Robert Full: Imparando dalla coda del geco

Lasciate che condivida oggi qui con voi un'originale scoperta. Ma voglio raccontarvela nel modo in cui è avvenuta veramente. Non come la presento alle conferenze scientifiche, o come la leggereste in una rivista scientifica. E' una storia che va oltre la biomimetica, che sfocia in qualcosa che chiamo biomutualismo. Lo definisco un'associazione tra la biologia e un'altra disciplina, in cui ogni disciplina fa progredire reciprocamente le altre, ma in cui i risultati collettivi che emergono vanno oltre ogni singolo campo. Dunque, in termini di biomimetica, dal momento che le tecnologie umane si avvicinano sempre di più alle caratteristiche della natura, la natura diventa una fonte semre più utile da cui apprendere. L'ingegneria può ispirarsi alla biologia attraverso i suoi principi e le sue analogie quando sono vantaggiosi, integrando poi il tutto con la miglior ingegneria umana, al fine di produrre qualcosa che sia migliore di ciò che crea la natura.

Ora, essendo un biologo, ero molto incuriosito da tutto questo. Queste sono zampe di geco. E ci chiedevamo come usassero questi arti bizzarri per arrampicarsi sui muri così velocemente. Lo abbiamo scoperto. E ciò che abbiamo trovato è che le loro zampe hanno una struttura a foglia, con milioni di piccoli peli che sembrano un tappeto. Ed ognuno di questi peli ha le peggiori doppie punte che si possano immaginare, da 100 a 1000 doppie punte, misurabili in nanometri. E ogni esemplare ha 2 miliardi di queste doppie punte in nanoscala. Non si aggrappano con il velcro, a ventosa o con un adesivo, ma si aggrappano solamente con le forze intermolecolari, le forze di van der Waals. E sono molto lieto di annunciarvi che oggi è stato creato il primo adesivo sintetico, autopulente e secco. Partendo dalla versione più semplice in natura, un ramo, il mio collaboratore, l'ingegnere Ron Fearing, dell'università di Berkley, ha creato la prima versione sintetica. E così ha fatto l'altro mio illustre collaboratore, Mark Cutkosky, dell'università di Standford. Lui ha creato dei peli molto più grandi di quelli del geco, usando comunque gli stessi principi generali.

Ed ecco qui il suo primo test. (Risate) Quello è Kellar Autumn, il mio ex allievo dottorando, ora professore alla Lewis and Clark, che sacrifica il suo figlio primogentio per questo test. (Risate)

Più recentemente, è successo questo.

Ragazzo: Questa è la prima volta che qualcuno lo usa per arrampicarsi.

Narratore: Lynn Verinsky, un'arrampicatrice professionista, sembra essere piena di fiducia.

Lynn Verinsky: Sinceramente, sarà perfettamente sicuro. Sarà perfettamente sicuro.

Ragazzo: Come fai ad esserne così sicura?

Lynn Verinsky: Grazie all'assicurazione sulla vita.

Narratore: Con un materasso in fondo e legata ad una corda di sicurezza, Lynn inizia la sua arrampicata di 20 metri. Lynn è riuscita ad arrivare in cima unendo perfettamente una scena hollywoodiana e un traguardo scientifico.

Ragazzo: Quindi sei il primo essere umano che ha ufficialmente emulato un geco.

Lynn Verinsky: Si! Wow. E che previlegio è stato.

Robert Full: Questo è stato ciò che ha fatto su superfici ruvide. Ma su superfici lisce ha usato questi, ne ha usati due, per arrampicarsi e tirarsi su. E potete provarli nell'atrio, oltre a dare un'occhiata al resto del materiale ispirato al geco. Ora, il problema che sorge con i robot che si arrampicano, è che una volta aggrappati, non riescono a staccarsi a causa dell'adesivo. Questa è la soluzione del geco. Solleva le dita delle zampe dalla superficie, molto velocemente, mano mano che si arrampica sul muro.

