Sheila Patek: Measuring the fastest animal on earth

Translator: Huyen Pham Reviewer: Trương Dung

Nếu bạn muốn học cách chơi tôm hùm, chúng tôi sẽ chỉ cho một vài cách.

Không đùa đâu, chúng tôi nói thật.

Và ngay sau đây, tôi sẽ chỉ cho bạn cách chơi với tôm hùm.

Thực ra, tôi bắt đầu việc nghiên cứu về một loài sinh vật tên là "tôm tít"

một vài năm gần đây, bởi âm thanh mà chúng tạo ra.

If you'd like to learn how to play the lobster, we have some here.

Đây là âm thanh tôi ghi lại từ một con tôm

And that's not a joke, we really do.

ở phía ngoài bờ biển vịnh California.

So come up afterwards and I'll show you how to play a lobster.

So, actually, I started working on what's called the mantis shrimp

a few years ago because they make sound.

This is a recording I made of a mantis shrimp

Mặc dù âm thanh này thật tuyệt vời,

that's found off the coast of California.

nhưng hóa ra đây thực sự là một dự án phức tạp.

Và trong khi cố gắng hiểu làm thế nào và tại sao một con tôm tít,

hay tôm chân miệng, lại phát ra âm thanh, tôi bắt đầu nghĩ tới những bộ phận phụ.

And while that's an absolutely fascinating sound,

Và tôm tít được gọi với cái tên đó vì nó giống con bọ ngựa,

it actually turns out to be a very difficult project.

ở chỗ là nó cũng có càng giúp nó xẻ thịt con mồi rất nhanh.

And while I was struggling to figure out how and why mantis shrimp,

Và rất thú vị là, trong khi nghe những âm thanh đó,

or stomatopods, make sound, I started to think about their appendages.

tôi hiểu ra cách mà sinh vật này phát ra những cú đánh siêu tốc.

Và giờ tôi sẽ nói về cú đánh đặc trưng của loài tôm này,

And mantis shrimp are called "mantis shrimp" after the praying mantises,

which also have a fast feeding appendage. And I started to think,

nghiên cứu mà tôi cộng tác với Wyatt Korff và Roy Caldwell.

well, maybe it will be interesting, while listening to their sounds,

Giống tôm này được chia làm 2 loài chính:

to figure out how these animals generate very fast feeding strikes.

đó là tôm càng và tôm búa.

Và đây là một con tôm giáo, hay cũng thuộc bộ Tôm chân miệng.

And so today I'll talk about the extreme stomatopod strike,

Nó sống trong cát, và bắt những sinh vật bơi ngang qua đầu nó.

work that I've done in collaboration with Wyatt Korff and Roy Caldwell.

Một pha tấn công thật nhanh gọn. Và nếu như ta tua chậm lại 1 chút,

So, mantis shrimp come in two varieties:

there are spearers and smashers.

đây cũng là một con cùng họ tôm tít,

And this is a spearing mantis shrimp, or stomatopod.

được ghi lại ở tốc độ 1000 hình/giây,

And he lives in the sand, and he catches things that go by overhead.

và được phát ở tốc độ 15 hình/giây.

Và bạn có thể thấy rõ ràng những cái càng được vung ra hết cỡ,

So, a quick strike like that. And if we slow it down a bit,

vươn ra phía trước để giúp nó

this is the mantis shrimp -- the same species --

tóm được miếng tôm chết mà tôi ném cho.

recorded at 1,000 frames a second,

played back at 15 frames per second.

Giờ đến với loài tôm tít khác, tôm búa,

And you can see it's just a really spectacular extension of the limbs,

và những anh chàng này đang mở vỏ ốc để ăn.

exploding upward to actually just catch

Và anh chàng này tóm lấy con ốc rồi đánh một cú rõ mạnh vào vỏ ốc.

a dead piece of shrimp that I had offered it.

(Cười)

Now, the other type of mantis shrimp is the smasher stomatopod,

Tôi sẽ phát lại một lần nữa.

Nó lắc con ốc, giật mạnh con ốc bằng mũi, và đập nát.

and these guys open up snails for a living.

Và sau một vài cú đập, con ốc bị đập nát, và thế là đã có một bữa tối ngon lành.

And so this guy gets the snail all set up and gives it a good whack.

