רוברט פול: מה למדנו מזנב השממית

ברצוני לשתף אתכם היום בתגלית מקורית. אספר לכם עליה בדרך בה היא באמת התרחשה, ולא בדרך בה אני מציג אותה במפגש מדעי, ולא בדרך בה תקראו עליה במאמר מדעי. זהו סיפור על ההתקדמות מביומימטיקה למה שאני מכנה ביו-הדדיות. אני מגדיר את המונח כקשר בין ביולוגיה ותחום נוסף, כאשר כל תחום מקדם את חברו באופן הדדי, והתגליות המשותפות הן מעבר לכל תחום נפרד. במונחים של ביומימטיקה, ככל שהטכנולוגיות האנושיות רוכשות יותר תכונות של הטבע, הטבע נעשה מורה הרבה יותר שימושי. ההנדסה יכולה לקבל השראה מהביולוגיה ולהשתמש בעקרונות ובאנלוגיות של הביולוגיה שהיא יכולה להפיק מהן תועלת. לאחר מכן, היא משלבת אותם עם מיטב הנדסת האנוש, כדי לבנות בסופו של דברים שהם טובים יותר מהטבע.

מאחר שאני ביולוג, התעוררה בי סקרנות רבה לגבי זה. אלו הן בהונות של שממיות. תהינו איך הן משתמשות בבהונות המוזרים האלה כדי לטפס על קירות במהירות כה רבה. וגילינו זאת. גילינו שיש להן מבנים דמויי עלה על הבהונות שלהן, עם מיליוני שערות זעירות שנראות כמו שטיח. וכל אחת מהשערות סובלת ממקרה חמור של קצוות מפוצלים - בין 100 ל-1000 קצוות מפוצלים בגודל נאנו. לכל שממית יש 2 מיליארד קצוות מפוצלים בגודל נאנו. הן לא נצמדות עם סקוטש או יניקה או דבק. הן נצמדות אך ורק ע"י כוחות בין-מולקולריים, כוחות ון דר ואלס. ואני שמח מאוד לדווח לכם היום שייצרנו את הדבק היבש הסינטטי הראשון שמתנקה מעצמו. מהגירסה הפשוטה ביותר בטבע - ענף אחד, שותפי המהנדס, רון פירינג, מברקלי, בנה את הגירסה הסינטטית הראשונה. וכך גם שותפי הנפלא מארק קטקוסקי מסטנפורד. הוא בנה שערות הרבה יותר גדולות מאלו של השממית, אבל השתמש באותם עקרונות כלליים.

זהו הניסוי הראשון שלהן. [צחוק] זהו קלאר אוטום, דוקטורנט שלי לשעבר, פרופסור בלואיס וקלארק כיום, שנידב את ביתו הבכורה עבור הניסוי הזה. [צחוק]

לא מזמן, ארוע זה התרחש.

בחור: זוהי הפעם הראשונה בה מישהו טיפס בעזרת זה.

קריין: לין ורינסקי, מטפסת מקצועית, נראית מלאה בביטחון.

לין ורינסקי: בכנות, זה יהיה לגמרי בטוח. זה יהיה לגמרי בטוח.

בחור: איך את יודעת?

לין ורינסקי: יש לנו ביטוח חבות.

קריין: עם מזרון מתחתיה וחבל ביטחון, לין התחילה בטיפוס של 20 מטר. לין עלתה עד למעלה בשילוב מושלם של הוליווד ומדע.

איש: את האדם הראשון שחיקה שממית באופן רשמי.

לין ורינסקי: הא! וואו. איזו זכות זאת היתה.

רוברט פול: זה מה שהיא עשתה על משטחים מחוספסים. על משטחים חלקים היא השתמשה באלה, שניים כאלה, כדי לטפס ולמשוך את עצמה למעלה. אתם יכולים לנסות את זה בלובי, ולבחון את החומר שנוצר בהשראת השממית. הבעיה עם רובוטים היא שהם לא יודעים לשחרר את עצמם עם החומר הזה. זהו הפתרון של השממיות. הן מקלפות את הבהונות שלהן מהמשטח בקצבים גבוהים, כאשר הן רצות במעלה הקיר.