Bene, sono molto entusiasta di mostrarvi oggi la nuova versione del robot, Stickybot, che usa un nuovo adesivo secco gerarchico. Questo è il robot in questione. Ed ecco cosa è in grado di fare. E se fate attenzione, potete vedere che solleva le dita delle zampe, proprio come fa il geco. Se possiamo mostrare una parte del video, potrete vederlo mentre si arrampica sul muro. (Applausi) Eccolo qua. E adesso è in grado di arrampicarsi su varie superfici grazie al nuovo adesivo che il gruppo della Standford ha realizzato nel progettare questo incredibile robot. (Applausi)

Ah. Una cosa che vi volevo far notare, guardate Stickybot. Vedete qualcosa di particolare. Non solo assomiglia ad un geco, ma ha anche una coda. Proprio quando si pensa di aver compreso a pieno la natura, succede questo. Gli ingegneri ci hanno detto che se questi robot arrampicatori non avessero una coda, cadrebbero dal muro. Quindi ci hanno posto un importante quesito. Ci hanno detto: "Beh, più o meno assomiglia a una coda." Anche se abbiamo installato una barra passiva. "Ma gli animali usano la loro coda mentre si arrampicano sui muri?" Ciò che hanno fatto è stato ricambiare il favore, dandoci un' ipotesi da dimostrare, in campo bologico, a cui non avremmo mai pensato.

Quindi, ovviamente, siamo andati nel panico, essendo biologi avremmo dovuto già saperlo. Ci chiedemmo, "Beh, che ruolo hanno le code?" Dunque sappiamo che accumulano il grasso, per esempio. Sappiamo che possono essere usate dall'animale per aggrapparsi a vari oggetti. E forse la loro funzione più conosciuta, è garantire l'equilibrio statico. (Risate) Può anche fungere da contrappeso. Guardate questo canguro. Vedete la coda? E' incredibile! Marco Raibert ha costruito "Uniroo" un robot in grado di saltare. Ed era instabile senza la sua coda. Dunque la maggior parte delle code limita la manovrabilità. Come succede a questo essere umano dentro un costume da dinosauro. (Risate) I miei colleghi sono andati realmente a testare questa limitazione, incrementando il momento di inerzia di uno studente, a cui avevano messo una coda, facendolo correre lungo un percorso ad ostacoli, riscontrando un calo di prestazioni fisiche. Come era stato previsto. (Risate) Ma ovviamente, questa era una coda passiva. E si possono avere anche code attive.

E quando sono tornato a fare ricerca su questo, ho realizzato che uno dei grandi momenti per TED nel passato, da Nathan in poi, abbiamo parlato di una coda attiva.

Video: Myhrvold è convinto che i dinosauri che agitavano la coda fossero interessati a fare l'amore, non la guerra.

Robert Full: lui parlò a proposito della coda come una frusta usata per comunicare. Può essere anche usata per difendersi. Con molta potenza. Quindi siamo tornati ad occuparci dell'animale. E gli abbiamo fatto risalire una superficie. Ma questa volta abbiamo aggiunto un pannello scivoloso che vedete lì, in giallo. E guardate a destra, guardate cosa fa l'animale con la sua coda quando scivola. Questo è rallentato 10 volte. Questo è a velocità normale. Guardate adesso mentre scivola, e osservate cosa fa con la sua coda. Ha una coda attiva che agisce come una quinta zampa. E contribuisce alla stabilità. Se gli facciamo risalire una superficie ben più scivolosa, ecco cosa abbiamo scoperto. Questo è incredibile. Gli ingegneri hanno avuto davvero una brillante idea.

E poi ovviamente ci siamo detti, ok, hanno una coda attiva, ma facciamogli qualche foto. Mentre si arrampicano su un muro o su un albero. Ipotizziamo che arrivino in cima e ci siano delle foglie. Cosa succederebbe se camminassero sotto una foglia, e ci fosse un pò di vento, o la scuotessimo? Quindi abbiamo fatto questo esperimento, che vedete qui. (Applausi) E questo è stato quello che abbiamo scoperto. Ora, questo è a velocità normale. Non potete vedere nente. Ma ecco l'immagine al rallentatore.

Quello che abbiamo scoperto è la reazione di raddrizzamento aerea più veloce al mondo. Per chi di voi si ricorda un pò di fisica, quella è una reazione di raddrizzamento senza cambio del momento angolare. Però è come un gatto. Come sapete, i gatti quando cadono fanno lo stesso. Ruotano il corpo. Ma i gechi lo fanno meglio. E lo fanno con la loro coda. Quindi si raddrizzano con la coda girando su sé stessi. Atterrando così in una postura che ricorda superman mentre vola. Ok, quindi ci siamo detti, se abbiamo ragione, dovremmo essere in grado di testarlo su un modello fisico, un robot.