(Laughter)

Có thể thấy, cái chùy của tôm búa có thể đâm rất sâu vào con mồi,

So, I'll play it one more time.

He wiggles it in place, tugs it with his nose, and smash.

hoặc là đập nát con mồi bằng phần rìa.

Bây giờ tôi sẽ nói về cú tấn công kiểu đập nát con mồi này.

And a few smashes later, the snail is broken open, and he's got a good dinner.

Câu hỏi đầu tiên đặt ra là,

liệu cái càng này vung nhanh đến mức nào?

So, the smasher raptorial appendage can stab with a point at the end,

Có thể thấy nó chuyển động nhanh chí mạng như trên đoạn video.

Và ngay lập tức tôi nhận ra một vấn đề.

or it can smash with the heel.

And today I'll talk about the smashing type of strike.

Tất cả các hệ thống ghi hình tốc độ cao ở khoa sinh học

And so the first question that came to mind was,

của Berkeley không thể bắt kịp chuyển động này.

well, how fast does this limb move?

Và đơn giản là chúng tôi không ghi lại được chúng.

Because it's moving pretty darn fast on that video.

Và điều này khiến tôi trăn trở trong một thời gian khá lâu.

And I immediately came upon a problem.

Sau đó, một nhóm từ BCC đến khảo sát khoa sinh học,

Every single high-speed video system in the biology department

tìm kiếm tư liệu để nghiên cứu về những công nghệ áp dụng trong sinh học.

at Berkeley wasn't fast enough to catch this movement.

Thế là chúng tôi thỏa thuận với nhau.

We simply couldn't capture it on video.

"Nếu các anh thuê được thiết bị quay phim tốc độ cao

And so this had me stymied for quite a long period of time.

mà có thể bắt được những chuyển động này,

And then a BBC crew came cruising through the biology department,

tôi sẽ cho các anh quay phim khi đang thu thập dữ liệu"

looking for a story to do about new technologies in biology.

Có thể bạn không tin, nhưng họ đã đồng ý. (Cười)

Chúng tôi có thiết bị quay siêu việt này. Nó là công nghệ rất mới,

And so we struck up a deal.

chỉ mới xuất hiện một năm về trước thôi,

I said, "Well, if you guys rent the high-speed video system

cho phép thu hình ở tốc độ rất nhanh dưới ánh sáng yếu.

that could capture these movements,

you guys can film us collecting the data."

Ánh sáng là điều tối quan trọng khi ghi hình động vật

And believe it or not, they went for it. (Laughter)

So we got this incredible video system. It's very new technology --

nếu bạn không muốn thiêu chín chúng dưới ánh sáng quá mạnh.

(Cười) Và đây là hình một con tôm tít. Đây là mắt,

it just came out about a year ago --

that allows you to film at extremely high speeds in low light.

đây là phần càng phụ mà ta nói, còn đây là rìa nhọn.

Cái này sẽ quay và đập nát vỏ ốc.

And low light is a critical issue with filming animals,

because if it's too high, you fry them. (Laughter)

Con sên đang bị buộc vào que,

nên nó sẽ dễ dàng tung ra một cú giáng đòn hơn.

So this is a mantis shrimp. There are the eyes up here,

(Cười)

Tôi hy vọng ở đây không có nhà bảo vệ quyền của ốc sên nào cả.

and there's that raptorial appendage, and there's the heel.

(Cười)

And that thing's going to swing around and smash the snail.

Đây là đoạn phim được ghi ở tốc độ 5000 hình/giây,

And the snail's wired to a stick,

so he's a little bit easier to set up the shot. And -- yeah.

và tôi đang phát lại ở tốc độ 15 hình/giây nhanh hơn 333 lần.

(Laughter)

I hope there aren't any snail rights activists around here.

Và như bạn thấy, nó cũng nhanh kinh khủng

(Laughter)

ở tốc độ nhanh hơn 333 lần. Đó là cú đánh cực uy lực.

So this was filmed at 5,000 frames per second,

Toàn bộ phần càng bung ra. Cơ thể gập lại về phía sau ---

and I'm playing it back at 15. And so this is slowed down 333 times.

thật là ngoạn mục.

Và điều mà chúng tôi làm là nhìn vào những video này

And as you'll notice, it's still pretty gosh darn fast

và tính toán xem tốc độ của pha vung càng đó

slowed down 333 times. It's an incredibly powerful movement.

