gắn gai thép --

phiên bản rất đơn giản -- lên con rô-bốt,

So why not add a spine? My colleagues did this at U. Penn.

và đây là RHex, giờ đã có thể đi qua những bậc thang kia.

Dan Koditschek put some steel nails -- very simple version -- on the robot,

Vậy câu hỏi là, sao nó làm được thế?

Tua chậm lại, các bạn sẽ thấy tác dụng của gai.

and here's RHex, now, going over those steel -- those rails. No problem!

Nhìn cái chân xoay vòng, bạn sẽ thấy nó bám vào ngay đó.

Trước đó nó không làm được vậy; nó sẽ chỉ trượt và mắc kẹt rồi bật ngửa.

How does it do it?

Xem lại này, ngay đó --

Let's slow it down and you can see the spines in action.

Watch the leg come around, and you'll see it grab on right there.

thành công.

Giờ, chỉ vì ta có bàn chân phân tán và cấu trúc gai

It couldn't do that before; it would just slip and get stuck and tip over.

không có nghĩa là ta có thể trèo lên bề mặt thẳng đứng.

And watch again, right there -- successful.

Việc đó thật sự rất, rất khó.

Nhưng xem con vật này làm được này!

Now just because we have a distributed foot and spines

Một trong mấy con mà tôi đang chuyền xung quanh

doesn't mean you can climb vertical surfaces.

trèo được lên bề mặt thẳng đứng vốn là một tấm kim loại trơn nhẵn này.

This is really, really difficult.

Thật phi thường khi nó có thể trèo nhanh đến thế --

But look at this animal do it!

nhưng nếu tua chậm, bạn sẽ thấy một thứ rất độc đáo.

One of the ones I'm passing around is climbing up this vertical surface that's a smooth metal plate.

Đó là bí quyết.

Con vật này leo trèo hiệu quả như vậy bằng cách trượt chân và nhìn kìa --

It's extraordinary how fast it can do it --

but if you slow it down, you see something that's quite extraordinary.

bằng cách dở tệ trong việc bám vào bề mặt dưới chân nó.

Thực ra, trông nó như đang bơi lên bề mặt đó vậy.

It's a secret. The animal effectively climbs by slipping and look --

Ta có thể mô phỏng hành vi này

and doing, actually, terribly, with respect to grabbing on the surface.

tốt hơn bằng chất lỏng, nếu các bạn phân tích thử.

Bàn chân phân tán, thật ra đang hoạt động như một mái chèo.

It looks, in fact, like it's swimming up the surface.

Điều đó vẫn đúng khi ta nhìn con thằn lằn đang chạy trên cát hoá lỏng này.

We can actually model that behavior better as a fluid, if you look at it.

Hãy quan sát bàn chân nó.

The distributed foot, actually, is working more like a paddle.

Bàn chân nó có tác dụng như mái chèo

mặc dù nó đang tiếp xúc với một bề mặt

The same is true when we looked at this lizard running on fluidized sand.

mà ta thường cho rằng là chất rắn.

Watch its feet.

It's actually functioning as a paddle

Điều này không khác với những gì

even though it's interacting with a surface that we normally think of as a solid.

mà cựu sinh viên của tôi phát hiện

khi cô ấy biết được cách mà thằn lằn có thể tự chạy trên mặt nước.

This is not different from what my former undergraduate discovered

Các bạn có thể dùng kiến thức này để làm một con rô-bốt tốt hơn không?

when she figured out how lizards can run on water itself.

Martin Buehler - người giờ đang ở Boston Dynamics - làm được,

cậu ấy lấy ý tưởng này và từ RHex, tạo ra Aqua RHex. (Aqua = nước)

Can you use this to make a better robot?

Đây là RHex có mái chèo,

Martin Buehler did -- who's now at Boston Dynamics --

giờ đã trở thành con rô-bốt biết bơi cực kì linh hoạt.

he took this idea and made RHex to be Aqua RHex.

Tuy nhiên, với các bề mặt gồ ghề, động vật cần thêm móng vuốt.

So here's RHex with paddles,

now converted into an incredibly maneuverable swimming robot.

Các bạn sẽ cảm nhận được khi cầm nó.

Cậu chạm vào chưa? CA: Rồi.

RF: Và chúng rất giỏi trong việc bám vào các bề mặt này với vuốt của chúng.

For rough surfaces, though, animals add claws.

Mark Cutkosky ở Đại học Stanford,

một trong những cộng tác viên của tôi, là một kĩ sư phi thường

And you probably feel them if you grabbed it.

