Роберт Фул: Учим се от опашката на гекон

Разрешете ми да споделя с вас едно оригинално откритие. Искам да ви го разкажа така, както се случи. Не по начина, по който го презентирам на научна среща, или по начина, по който ще го прочетете в научен труд. Това е история отвъд "биомеметика", история за нещо, което аз наричам "биомутуализъм". Дефинирам това, като връзка между биология и друга дисциплина, където всяка дисциплина реципрочно развива другата, но където колективните открития, са отвъд всяка дисциплина по отделно. Сега, говорейки за "биомиметика", овладявайките чрез технологии, все повече от характеристиките на природата тя-природата- се превръща в много по необходим учител. Инженерството може да бъде вдъхновявано от биологията, като се използват принципите и аналогиите ѝ, когато те са предимство. Но целта е да се синхронизира това с най-доброто човешко инженерство, с цел да се направи нещо наистина по-добро от природата.

Бидейки биолог, аз бях много любопитен относно това. Това са пръстите на гекон. Чудихме се как ги използват тези странни пръсти, за да изкачват стените толкова бързо. Открихме го. Оказа се, че на пръстите имат структура подобна на листо, с милиони малки косъмчета, които наподобяват килим. И всяко едно от тези косъмчета, има безкрайно много други края, между 100 и 1000 разделяния, които са с нано-размер. Всеки гекон има 2 милиарда от тези косъмчета с нано размери. Те не се залепват чрез Велкро или вакуум или лепило. Те всъщност залепват чрез интермолекулярни сили, "van der Waals" сили. Наистина съм щастлив да докладвам днес пред вас, че първото синтетично самопочистващо се, сухо лепило беше направено. От най-елементарният пример в природата, моят инженерен партньор, Рон Феаринг, от Бъркли, направи първата синтетична версия. И същото е направил другият ми сътрудник Марк Куткоски, в Станфорд. Той направи много по големи косми от тези на гекона, обаче използва същите генерални принципи.

И това тук е първият тест. (Смях) Това е Келар Аутъмн, моя бивш студент - докторантска степен, сега професор в Люис и Кларк, буквално жертвайки първородното си дете заради този тест. (Смях)

Всъщност, се случи това.

Мъж: Това е първия път, когато някой се е катерил с него.

Разказвач: Лин Верински - професионален катерач, която изглеждаше препълнена със самочувствие.

Лин Верински: Честно, ще бъде напълно безопасно. Ще е напълно безопасно.

Мъж: Защо мислиш така?

Лин Верински: Заради застраховката ми.

Разказвач: С матрак отдолу и вързана към осигурително въже, Лин започна своето 18 метрово изкачване. Лин успя да се изкачи до върха съчетавайки перфектно Холивуд и наука.

Мъж: Ти си първият човек, който официално подражава на гекон.

Лин Верински: Ха! Уау. И само каква привилегия беше това.

Робърт Фул: Това е ,което тя принципно прави на груби повърхности. В случая обаче, използва тези върху гладка повърхност, за да се изкачи и да издърпа нагоре себе си. Ще можете да изпробвате това на рецепцията, и да погледнете гекон-вдъхновеният материал. Проблема, когато роботите правят това е, че не могат да се отлепят, от материала. И ето го решението на гекона. Те всъщност отлепват пръстите си от повърхността, с голяма скорост, докато тичат нагоре по стената.

Много съм развълнуван да ви покажа днес, най-новата версия на робот, Лепкабот, който използва ново поколение сухо лепило. Ето това е робота. И ето това е, което може да прави. И ако погледнете, ще видите, че използва отлепването на пръстите точно както го прави и гекона. Ако може да покажем малко от видеото, ще видите как се изкачва по стена. (Аплодисменти) Ето го. Сега вече може да ходи на различни повърхности заради новото лепило, което екипа на Станфорд успя да разработи, създавайки този невероятен робот. (Аплодисменти)

О да. Едно нещо, което исках да отбележа е, погледнете Лепкабот. Вижда се нещо на него. То не е само за да изглежда като гекон. Има опашка. И точно, когато си мислиш, че си открил природата, подобни неща се случват. Инженерите ни казаха, че ако изкачващите се роботи, нямат опашка падат от стената. Това което направиха, беше да ни попитат важен въпрос. Те казаха, "Е, изглежда почти като опашка." Въпреки, че сложихме пасивно парче. "Използват ли животните опашките си когато се изкачват по стени?" Това, което правеха беше да върнат жеста, давайки ни хипотеза, която да тестваме, в биологията, за която ние не бихме се сетили.

Така всъщност ние се паникьосахме, бидейки билозите, трябваше да знаем това досега. Казахме си, "Е, каква работа вършат опашките?" Например знаем, че опашките съхраняват мазнини. Знаем, че можеш да се захващаш за предмети с тях. И може би най-известен е факта, че предлагат статичен баланс. (Смях) Също така може да действа за контратежест. Наблюдавайте това кенгуру. Виждате ли тази опашка? Това е невероятно! Марк Раибер построи "Униру" подскачащ робот. Който беше нестабилен без опашка. Повечето опашки, лимитират маневреноста. Като този човек в костюм на динозавър. (Смях) Моите колеги всъщност, изпробваха това ограничение, като увеличават инерционния момент на студент, тоест имаха опашка, пускайки ги да тичат през поле с препятствия, откриха спад в постижението. Както всеки би предположил. (Смях) Обаче това беше пасивна опашка. А съществува и активна опашка.

И когато се върнах да проучвам това, осъзнах, че това един от великите TED моменти в миналото, с Натан, говорихме за активни опашки.