để trả lời cho câu hỏi lúc đầu.

The whole limb extends out. The body flexes backwards --

Và điều bất ngờ đầu tiên.

Cái mà chúng tôi tính toán đó là cái càng chuyển động

just a spectacular movement.

với một tốc độ tối đa vào khoảng 10m/giây

And so what we did is, we took a look at these videos,

và có thể lên đến 23m/giây.

and we measured how fast the limb was moving

Và nếu chuyển đổi ra dặm/giờ,

to get back to that original question.

thì nó là trên 45 dặm/giờ dưới nước. Và đây thật sự nhanh chí mạng.

And we were in for our first surprise.

So what we calculated was that the limbs were moving

Thực ra, chúng tôi cũng nhanh chóng đưa ra một quan điểm mới

at the peak speed ranging from 10 meters per second

về loạt hình ảnh chuyển động điển hình của sinh vật.

all the way up to 23 meters per second.

And for those of you who prefer miles per hour,

Và tôm tít chính thức sở hữu pha tấn công con mồi nhanh nhất

that's over 45 miles per hour in water. And this is really darn fast.

so với các sinh vật cùng loài. Chính là điều bất ngờ đầu tiên.

(Vỗ tay)

In fact, it's so fast we were able to add a new point

Nó rất tuyệt và bất ngờ.

on the extreme animal movement spectrum.

Có thể bạn sẽ đang băn khoăn là, làm sao chúng làm được như vậy?

And mantis shrimp are officially the fastest measured feeding strike

Và thực ra thì việc này đã được nghiên cứu vào những năm 1960

of any animal system. So our first surprise.

bởi một nhà sinh vật học nổi tiếng, Malcon Burrows.

Điều mà ông ta chỉ ra ở loài tôm này đó là

(Applause)

So that was really cool and very unexpected.

chúng dùng đến cái gọi là "kỹ thuật tóm" hay "kỹ thuật chạm".

So, you might be wondering, well, how do they do it?

Nó cơ bản gồm một bộ cơ to khỏe

And actually, this work was done in the 1960s

mà không dễ gì có thể teo đi được,

by a famous biologist named Malcolm Burrows.

và một cái chốt ngăn cản việc di chuyển của mọi thứ.

And what he showed in mantis shrimp is that they use

Khi cơ bắp co lại, thì chẳng có phản ứng gì.

what's called a "catch mechanism," or "click mechanism."

Và một khi cơ bắp hoàn toàn co lại, mọi thứ được giữ lại đây --

And what this basically consists of is a large muscle

cái chốt bay về phía trước, và cú đòn được tung ra như ta thấy.

that takes a good long time to contract,

Và nó đơn giản được gọi là một "hệ thống khuếch đại năng lượng"

and a latch that prevents anything from moving.

Cơ bắp phải mất thời gian để co lại

So the muscle contracts, and nothing happens.

và có rất ít thời gian để càng tung ra.

And once the muscle's contracted completely, everything's stored up --

Và tôi đã nghĩ rằng, chắc mọi thứ chỉ dừng đến đây thôi.

the latch flies upward, and you've got the movement.

Tôm chích tạo ra những cú săn mồi thần tốc là như vậy.

And that's basically what's called a "power amplification system."

Nhưng khi tôi đến thăm bảo tàng lịch sử tự nhiên quốc gia.

It takes a long time for the muscle to contract,

Và nếu như ai đã từng có cơ hội

and a very short time for the limb to fly out.

nhà kho của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia

And so I thought that this was sort of the end of the story.

là một trong những nơi lưu trữ mẫu vật tôm tít đồ sộ nhất thế giới. Và...

This was how mantis shrimps make these very fast strikes.

(Cười)

đây thực sự là vấn đề tôi quan tâm.

But then I took a trip to the National Museum of Natural History.

(Cười)

Và đây, cái mà tôi nhìn thấy, trên mỗi chiếc càng

And if any of you ever have a chance,

backstage of the National Museum of Natural History

của một con tôm búa hay tôm giáo,

is one of the world's best collections of preserved mantis shrimp. And what --

là cấu trúc cong yên ngựa tuyệt đẹp

ở ngay phía trên đỉnh càng. Và như ta thấy ngay đây.

(Laughter)

this is serious business for me.

(Laughter)

Nhìn nó giống cái yên ngựa.