אני מאוד נרגש להציג בפניכם היום את הגירסה החדשה ביותר של רובוט, סטיקיבוט, שמשתמש בדבק יבש היררכי חדש. זהו הרובוט. וזה מה שהוא עושה. תוכלו לראות שהוא משתמש בקילוף הבהונות בדיוק כמו השממית. בסרט תוכלו לראות אותו מטפס על הקיר. [מחיאות כפיים] הנה הוא. עכשיו הוא יכול ללכת על משטחים נוספים, בזכות הדבק החדש שקבוצת סטאנפורד הצליחה לייצר, בזמן התכנון של הרובוט הנפלא הזה. [מחיאות כפיים]

ברצוני לציין דבר אחד. הביטו בסטיקיבוט. יש לו תוספת שלא מיועדת לכך שהוא יראה כמו שממית. יש לו זנב. וברגע שאתם חושבים שפיענחתם את הטבע, קורה דבר כזה. המהנדסים אמרו לנו, שהרובוטים המטפסים - אם אין להם זנב, הם נופלים מהקיר. אז הם שאלו אותנו שאלה חשובה. הם אמרו, "זה נראה די דומה לזנב, למרות ששמנו שם מוט פאסיבי. האם החיות משתמשות בזנב שלהן כשהן מטפסות על קירות?" הם החזירו לנו טובה ונתנו לנו השערה לבדיקה בביולוגיה, שלא היינו חושבים עליה.

וכמובן, במציאות, היינו בפאניקה. כי היינו הביולוגים והיינו אמורים לדעת את התשובה. שאלנו, "מה זנבות עושים?" אנחנו יודעים שהזנבות מאחסנים שומן, לדוגמא. אנחנו יודעים שאפשר להיתפס בדברים בעזרתם. והדבר הידוע ביותר הוא כנראה שהם מספקים שיווי משקל סטאטי. [צחוק] הם יכולים גם לשמש כמשקל נגדי. הביטו בקנגרו. רואים את הזנב הזה? זה לא יאומן! מארק רייברט בנה אונירו - רובוט מקפץ. ובלי זנב הוא לא היה יציב. בדרך כלל זנבות מגבילים את כושר התמרון. כמו האיש הזה בתוך חליפת הדינוזאור. [צחוק] חברי בדקו את המגבלה הזאת, הם הגדילו את מומנט ההתמדה של סטונדטים, שמו להם זנב, הריצו אותם דרך מסלול מכשולים, וגילו שהביצועים שלהם היו מופחתים, כמו שהייתם יכולים לצפות מראש. [צחוק] אבל, כמובן, זהו זנב פאסיבי. יש גם זנבות אקטיביים.

וכשחזרתי למחקר של הנושא, הבנתי שבאחד הרגעים הגדולים של TED בעבר, שהוצג ע"י נתן, דיברנו על זנב אקטיבי.

וידיאו: מירוולד חושב שדינוזאורים הצליפו בזנבם מתוך אהבה ולא מתוך מלחמה.

רוברט פול: הוא דיבר על הזנב כעל שוט למטרות תקשורת. אפשר גם להשתמש בו למטרות הגנה. חזק ביותר. אז חזרנו אחורה והתבוננו בחיה. והרצנו אותה במעלה משטח. אבל הפעם שמנו את הטלאי המחליק שאתם רואים שם בצהוב. בצד ימין אתם יכולים לראות מה החיה עושה עם הזנב שלה כשהיא מחליקה. זה מוצג בהילוך איטי של פי 10. וזה במהירות רגילה. היא מחליקה עכשיו. תראו מה היא עושה עם הזנב. יש לה זנב אקטיבי שמשמש כרגל חמישית, והוא עוזר לה להתייצב. ואם גורמים לה להחליק מרחק רב, זה מה שגילינו. זה בלתי יאומן. למהנדסים היה רעיון נפלא.

ואז כמובן תהינו, אוקי, יש להן זנב פעיל, אבל בואו נדמיין אותן. הן מטפסות על קיר, או על עץ. הן מגיעות לצמרת, ונניח שיש שם כמה עלים. מה קורה אם הן מטפסות אל מתחת לעלה הזה, ויש רוח, או שאנחנו מנענעים אותו? ביצענו את הניסוי הזה, ואתם יכולים לראות אותו. [מחיאות כפיים] וזה מה שגילינו. זה בזמן אמת. אי אפשר לראות שום דבר. זה בהילוך איטי.

גילינו את התגובה המהירה ביותר בעולם של התיישרות אווירית. אם אתם זוכרים פיזיקה - זוהי תגובה של תיקון תנע-זוויתי-אפס. אבל היא כמו חתול. כשחתולים נופלים - הם מפתלים את הגוף שלהם. אבל השממיות עושות זאת טוב יותר. והן עושות זאת בעזרת הזנב. הן נעזרות בזנב האקטיבי שלהן כדי להתהפך. הן תמיד נוחתות בתנוחה הזאת של סופרמן בצניחה חופשית. אוקי. עכשיו תהינו, אם אנחנו צודקים, נוכל לנסות זאת במודל פיזיקלי - ברובוט.