Did you touch it?

CA: I did.

người đã phát triển công nghệ in 3D theo dạng bồi đắp,

RF: And they do really well at grabbing onto surfaces with these claws.

Mark Cutkosky at Stanford University, one of my collaborators, is an extraordinary engineer

từ đó cậu ấy có thể “nhúng” các móng vuốt

vào bàn chân nhân tạo trong quá trình in 3D.

Đây là phiên bản đơn giản

của bàn chân 1 con rô-bốt mới mà lát nữa tôi sẽ cho bạn thấy.

who developed this technique called Shape Deposition Manufacturing,

Vậy thì, cho bản thiết kế của bọn tôi, gắn thêm “móng vuốt” vào.

where he can imbed claws right into an artificial foot.

Tuy nhiên, nếu ta quan sát các loài động vật,

And here's the simple version of a foot for a new robot that I'll show you in a bit.

để thật sự linh hoạt trên tất cả các bề mặt,

chúng dùng nhiều cơ chế kết hợp

So to our blueprint, let's attach claws.

bao gồm móng vuốt, gai, lông, đệm lót, keo, kết dính nhờ mao dẫn

Now if we look at animals, though, to be really maneuverable in all surfaces,

và một mớ những thứ khác.

Những thứ này là từ nhiều loài côn trùng khác nhau.

the animals use hybrid mechanisms

1 con kiến bò lên bề mặt thẳng đứng. Hãy nhìn con kiến đó nào.

that include claws, and spines, and hairs, and pads, and glue, and capillary adhesion

Đây là bàn chân một con kiến.

and a whole bunch of other things.

Bạn thấy lông và vuốt và thứ này ở đây.

These are all from different insects.

There's an ant crawling up a vertical surface.

Đây là khi bàn chân nó ở trên không.

Let's look at that ant.

Xem chuyện gì xảy ra khi bàn chân nó bước lên cái bánh mì kẹp của bạn.

This is the foot of an ant. You see the hairs and the claws and this thing here.

(Tiếng cười)

Các bạn thấy gì xảy ra không?

This is when its foot's in the air.

Miếng đệm lót đó nhô ra ngoài.

Watch what happens when the foot goes onto your sandwich.

Và đó chính là chỗ có chất keo.

Đây là góc nhìn từ dưới lên của bàn chân kiến.

You see what happens?

That pad comes out. And that's where the glue is.

khi móng vuốt không vùi sâu vào,

miếng đệm lót đó tự động nhô ra mà không cần con kiến làm gì cả.

Here from underneath is an ant foot,

Nó cứ thế ló ra thôi.

Và cảnh này khó lắm mới quay được --

and when the claws don't dig in, that pad automatically comes out without the ant doing anything.

tôi nghĩ đây là cảnh bàn chân kiến trên siêu dây.

Nên khá khó để thực hiện đấy.

Đây là khi quay cận cảnh --

It just extrudes.

And this was a hard shot to get -- I think this is the shot of the ant foot on the superstrings.

đây là bàn chân con kiến, và kia là chất keo.

Và bọn tôi phát hiện chất keo này có thể là một hỗn hợp 2-pha thú vị.

So it's pretty tough to do.

This is what it looks like close up --

Chắc chắn là để giúp con kiến bám chặt.

here's the ant foot, and there's the glue.

Vậy thì, hãy thêm “đệm lót có keo dính” vào bản thiết kế này.

And we discovered this glue may be an interesting two-phase mixture.

Các bạn có lẽ đã nghĩ,

cho các bề mặt trơn nhẵn, bọn tôi lấy cảm hứng từ đây.

It certainly helps it to hold on.

So to our blueprint, we stick on some sticky pads.

Không, bọn tôi có thứ còn tốt hơn. Đây. (Tiếng cười)

Thằn lằn là ví dụ tuyệt vời của công nghệ nano trong tự nhiên.

Now you might think for smooth surfaces we get inspiration here.

Đây là bàn chân của chúng.

Chúng -- trông cứ như sinh vật ngoài hành tinh.

Now we have something better here.

Và bí quyết của việc dính chặt như vậy,

The gecko's a really great example of nanotechnology in nature.

nằm ở những ngón chân lông lá của chúng.

(Tiếng cười)

These are its feet.

Chúng có thể chạy lên bề mặt thẳng đứng với tốc độ 1 mét/giây,

They're -- almost look alien. And the secret, which they stick on with,

là 30 bước trong 1 giây đó -- bạn khó mà nhìn thấy chúng.

involves their hairy toes.