So, this -- what I saw, on every single mantis shrimp limb,

Một cấu trúc đường cong tuyệt hảo.

Nó được bọc xung quanh bởi lớp màng. Và lớp màng đó

whether it's a spearer or a smasher,

is a beautiful saddle-shaped structure

cho tôi thấy được rằng, có lẽ đây là một kiểu cấu trúc cực kì linh hoạt.

right on the top surface of the limb. And you can see it right here.

Điều này thực sự làm tôi phải suy nghĩ khá nhiều.

It just looks like a saddle you'd put on a horse.

It's a very beautiful structure.

Sau khi phân tích và tính toán, cái mà chúng tôi có thể dám chắc

And it's surrounded by membranous areas. And those membranous areas

là loài tôm này có lò xo.

suggested to me that maybe this is some kind of dynamically flexible structure.

Phải có một hệ cơ quan chịu tải lò xo nào đó

And this really sort of had me scratching my head for a while.

mới giúp nó tạo ra được một lực mạnh như chúng ta đã thấy,

And then we did a series of calculations, and what we were able to show

cũng như vận tốc, và kết quả của hệ cơ quan đấy.

Và chúng tôi đã nghĩ, chắc hẳn là lò xo rồi

is that these mantis shrimp have to have a spring.

cái yên ngựa rất có thể chính là lò xo đó.

Chúng tôi sau đó có xem lại đoạn băng ghi hình tốc độ cao đó

There needs to be some kind of spring-loaded mechanism

và hình dung được cái yên co lại và căng ra như thế nào.

in order to generate the amount of force that we observe,

and the speed that we observe, and the output of the system.

Để tôi tua lại lần nữa.

So we thought, OK, this must be a spring --

Nếu nhìn kỹ vào màn hình --

the saddle could very well be a spring.

nhìn kỹ một chút, cái đường được tô màu vàng

And we went back to those high-speed videos again,

Cái yên được bôi màu vàng. Bạn sẽ thấy nó

and we could actually visualize the saddle compressing and extending.

đang giương hết cỡ ra để giáng một cú đánh.

Chúng tôi càng có cơ sở để nói rằng

And I'll just do that one more time.

cấu trúc hình yên ngựa thực sự co và duỗi,

And then if you take a look at the video --

it's a little bit hard to see -- it's outlined in yellow.

và chính xác là hoạt động như một cái lò xo.

The saddle is outlined in yellow. You can actually see it

Cấu trúc yên ngựa còn được gọi là "bề mặt cong parabol"

extending over the course of the strike, and actually hyperextending.

hay là "bề mặt chịu lực".

So, we've had very solid evidence showing

Khái niệm này rất quen thuộc trong kỹ thuật hay kiến trúc,

that that saddle-shaped structure actually compresses and extends,

vì đó nó chịu lực rất tốt.

and does, in fact, function as a spring.

Với đường cong theo hai hướng,

The saddle-shaped structure is also known as a "hyperbolic paraboloid surface,"

một đường hướng lên và đường còn lại ngược hướng xuống dưới,

bởi thế mà bất kỳ xung lực nào đều bị phân tán hết

or an "anticlastic surface."

trên cấu trúc bề mặt này.

And this is very well known to engineers and architects,

because it's a very strong surface in compression.

Bề mặt này phổ biến trong kỹ thuật, nhưng không mấy phổ biến trong sinh học.

It has curves in two directions,

Cái này cũng được ứng dụng trong việc chế tác nữ trang,

one curve upward and opposite transverse curve down the other,

so any kind of perturbation spreads the forces

bởi không phải tốn nhiều nguyên liệu vào chế tác

over the surface of this type of shape.

mà vẫn cực kỳ chắc chắn.

So it's very well known to engineers, not as well known to biologists.

Nếu như bạn định tạo nên một chế tác vàng mỏng thôi,

tốt nhất là nó phải chắc chắn.

It's also known to quite a few people who make jewelry,

Hiện nay ta cũng gặp bề mặt này trong kiến trúc. Một kiến trúc sư nổi tiếng hàng đầu

because it requires very little material

đã áp dụng rộng rãi cấu trúc này là Eduardo Catalano.

to build this type of surface, and it's very strong.

Và chúng ta thấy ở đây là mẫu mái nhà hình yên ngựa

So if you're going to build a thin gold structure,

mà ông ta thiết kế cao 87,5 feet.

it's very nice to have it in a shape that's strong.