אז בנינו רובוט עבור TED, אב-הטיפוס נמצא שם, עם הזנב. ואנחנו עומדים לנסות את תגובת ההתיישרות האווירית הראשונה של זנב, עם רובוט. אפשר להאיר עליו בבקשה. אוקי. הנה הוא נוחת. הציגו את הסרט. הנה הוא. זה עובד בדיוק כמו אצל החיה. צריך רק להניף את הזנב כדי להתיישר. [מחיאות כפיים]

באופן טבעי, חששנו עכשיו, מכיוון שלחיה אין הסתגלות לדאיה. אז חשבנו, "זה בסדר. נשים אותה במנהרת רוח אנכית. האוויר ינשוב כלפי מעלה, ניתן לה מטרה לנחות עליה, גזע של עץ, מחוץ לקופסת הפלקסיגלאס, ונבדוק מה היא תעשה." [צחוק] עשינו זאת. וזה מה שהיא עשתה. הרוח נושבת מלמטה. זה בהילוך איטי של פי 10. היא מבצעת דאייה בשיווי משקל. בשליטה גבוהה. זה לא יאמן. אבל זה מאוד יפה, כשמצלמים את זה. ויותר מכך, תוך כדי גלישה היא מתמרנת באוויר. היא עושה זאת בעזרת הזנב. היא מניעה אותו לכיוון אחד כדי לסטות שמאלה ולכיוון השני כדי לסטות ימינה. אנו יכולים לתמרן בדרך הזאת. ואז - היינו צריכים לצלם זאת כמה פעמים כדי להאמין - היא עושה גם את זה. הביטו. היא מניעה את הזנב למעלה ולמטה כמו דולפין. היא ממש יכולה לשחות באוויר. אבל הביטו ברגליים הקדמיות שלה. אתם יכולים לראות מה הן עושות? מה משמעות הדבר לגבי מקור התעופה תוך תנועות כנפיים? אולי היא התפתחה מהירידה מהעצים, ומהנסיונות לשלוט בדאייה. השארו עימנו. [צחוק]

ואז תהינו, "האם הן באמת יכולות לתמרן עם זה?" זוהי מטרת הנחיתה. האם הן יוכלו לנווט לשם עם היכולות האלה? הנה אחת במנהרת הרוח. נראה שהיא בהחלט יכולה. אפשר לראות יותר טוב במבט מלמטה. הביטו בחיה. היא בהחלט מתקדמת לכיוון מטרת הנחיתה. הביטו בהצלפות הזנב שלה. זה לא יאומן.

עכשיו היינו לגמרי מבולבלים. מכיוון שאין דיווחים על דאיית שממיות. אז אמרנו "אוי אלוהים. עכשיו נצטרך לצאת לשטח ולבדוק אם היא באמת עושה את זה." כמובן, ההפך הגמור ממה שאתם רואים בסרטי טבע. תהינו, "האם הן דואות בטבע?" יצאנו ליערות של סינגפור ודרום מזרח אסיה. בסרט הבא תראו את הפעם הראשונה בה ראינו זאת.

זהו הסרט המקורי. הוא לא מבויים. זהו סרט מחקר אמיתי של חיה הדואה כלפי מטה - המסלול מסומן בקו אדום. התבוננו בקצהו כדי לראות את החיה. כשהיא מתקרבת אל העץ, הביטו בצילום התקריב ונסו לראות אותה נוחתת. הנה היא יורדת. יש שם שממית בקצה של קו המסלול. אתם רואים אותה? שם? תראו אותה יורדת. עכשיו תסתכלו למעלה ותראו את הנחיתה. ראיתם אותה מגיעה? גם כאן היא משתמשת בזנב. בדיוק כמו שראינו במעבדה.

ועכשיו אנו יכולים להמשיך בהדדיות ולהציע להם לייצר זנב אקטיבי. וזהו הזנב האקטיבי הראשון ברובוט שיוצר ע"י בוסטון דיינמיקס. ולסיכום, אני חושב שעלינו ליצור מערכות ביו-הדדיות, בדומה לזו שהצגתי, שהיישום שלהן יגביר את קצב התגליות הבסיסיות. אבל, כדי לעשות זאת, עלינו לבצע שינוי גדול בתכנון החינוך, לאזן בין עומק ובין תקשורת בין תחומית. עלינו לאמן אנשים לתרום לתחומים אחרים ולהפיק מתחומים אחרים תועלת. וכמובן, אנו זקוקים לבעלי החיים ולסביבה כדי לעשות זאת. כלומר, בין אם אתם מתעניינים בביטחון, בחילוץ והצלה, או בבריאות, עלינו לשמר את התכנונים של הטבע, אחרת הסודות האלה יעלמו לעולמי עולמים. ומהדברים ששמעתי מהנשיא החדש שלנו, אני מאוד אופטימי. תודה. [מחיאות כפיים]