Tua chậm lại, chúng hạ chân trong 8 mili giây,

They can run up a surface at a meter per second,

và nhấc chân trong 16 mili giây.

take 30 steps in that one second -- you can hardly see them.

If we slow it down, they attach their feet at eight milliseconds,

Và nếu ta quan sát cách chúng nhấc chân, nó rất kì lạ.

and detach them in 16 milliseconds.

Chúng tách khỏi bề mặt hệt như cách mà bạn gỡ băng keo vậy.

And when you watch how they detach it, it is bizarre.

(Tiếng cười)

Lạ thật. Làm sao chúng dính thế được?

They peel away from the surface like you'd peel away a piece of tape.

Hãy nhìn bàn chân chúng, chúng có cấu trúc giống lá, gọi là linalae

với hàng triệu sợi lông.

Mỗi sợi là một ca bị chẻ ngọn tệ hết mức có thể.

Very strange. How do they stick?

Nó có hàng trăm đến hàng nghìn nhánh bị chẻ,

If you look at their feet, they have leaf-like structures called linalae

và đó là bí quyết, vì như vậy sẽ cho phép tiếp xúc thân mật.

with millions of hairs.

And each hair has the worst case of split ends possible.

Thằn lằn có cả tỉ nhánh bị chẻ kích cỡ 200 nanômét thế này.

It has a hundred to a thousand split ends,

Và chúng không dính bằng keo, hoặc băng dính gai, hoặc bằng giác hút.

and that's the secret, because it allows intimate contact.

Bọn tôi phát hiện chúng dính chỉ nhờ vào lực tương tác giữa các phân tử.

The gecko has a billion of these 200-nanometer-sized split ends.

And they don't stick by glue, or they don't work like Velcro, or they don't work with suction.

Thế thì, trong bản thiết kế, bọn tôi chẻ ngọn mấy sợi lông.

(Tiếng cười)

Thứ này đã truyền cảm hứng cho chất dính khô tự làm sạch đầu tiên --

We discovered they work by intermolecular forces alone.

bằng sáng chế được công bố, bọn tôi rất vui khi nói vậy.

So to our blueprint, we split some hairs.

Và đây là phiên bản đơn giản nhất trong tự nhiên,

đây là cộng tác viên của tôi Ron Fearing, đang thử nghiệm

This has inspired the design of the first self-cleaning dry adhesive --

làm ra phiên bản nhân tạo của chất dính khô này từ polyurethane.

the patent issued, we're happy to say.

And here's the simplest version in nature,

Và đây là lần thử nghiệm đầu tiên:

and here's my collaborator Ron Fearing's attempt

cho nó nâng một số thứ.

Thứ này rất được quan tâm trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

at an artificial version of this dry adhesive made from polyurethane.

Tôi cam đoan các bạn có thể nghĩ ra hàng ngàn công dụng của nó.

And here's the first attempt to have it work on some load.

Nhiều người đã thử, còn bọn tôi thì háo hức

There's enormous interest in this in a variety of different fields.

về việc biến nó thành một sản phẩm thực tiễn.

Bọn tôi đã hình dung ra nhiều sản phẩm, ví dụ như cái này:

You could think of a thousand possible uses, I'm sure.

băng cá nhân lấy cảm hứng từ sinh học,

Lots of people have, and we're excited about realizing this as a product.

tức là băng cá nhân nhưng bị bọn tôi gỡ mất lớp keo.

Bọn tôi lấy lông từ 1 con thằn lằn đang lột xác;

We have imagined products; for example, this one:

gắn 3 dải lông lên đây,

we imagined a bio-inspired Band-Aid, where we took the glue off the Band-Aid.

làm ra loại băng cá nhân này.

Đây là một sinh viên tình nguyện --

bọn tôi có 30 nghìn sinh viên, nên có thể chọn từ các bạn ấy --

We took some hairs from a molting gecko;

put three rolls of them on here, and then made this Band-Aid.

(Tiếng cười)

đó thật ra chỉ là dấu bút đỏ.

This is an undergraduate volunteer --

Đây là loại băng cá nhân rất độc đáo.

we have 30,000 undergraduates so we can choose among them --

Nó thoáng khí, dễ gỡ ra, không gây kích ứng,

that's actually just a red pen mark.

But it makes an incredible Band-Aid.

vẫn hoạt động bình thường dưới nước.