Now, it's also known to architects. One of the most famous architects

Nó dày 2,5 inch và được đỡ ở hai đầu.

Một lý do mà ông ta thiết kế mái nhà kiểu này là bởi vì ---

is Eduardo Catalano, who popularized this structure.

And what's shown here is a saddle-shaped roof that he built

ông ta nhận ra một điều tuyệt vời khi có thể tạo nên một cấu trúc chắn chắn

that's 87 and a half feet spanwise.

mà lại tốn cực ít nguyên liệu và chỉ cần chống đỡ tại vài điểm thôi.

It's two and a half inches thick, and supported at two points.

Tất cả những cái này đều giống những cái mà áp dụng cho

And one of the reasons why he designed roofs this way is because it's --

lò xo hình yên ngựa của loài tôm này.

he found it fascinating that you could build such a strong structure

Trong thế giới sinh vật, điều quan trọng là không cần có

quá nhiều nguyên liệu mà vẫn cho ra được cấu trúc đó.

that's made of so few materials and can be supported by so few points.

Mối tương quan giữa sinh học và kiến trúc

And all of these are the same principles that apply

có thể thấy rõ. Và điều đáng chú ý là ---

to the saddle-shaped spring in stomatopods.

yên ngựa của tôm tít lại chính là lò xo

In biological systems it's important not to have a whole lot

parabol bậc hai đầu tiên được công bố.

of extra material requirements for building it.

Tên có vẻ dài dòng nhưng nghe cũng khá thú vị ấy nhỉ.

So, very interesting parallels between the biological

Câu hỏi tiếp theo và cuối cùng hiện giờ là

and the engineering worlds. And interestingly, this turns out --

một con tôm sẽ tạo ra bao nhiêu lực nếu nó muốn đập nát vỏ con ốc sên?

the stomatopod saddle turns out to be the first

Và tôi nghĩ đến một cái là máy cảm biến.

described biological hyperbolic paraboloid spring.

Máy cảm biến đo được xung lực, và đây

That's a bit long, but it is sort of interesting.

thực sự là bộ áp điện cảm biến có mảnh pha lê bên trong nó.

So the next and final question was, well, how much force

Và khi mảnh pha lê này co lại, tính điện thay đổi

does a mantis shrimp produce if they're able to break open snails?

và sẽ tỷ lệ với lượng lực mà nó tiếp nhận.

And so I wired up what's called a load cell.

Nhưng loài vật này có thể nói là cực kỳ hung hăng,

A load cell measures forces, and this is actually

và lúc nào cũng háu đói. Và điều đó buộc tôi phải

a piezoelectronic load cell that has a little crystal in it.

gắn con tôm giả này ở phía trước máy cảm biến,

And when this crystal is squeezed, the electrical properties change

và chúng nghiền nát luôn.

Đây chỉ là một đoạn video bình thường

and it -- which -- in proportion to the forces that go in.

So these animals are wonderfully aggressive,

ghi lại quá trình con vật này phá cái máy cảm biến.

and are really hungry all the time. And so all I had to do

Nhờ đó mà chúng tôi thu được cường độ của những lực này.

was actually put a little shrimp paste on the front of the load cell,

Và một lần nữa, thật quá bất ngờ.

and they'd smash away at it.

Với cái máy cảm biến 100 pound, tôi nghĩ

And so this is just a regular video of the animal

không con vật nào có thể tạo ra một lực hơn 100 pound với kích thước đó.

just smashing the heck out of this load cell.

Và thật khó tin, chúng lập tức vượt quá mức lực đó.

Trên đây là một vài số liệu cũ

And we were able to get some force measurements out.

mà tôi phải tìm ra sinh vật nhỏ bé nhất tại đây

And again, we were in for a surprise.

và có thể đo được mức lực hơn 100 pound

I purchased a 100-pound load cell, thinking,

no animal could produce more than 100 pounds at this size of an animal.

được tạo ra bởi một sinh vật lớn tầm này.

Và chỉ tuần trước, tôi có một máy cảm biến 300 pound hoạt động

And what do you know? They immediately overloaded the load cell.

So these are actually some old data

và ghi lại được mức lực mà những sinh vật sinh ra

where I had to find the smallest animals in the lab,

là trên 200 pound.

and we were able to measure forces of well over 100 pounds

Theo tôi đây có thể sẽ là một kỷ lục.