Видео: Мирволд мисли, че пляскайки с опашката, динозаврите били склонни на любов, не война.

Робърт Фул: Той говореше за опашката, като средство за комуникация. Също така може да бъде използвана при защита. Доста мощно. Върнахме се обратно и разгледахме отново животното. Пуснахме го по една повърхност. Но това, което направихме този път беше да сложим хлъзгав участък който виждате в жълто тук. И гледайте в дясно, какво прави животното с опашката си докато се подхлъзва. Това е забавено 10 пъти. Ето това е нормална скорост. Гледайте го сега как се подхлъзва, и вижте какво прави с опашката си. Има активна опашка, която функционира като пети крак. И допринася за стабилността. Ако го принудите да се подхлъзне по-сериозно, това е което открихме. Това е невероятно. Инженерите имаха наистина добра идея.

И тогава разбира се, се зачудихме, добре, имат активна опашка, но нека ги заснемем. Изкачват се по стена или дърво. Стигат върха и нека предположим, че има листа там. Какво би станало ако се качат от долната страна на това листо, и излезе вятър или го разклатим? Направихме експеримента, който виждате тук. (Аплодисменти) Това е, което открихме, Това е в реално време. Не можете да видите нищо. Но ето това е на забавен кадър.

Това което открихме беше, най-бързото въздушно извъртане в света. За тези от вас, които си спомнят физиката, това е нула градусова инерция при завъртане. Точно като котка. Знаете, котките падат. Това правят котките. Извъртат си телата. Но геконите го правят по добре. И го правят с опашката си. Правят го с тази активна опака, която размахват напосоки. След което винаги кацат в позата на супермен - скайдайвър. Добре, започнахме да се чудим, ако сме прави, би трябвало да тестваме това във физически модел, като робот.

Специално за TED създахоме робот, ето там, прототип, с опашка. Ще изпорбваме първото извъртане във въздуха чрез опашка, изпълнено от робот. Ако може да пуснем светлините. Добре, ето го. Покажете видеото. Ето го. И работи по същия начин, както работи при животното. Всичко, от което имате нужда е замах с опашката за да изправите себе си. (Аплодисменти)

Разбира се, бяхме леко изплашени, защото животното няма приспособление за плъзгане, помислихме си, "Добре, ще го поставиме във вертикален аеродинамичен тунел. Ще пуснем въздух от долу, ще му дадем цел на кацане - дънер на дърво, точно зад плексиглас кутията, след което ще видим какво ще направи. (Смях) Така и направихме. И ето какво се случи. Вятъра идва отдолу. Това е 10 пъти по-бавно. Плъзга се в равновесие. Прецизно контролирано. Това е невероятно. Но всъщност е много красиво, когато го заснемеш. И става по-добро дори и от това, то просто маневрира във въздуха. Начина, по който го прави е да вземе опашката си и да я размаха на едната посока, за да завие на ляво, и на другата за да завие на дясно. По този начин може да маневрира. После трябваше да заснемем това няколко пъти,за да повярваме Също така прави и това. Гледайте сега. Движи си опашката нагоре-надолу като делфин. Буквално плува във въздуха. Обаче наблюдавайте предните му крачета. Можете ли да видите какво правят те? Какво означава това за произхода на летенето? Може би се е развило като способност, за слизане от дърветата, опитвайки се да контролира плъзгането. Очаквайте след малко. (Смях)

След това се зачудихме, "Могат ли всъщност да маневрират с това?" Ето я целта на кацане. Могат ли да се насочат към нея с тези способности? Ето го тук в аеродинамичният тунел. И със сигурност изглежда, че могат. Тук можете да го видите по-добре от горе. Гледайте животното. Определено се движи към целта на кацане. Гледайте замаха на опашката, докато го прави. Вижте това. Невероятно е.

Сега, бяхме наистина объркани. Защото нямаше никакви доказателства за летене. Казахме си, "Господи, трябва да отидем на полето, и да видим дали наистина го прави." Напълно противоположно на това, което бихте видели в научен филм. Чудехме се, "Наистина ли летят в природата?" Така че, отидохме в горите на Сингапур и югоизточна Азия. Следващото видео, което ще видите, ще бъде показано за първи път.

Това е същинското видео, без нагласяне, истинско изследователско видео, на животно, което се плъзга във въздуха надолу -- има червена линия на траекторията. Погледнете в края, за да видите животното. Но тогава, когато се приближава по-близко до дървото, погледнете приближението. И вижте дали може да го видите да каца. Ето го, как пада. Има гекон на края на тази линия на траекторията. Виждате ли го там? Там? Гледайте го как пада. Гледайте ето там горе и можете да видите кацането. Видяхте ли го как каца? Всъщност използва и опашката си. Както видяхме в лабораторията.

Сега можем да продължим този мутуализъм съветвайки инжинерите да направят активна опашка. И ето я първата активна опашка, в робота, направена от Бостън Динамикс. За да завърша, мисля, че трябва да строим биомутуализми, както показах, които ще увеличат фундаменталните открития и тяхната употреба. За да постигнем това, трябва да преразгледаме образователната система основно да балансираме в дълбочина, комуникацията между предметите. И специално да тренираме хората как да допълват едни и печелят от други дисциплини. Разбира се имаме нужда от организмите и средата за да го направим. Това е, без значение дали се интересувате от сигурност, търсене и спасяване или здраве, трябва да опазваме моделите дадени ни от природата, иначе тези тайни ще бъдат загубени завинаги. А от това, което чух от новият ни президент, съм много оптимистично настроен. Благодаря ви. (Аплодисменти)