It's aerated, it can be peeled off easily, it doesn't cause any irritation, it works underwater.

Tôi nghĩ đây là ví dụ rất đặc biệt

của việc nghiên cứu dựa trên sự tò mò --

ta chỉ tò mò chúng leo lên kiểu gì --

có thể dẫn đến những thứ bạn không bao giờ ngờ tới.

I think this is an extraordinary example of how curiosity-based research --

Đó chỉ là một ví dụ cho việc

vì sao ta cần ủng hộ các nghiên cứu dựa trên sự tò mò.

we just wondered how they climbed up something --

Đây, khi bạn gỡ loại băng cá nhân mới này ra.

can lead to things that you could never imagine.

Vậy, ta vừa mới định nghĩa lại, bàn chân là cái gì.

It's just an example of why we need to support curiosity-based research.

Câu hỏi là, liệu ta có thể dùng những bí quyết này,

Here you are, pulling off the Band-Aid.

để có cảm hứng thiết kế ra bàn chân tốt hơn,

tốt hơn cái mà ta thấy ngoài tự nhiên?

So we've redefined, now, what a foot is.

Đây là một dự án mới:

bọn tôi cố gắng tạo ra con rô-bốt tìm kiếm cứu hộ đầu tiên biết leo trèo

The question is, can we use these secrets, then,

to inspire the design of a better foot, better than one that we see in nature?

-- không lực hút hay nam châm --

Here's the new project:

mà chỉ có thể di chuyển giới hạn trên một số bề mặt.

we're trying to create the first climbing search-and-rescue robot -- no suction or magnets --

Tôi gọi con rô-bốt mới RiSE, viết tắt của “Rô-bốt trong môi trường leo trèo”

và bọn tôi có 1 đội đặc biệt toàn các nhà sinh học và kĩ sư

that can only move on limited kinds of surfaces.

làm ra con rô-bốt này.

I call the new robot RiSE, for "Robot in Scansorial Environment" -- that's a climbing environment --

Và đây là RiSE.

Nó có 6 chân và 1 cái đuôi. Đây là nó trên hàng rào và trên cây.

and we have an extraordinary team of biologists and engineers creating this robot.

Và đây là những bước đầu tiên của RiSE lên dốc.

And here is RiSE.

RF: Âm thanh ổn không? ?: Nghe được âm lượng đang tăng.

It's six-legged and has a tail. Here it is on a fence and a tree.

And here are RiSE's first steps on an incline.

Và đây là nó đi về phía các bạn,

những bước đầu tiên lên một bức tường.

You have the audio? You can hear it go up.

Lúc này nó chỉ dùng bàn chân đơn giản nhất của nó,

And here it is coming up at you, in its first steps up a wall.

nên điều này rất mới lạ.

Nhưng bọn tôi nghĩ, về mặt động lực học, bọn tôi đã thiết kế con rô-bốt đúng rồi.

Now it's only using its simplest feet here, so this is very new.

Tuy nhiên, Mark Cutkosky còn muốn tiến thêm một bước xa hơn.

Cậu ấy là người đã tạo ra

bàn chân và ngón chân từ công nghệ in 3D bồi đắp.

But we think we got the dynamics right of the robot.

Bước tiếp theo là tạo ra ngón chân phù hợp.

Mark Cutkosky, though, is taking it a step further.

cố gắng thêm gai và vuốt và gắn chất dính khô lên.

He's the one able to build this shape-deposition manufactured feet and toes.

Ý tưởng là trước hết phải làm đúng ngón chân và bàn chân.

The next step is to make compliant toes,

thử nghiệm cho nó leo trèo, và cuối cùng gắn nó vào con rô-bốt.

Và đó chính xác là những gì cậu ấy đã làm.

and try to add spines and claws and set it for dry adhesives.

Cậu ấy thật ra đã tạo nên

So the idea is to first get the toes and a foot right,

một bàn chân rô-bốt biết leo trèo

attempt to make that climb, and ultimately put it on the robot.

lấy cảm hứng từ tự nhiên.

Đây là thiết kế của Cutkosky và những học trò tuyệt vời của cậu ấy.

And that's exactly what he's done.

He's built, in fact, a climbing foot-bot inspired by nature.

Vậy đây là những ngón chân đã căn chỉnh -- có 6 ngón,

And here's Cutkosky's and his amazing students' design.

và chúng dùng tất cả các nguyên lý mà tôi vừa nói trong bản thiết kế.