Tôi buộc đọc lại một số lý thuyết,

generated by an animal about this big.

và nghĩ rằng đây là con số lớn nhất mà một con vật có thể gây ra

And actually, just last week I got a 300-pound load cell

so với trọng lượng cơ thể. Và điều đó thật sự phi thường.

up and running, and I've clocked these animals generating

well over 200 pounds of force.

Quay ngược lại với vai trò của cái lò xo đó một lần nữa

And again, I think this will be a world record.

trong việc giữ và giải phóng nhiều năng lượng như vậy.

I have to do a little bit more background reading,

but I think this will be the largest amount of force produced

Nhưng vấn đề chưa kết thúc ở đây.

by an animal of a given -- per body mass. So, really incredible forces.

Cái mà tôi đang làm nghe có rất đơn giản, nhưng không phải vậy.

Với những thông số đo lực thu được

And again, that brings us back to the importance of that spring

và quan sát lực sinh ra trong cả quá trình

in storing up and releasing so much energy in this system.

Cụ thể ở đây, thời gian là trục hoành

But that was not the end of the story.

lực thể hiện ở trục tung. Và hiện có hai điểm cao nhất.

Now, things -- I'm making this sound very easy, this is actually a lot of work.

Điều này khiến tôi thấy lạ.

And I got all these force measurements,

and then I went and looked at the force output of the system.

Rõ ràng, điểm cao thứ nhất là khi cái càng đập vào vỏ cảm biến.

And this is just very simple -- time is on the X-axis

Nhưng cái điểm cao thứ hai, xảy ra chỉ nửa triệu giây sau đó

and the force is on the Y-axis. And you can see two peaks.

tôi không rõ là ở đâu ra.

And that was what really got me puzzled.

Có thể bạn nghĩ là có một cái điểm lực cao nhất vì lý do nào đó,

The first peak, obviously, is the limb hitting the load cell.

nhưng không phải là chỉ trong phần triệu giây.

Tôi tìm lại những cuốn băng tốc độ cao,

But there's a really large second peak half a millisecond later,

phát hiện ra một manh mối nho nhỏ có thể có ích lúc này.

Đây cũng chính là cái mà chúng tôi cùng nhận ra.

and I didn't know what that was.

So now, you'd expect a second peak for other reasons,

Rằng cái bộ phận xẻ thịt đó -- cái ngạnh,

sẽ quay và đập vào máy cảm biến lực.

but not half a millisecond later.

Again, going back to those high-speed videos,

Và giờ các bạn hãy chú ý vào khung hình này

there's a pretty good hint of what might be going on.

trên bề mặt của máy cảm biến, ngay khi cái càng bung ra xuyên qua nó.

Here's that same orientation that we saw earlier.

There's that raptorial appendage -- there's the heel,

Thực sự là nó nhanh như chớp, mong là các bạn nhìn thấy được.

and it's going to swing around and hit the load cell.

And what I'd like you to do in this shot is keep your eye on this,

(Khán giả: Wow)

Với một khung hình đấy, cái mà bạn thực sự nhìn thấy

on the surface of the load cell, as the limb comes flying through.

ở chỗ mũi tên vàng kia có bong bong sinh ra.

And I hope what you are able to see is actually a flash of light.

Đó chính là sủi bong bóng.

Sủi bong bóng là một hiện tượng thay đổi đột ngột của môi trường chất lỏng và khí

Audience: Wow.

xảy ra khi bạn tác động vào môi trường nước

Sheila Patek: And so if we just take that one frame, what you can actually see there

với tốc độ nhanh chậm khác nhau.

at the end of that yellow arrow is a vapor bubble.

Khi đó, những vùng nước yên, có áp lực nước thấp

And what that is, is cavitation.

sẽ từ từ tạo thành bong bóng khí.

And cavitation is an extremely potent fluid dynamic phenomenon

Và khi những bong bóng đó vỡ ra, sẽ tạo ra tiếng nổ, phát sáng và sinh ra nhiệt,

which occurs when you have areas of water

với tính tàn phá không hề nhỏ.

moving at extremely different speeds.