Così che per TED abbiamo di fatto costruito un robot, eccolo lì, un prototipo, con la coda. E sperimenteremo per la prima volta la reazione di raddrizzamento con la coda, in un robot. Se possiamo avere le luci sul robot. Ok, ecco qua. Mostriamo il video. Eccolo qua. E funziona esattamente nello stesso modo dell'animale. Quindi tutto ciò di cui avete bisogno è un colpo di coda per raddrizzarvi. (Applausi)

Bene, a questo punto eravamo preoccupati perché l'animale non ha subito adattamenti atti a planare, quindi ci siamo detti, "Beh, mettiamolo in una piccola galleria del vento verticale. Faremo uscire l'aria dal basso, gli indicheremo un punto dove atterrare, un tronco d'albero, appena fuori dal cilindro di plexiglas, e guardiamo cosa fa." (Risate) Lo abbiamo fatto. Ed ecco come ha reagito il geco. Quindi, l'aria arriva dal basso. Queste immagini sono rallentate 10 volte. Plana in equilibrio. Con un gran controllo. Questo è qualcosa di incredibile. Ma è addirittura bellissimo se scatti una foto. Ma è in grado di fare meglio, mentre plana, corregge la sua posizione in aria. E lo fa con la sua coda spostandola a destra per muoversi a sinista e viceversa. Così come facciamo noi. Inoltre - abbiamo dovuto filmarlo più volte per credere ai nostri occhi - è anche in grado di fare questo. Guardate. Fa oscillare la coda su e giu come un delfino. Ed è letteralmente in grado di nuotare nell'aria. Ma osservate le zampe anteriori. Vedete come si muovono? Questo può essere significativo per le origini del volo alare? Forse si è evoluto cadendo dagli alberi, provando a controllare il volo planato. Non cambiate canale se volete scoprirlo. (Risate)

Quindi ci siamo chiesti "Possono correggere la loro posizione con questi movimenti delle zampe?" Dunque, lì vediamo il punto di atterraggio. Sono in grado di sfruttare la loro abilità per dirigersi verso quel punto? Eccolo qui nella galleria del vento. Beh sembra proprio di sì. Lo potete vedere ancora meglio dall'alto. Guardate l'animale. Senza dubbio si muove verso il punto di atterragio. Osservate come muove la coda. Guardate. E' incredibile.

A questo punto eravamo davvero confusi. Perchè non ci sono documentazioni sul volo planato dei gechi. Quindi ci siamo detti "Oh mio dio, dobbiamo andare a fare ricerca sul campo e vedere se plana veramente." In modo assolutamente opposto a come lo vedreste in un documentario, ovviamente. Ci siamo chiesti, "Ma planano davvero in natura?" Bene, siamo andati nelle foreste di Singapore e del sud-est asiatico. E il prssimo video che vedrete è la nostra anteprima assoluta.

Questo è il video originale, non è stato montato, un vero video di ricerca sul volo planato del geco - c'è una linea rossa che descrive la traiettoria. Guardate all'estremità per vedere l'animale. Ma guardate l'ingrandimento mano a mano che si avvicina all'albero. E cercate di vederlo mentre atterra. Ecco che scende. C' è un geco all'estremità della linea di traiettoria. Lo vedete lì? Lì? Guardatelo mentre scende. Ora guardate su in alto e vedrete l'atterraggio. Lo avete visto l'impatto? Usa anche la coda. Proprio come abbiamo visto in laboratorio.

Quindi ora possiamo continuare questo mutualismo proponendo agli ingegneri di realizzare una coda attiva. Ed ecco la prima coda attiva, in un robot, costruito dalla Boston Dynamics. Dunque in conclusione, penso che sia necessario instaurare questo biomutualismo, come ho mostrato, poiché aumenterà la frequenza delle scoperte di base, nelle loro applicazioni. Per riuscirci, dobbiamo ripianificare l'educazione in modo più ampio, per equilibrare l'intensità di studio con la comunicazione interdisciplinare. Ed educare le persone a chiare lettere su come contribuire e come imparare dalle altre discipline. Ovviamnete sono necessari precisi organismi e condizioni per riuscirci. La chiave è, anche se vi interessate di sicurezza, di ricerca e soccorso, di sanità, che dobbiamo preservare i disegni della natura, altrimenti questi segreti andranno persi per sempre. E da quello che ho sentito dal nostro nuovo presidente, sono molto ottimista. Grazie. (Applausi)