So these are tuned toes -- there are six of them,

(Tiếng cười)

and they use the principles that I just talked about collectively for the blueprint.

Thứ này không cần đến giác hút, keo dính,

và cuối cùng, khi được gắn vào con rô-bốt --

cũng có tính chất tự nhiên như các loài vật --

hy vọng nó có thể leo lên bất cứ bề mặt nào.

So this is not using any suction, any glue,

and it will ultimately, when it's attached to the robot --

Các bạn thấy đó, tiếp theo, nó leo lên

it's as biologically inspired as the animal --

bức tường ở một bên toà nhà ở Standford.

hopefully be able to climb any kind of a surface.

Nó tăng tốc -- nhắc lại, đây chỉ là bàn chân.

Chưa phải rô-bốt hoàn chỉnh, bọn tôi vẫn đang làm cái đấy.

Here you see it, next, going up the side of a building at Stanford.

Các bạn có thể thấy nó hạ chân thế nào.

Cấu trúc căn chỉnh này giúp các gai, đệm ma sát, và cuối cùng là các lông dính

It's sped up -- again, it's a foot climbing.

It's not the whole robot yet, we're working on it --

có thể bám vào các bề mặt khó khăn, đầy thách thức.

now you can see how it's attaching.

These tuned structures allow the spines, friction pads and ultimately the adhesive hairs

Thế nên chúng mới làm được việc này -- đây là tua nhanh 20 lần --

thử tưởng tượng xem, nó cố leo lên và giải cứu ai đó trên tầng lầu đó?

to grab onto very challenging, difficult surfaces.

Có thể hình dung ra ngay bây giờ đấy; không hề bất khả thi đâu.

And so they were able to get this thing -- this is now sped up 20 times --

Đây là một nhiệm vụ rất khó. Nhưng nhiều hơn nữa để nói sau vậy.

can you imagine it trying to go up and rescue somebody at that upper floor? OK?

Tổng kết lại: ta đã tìm ra bí quyết từ tự nhiên

bằng cách quan sát cấu tạo các bàn chân nhiều loài.

You can visualize this now; it's not impossible.

Ta học được rằng ta nên chia sự kiểm soát ra nhiều phần.

It's a very challenging task. But more to come later.

Đừng đổ hết lên não,

mà hãy chia một ít cho bàn chân, cẳng chân và cả cơ thể, sau khi căn chỉnh.

To finish: we've gotten design secrets from nature by looking at how feet are built.

Rằng thiên nhiên có các giải pháp kết hợp,

We've learned we should distribute control to smart parts.

chứ không chỉ một giải pháp, cho các vấn đề này,

Don't put it all in the brain,

chúng thống nhất và khoẻ khoắn đến tuyệt đẹp.

but put some of the control in tuned feet, legs and even body.

Và điều thứ 3, chúng ta chắc chắn

That nature uses hybrid solutions, not a single solution, to these problems,

rằng ta không muốn bắt chước thiên nhiên

mà thay vào đó, lấy cảm hứng từ sinh vật học

and they're integrated and beautifully robust.

và dùng các nguyên lý mới lạ này

And third, we believe strongly that we do not want to mimic nature but instead be inspired by biology,

cùng những giải pháp kỹ thuật tốt nhất hiện có

để tạo ra -- có lẽ vậy -- một thứ còn tốt hơn thiên nhiên.

Vậy thì thông điệp đã rõ ràng:

and use these novel principles with the best engineering solutions that are out there

dù bạn quan tâm đến lĩnh vực nghiên cứu cơ sở, cơ bản

to make -- potentially -- something better than nature.

của các loài vật thú vị, kì lạ, đáng thán phục,

hay bạn muốn tạo ra rô-bốt tìm hiếm cứu hộ

So there's a clear message:

mà sẽ giúp bạn trong 1 trận động đất, hoặc cứu ai đó trong 1 vụ hoả hoạn,

whether you care about a fundamental, basic research

hay bạn quan tâm đến nền y học,

of really interesting, bizarre, wonderful animals,

chúng ta vẫn cần giữ gìn những thiết kế của thiên nhiên.

or you want to build a search-and-rescue robot

that can help you in an earthquake, or to save someone in a fire,

Nếu không, những bí quyết này rồi sẽ bị đánh mất mãi mãi.

or you care about medicine, we must preserve nature's designs.

Cảm ơn các bạn. (Tiếng vỗ tay)

Otherwise these secrets will be lost forever.

Thank you.