Đây là bên trong một con tôm tít. Đồng thời cũng là hiện tượng phổ biến

And when this happens, it can cause areas of very low pressure,

which results in the water literally vaporizing.

với các kiến trúc sư

And when that vapor bubble collapses, it emits sound, light and heat,

một khi nó phá hủy chân vịt của tàu.

Bấy lâu nay con người vẫn cố gắng thiết kế ra

and it's a very destructive process.

một cái chân vịt siêu tốc lực nhưng không tạo ra xoáy bong bóng khí

And so here it is in the stomatopod. And again, this is a situation

hay làm mòn kim loại và tạo ra các lỗ thủng

where engineers are very familiar with this phenomenon,

như trên bức hình kia.

Trong chất lỏng, lực này rất mạnh, và khi quan sát kỹ hơn,

because it destroys boat propellers.

People have been struggling for years to try and design

a very fast rotating boat propeller that doesn't cavitate

tôi sẽ chỉ cho bạn cách con tôm tít tiếp cận con ốc sên.

and literally wear away the metal and put holes in it,

just like these pictures show.

Với đoạn băng được quay ở tốc độ 20000 ảnh trên giây, và để có được nó,

So this is a potent force in fluid systems, and just to sort of take it one step further,

tôi phải trả rất nhiều cho Tim Green, quay phim của BCC,

bởi đây là điều cực kỳ khó thực hiện,

I'm going to show you the mantis shrimp approaching the snail.

nếu không có sự trợ giúp của quay phim chuyên nghiệp.

This is taken at 20,000 frames per second, and I have to give

Khi cái càng tiến lại gần, nhanh như một tia chớp

full credit to the BBC cameraman, Tim Green, for setting this shot up,

trên vỏ con ốc xuất hiện chuỗi những lỗ thủng.

because I could never have done this in a million years --

Bức hình này thật sự kỳ diệu,

one of the benefits of working with professional cameramen.

khi mà nó được quay chậm, rất chậm lại.

You can see it coming in, and an incredible flash of light,

Và ta lại thấy có điểm khác biệt ở đây,

and all this cavitation spreading over the surface of the snail.

chính là những bong bóng hình thành và vỡ ngay ra ngay khi có sự tiếp xúc.

So really, just an amazing image,

Thực ra ta cũng thấy có một vài lỗ thủng ở rìa của cái càng tôm.

slowed down extremely, to extremely slow speeds.

Và để làm sáng tỏ hai đỉnh lực này khó hiểu này,

And again, we can see it in slightly different form there,

có thể là do, cái lực mạnh đầu tiên

with the bubble forming and collapsing between those two surfaces.

là khi cái càng đập vào vỏ, còn lực thứ hai

thực chất là sự va đập của bong bóng khí.

In fact, you might have even seen some cavitation going up the edge of the limb.

Và những con vật này rất giỏi tận dụng

không chỉ lực và năng lượng dự trữ bởi cái lò xo chuyên biệt kia

So to solve this quandary of the two force peaks:

what I think was going on is: that first impact is actually

mà còn cả những năng lực rất lớn ở bên ngoài. Và chúng đã thực sự

the limb hitting the load cell, and the second impact is actually

tận dụng những lực để hỗ trợ việc phá lớp vỏ ốc.

the collapse of the cavitation bubble.

And these animals may very well be making use of

Có thể nói, chính cái lực kép mạnh mẽ này là đỉnh cao của loài vật này.

not only the force and the energy stored with that specialized spring,

but the extremes of the fluid dynamics. And they might actually be

Tôi thường được hỏi như thế này

liệu là có điều gì xảy ra với con tôm không?

making use of fluid dynamics as a second force for breaking the snail.

Rõ ràng là nếu như nó đang đập vỡ vỏ ốc

So, really fascinating double whammy, so to speak, from these animals.

thì cái càng tội nghiệp sẽ bị hư hại chút. Và thực sự là có.

Cái bộ phận nghiền nát của cái càng như trên hai bức hình này,

So, one question I often get after this talk --

và nó mòn luôn cái càng. Và, thực tế là

so I figured I'd answer it now -- is, well, what happens to the animal?

tôi đã từng thấy chúng lộ cả thịt ra.

Nhưng cái lợi của động vật chân khớp đó là

Because obviously, if it's breaking snails,

có thể tự rụng càng. Và 3 tháng một lần

the poor limb must be disintegrating. And indeed it does.

những con vật này rụng càng, để thay bằng một cái càng khác lành lặn hơn.

That's the smashing part of the heel on both these images,

and it gets worn away. In fact, I've seen them wear away

Cách giải quyết quá tuyệt vời cho ca này.

their heel all the way to the flesh.

But one of the convenient things about being an arthropod

Giờ thì tôi sẽ kết thúc câu chuyện kỳ cục này tại đây.

is that you have to molt. And every three months or so

these animals molt, and they build a new limb and it's no problem.

(Cười)

Tôi không biết liệu đây có phải là câu chuyện kỳ cục với các bạn không.

Very, very convenient solution to that particular problem.

(Cười)

Cái lò xo mang hình yên ngựa ấy

So, I'd like to end on sort of a wacky note.

được các nhà sinh vật học biết tời từ khá lâu,

(Laughter)

nhưng không phải là cái lo xo mà là một dấu hiệu bên ngoài.

Maybe this is all wacky to folks like you, I don't know.

Những chấm màu sặc sỡ ở đây

(Laughter)

ở chính giữa của cái "yên" của rất nhiều loài tôm chân miệng.

So, the saddles -- that saddle-shaped spring --

has actually been well known to biologists for a long time,

Việc tìm ra nguồn gốc tiến hóa của những dấu hiệu này,

not as a spring but as a visual signal.

ở mọi loài chính là từ cái lò xo, thật sự khá thụ vị.

And there's actually a spectacular colored dot

in the center of the saddles of many species of stomatopods.

Một điều lý giải cho điều này

xuất phát từ hiện tượng tự rụng càng.

Khi những con vật này đến giai đoạn rụng càng

And this is quite interesting, to find evolutionary origins

cơ thể chúng trở nên mềm nhũn và không còn khả năng tấn công.

of visual signals on what's really, in all species, their spring.

Chúng thật sự không tấn công được và rất dễ bị tổn thương.

Thật sự là như vậy.

And I think one explanation for this could be

going back to the molting phenomenon.

Và trong giai đoạn khi không thể săn mồi

So these animals go into a molting period where they're

unable to strike -- their bodies become very soft.

chúng trở nên bực tức và khó khăn

sẵn sàng tấn công mọi thứ xung quanh, bất kể đó là cái gì.

And they're literally unable to strike or they will self-destruct.

This is for real. And what they do is, up until that time period

Và khi chúng không thể tấn công cái gì được nữa, khi ấy

chúng ra dấu. Chúng quay quay cái càng.

when they can't strike, they become really obnoxious and awful,

Đây là một trong những cách mà động vật thường ngụy tạo.

and they strike everything in sight; it doesn't matter who or what.

Điều này chứng tỏ một điều rằng

những con vật này ngụy tạo việc đó mặc dù chúng không thể tấn công ai.

And the second they get into that time point when they can't strike any more,

Điều khiến tôi tò mò về những cái chấm màu

they just signal. They wave their legs around.

ở chính giữa cái "yên" đó chính là dấu hiệu chỉ ra

And it's one of the classic examples in animal behavior of bluffing.

cái khả năng tấn công, lực tấn công,

It's a well-established fact of these animals

và thời gian nào chúng rụng càng.

that they actually bluff. They can't actually strike, but they pretend to.

Đây là một sự thật kỳ thú về cấu trúc của loài vật này

And so I'm very curious about whether those colored dots

in the center of the saddles are conveying some kind of information

ngay chính trong thời kỳ sinh trưởng của nó.

about their ability to strike, or their strike force,

Kết luận lại tôi muốn xác nhận lại cho hai người cộng tác của mình

and something about the time period in the molting cycle.

trong nghiên cứu này, là Wyatt Korff và Roy Caldwell.

So sort of an interesting strange fact to find a visual structure

Tôi thực sự biết ơn Học viện Khoa học tổng hợp Miller,

right in the middle of their spring.

đã cho tôi học bổng trong ba năm để có thể chuyên tâm nghiên cứu khoa học.

So to conclude, I mostly want to acknowledge my two collaborators,

Tôi thực sự trân trọng.

Xin cảm ơn.

Wyatt Korff and Roy Caldwell, who worked closely with me on this.

(Vỗ tay)

And also the Miller Institute for Basic Research in Science,

which gave me three years of funding to just do science all the time,

and for that I'm very grateful. Thank you very much.

(Applause)