Regina Dugan: van een Mach-20 zweefvliegtuig naar een kolibriedrone

Je moet lief zijn voor nerds. Ik zou zelfs zeggen dat als er geen nerd in je leven is, zou je je er een zou moeten zoeken. Ik zeg het alleen maar. Wetenschappers en ingenieurs veranderen de wereld. Ik wil je wat vertellen over de magische plaats DARPA waar wetenschappers en ingenieurs het onmogelijke uitdagen en weigeren bang te zijn om te mislukken. Deze twee ideeën hebben meer met elkaar te maken dan je wellicht denkt, want als je de angst om te falen kwijtraakt, dan worden onmogelijke dingen opeens mogelijk.

Als je wilt weten hoe, stel jezelf deze vraag: “Wat zou je proberen te doen als je wist dat je niet kon falen?” Als je je deze vraag echt stelt, kan je je alleen maar ongemakkelijk voelen. Ik voel me er een beetje ongemakkelijk bij. Want als je het je afvraagt, begin je te begrijpen hoe angst om te falen je beperkt, hoe het je belet om grote dingen te proberen. Het leven wordt saai. Er gebeuren geen verbazingwekkende dingen meer. Zeker, goede dingen gebeuren nog, maar verbazingwekkende dingen gebeuren niet meer.

Nu moet ik wel duidelijk zijn, ik moedig falen niet aan, maar ik wil de angst om te mislukken wegnemen. Want het is niet het falen zelf dat ons beperkt. Het pad naar werkelijk nieuwe, nooit-gedane dingen ligt bezaaid met mislukkingen. We worden getest. Dat testen hoort bij het bereiken van iets groots. Clemenceau zei: "Het leven wordt interessanter als we falen, want het is een teken dat we onszelf hebben overtroffen."

In 1895 beweerde Lord Kelvin dat vliegende machines zwaarder dan lucht onmogelijk waren. In oktober 1903 was de gangbare mening van de deskundigen in aerodynamica dat we misschien 10 miljoen jaar later een vliegtuig zouden kunnen bouwen. Twee maanden later op 17 december vloog Orville Wright met het eerste gemotoriseerde vliegtuig over een strand in North Carolina. De vlucht duurde 12 seconden en was nog geen 40 meter ver. Dat was in 1903.

Een jaar later kwamen er meer verklaringen over wat onmogelijk was. Ferdinand Foch, een Franse legergeneraal waarvan werd beweerd dat hij een van de meest originele en subtiele geesten in het Franse leger was, zei: "Vliegtuigen zijn interessant speelgoed, maar zonder militaire waarde." 40 jaar later bedachten aerodynamische experts de term 'transsoon'. Zij vroegen zich af of het met één of met twee s'en moest worden geschreven. Ze kwamen er niet helemaal uit en het was niet duidelijk of we ooit sneller dan de snelheid van het geluid zouden kunnen vliegen. In 1947 hadden we nog geen windtunneldata groter dan Mach 0,85. En toch: op dinsdag 14 oktober 1947, klom Chuck Yeager in de cockpit van zijn Bell X-1 en vloog naar een onbekende mogelijkheid. Daarbij werd hij de eerste piloot die sneller vloog dan de snelheid van het geluid. Zes van de acht Atlasraketten ontploften op het platform. Na 11 totale mislukkingen, kregen we onze eerste beelden vanuit de ruimte. Op die eerste vlucht verzamelden we meer gegevens dan met alle U-2 missies bij elkaar. Het kostte een hoop mislukkingen om er te komen.

Sinds we de lucht in gingen, hebben we steeds sneller en verder willen vliegen. Daarvoor moesten we geloven in onmogelijke dingen. En weigeren om mislukkingen te vrezen. Dat is nog steeds zo. Vandaag de dag hebben we het niet meer over transsonisch vliegen, of zelfs supersonisch, we praten over hypersonisch vliegen - Niet Mach 2 of Mach 3, maar Mach 20. Bij Mach 20 vliegen we van New York naar Long Beach in 11 minuten en 20 seconden. Bij deze snelheid wordt het oppervlak van de vleugel zo heet als gesmolten staal - bijna 2000 °C graden Celsius - als in een hoogoven. In feite verbranden we de vleugel tijdens de vlucht. Maar we doen het of proberen het toch.

DARPA's hypersonische testvliegtuig is het snelste manoeuvreerbare vliegtuig ooit gebouwd. Het wordt tot bijna in de ruimte omhoog gebracht met een Minotaur IV-raket. Nu heeft de Minotaur IV te veel stuwkracht, dus moeten we die kwijtraken door de raket voor gedeelten van het traject onder een hoek van 89 graden hoek te laten vliegen. Dat is een onnatuurlijke daad voor een raket. De derde trap is uitgerust met een camera. Wij noemen dat rocketcam. Hij is gericht op het hypersonische zweefvliegtuig. Dit zijn de werkelijke beelden van de rocketcam van vlucht één. Om de vorm te verbergen, veranderden we de verhoudingen een beetje. Maar zo ziet het eruit vanuit de derde trap van de raket als het onbemande zweefvliegtuig terug de atmosfeer van de Aarde in duikt.

We hebben twee keer gevlogen. In de eerste vlucht was er geen aerodynamische controle over het voertuig. Maar we verzamelden meer hypersonische vluchtgegevens dan in 30 jaar testen op de grond. Tijdens de tweede vlucht was er drie minuten lang volledig gecontroleerde, aerodynamische vlucht aan Mach 20. We moeten weer vliegen, omdat geweldige, nooit-gedane zaken vereisen dat je vliegt. Je kan niet leren vliegen aan Mach 20 tenzij je vliegt. Hoewel snelheid primeert, is wendbaarheid een zeer goede tweede.

Als een Mach 20-zweefvliegtuig er 11 minuten en 20 seconden over doet om van New York naar Long Beach te vliegen, dan zou een kolibrie er, nou, dagen over doen. Want kolibries zijn niet hypersonisch, maar ze zijn wendbaar. In feite is de kolibrie de enige vogel die achteruit kan vliegen. Hij kan omhoog, omlaag, vooruit, achteruit en zelfs ondersteboven vliegen. Als we in deze kamer willen vliegen of op plaatsen waar mensen niet kunnen geraken, hebben we behoefte aan een vliegtuig dat klein genoeg en wendbaar genoeg moet zijn om dat te kunnen.

Dit is een kolibrie-drone. Hij kan in alle richtingen vliegen, zelfs achteruit. Hij kan zweven en draaien. Dit prototype is voorzien van een videocamera. Hij weegt minder dan een AA-batterij. Hij eet geen nectar. In 2008 vloog hij voor maar liefst 20 seconden Een jaar later: 2 minuten, dan 6, uiteindelijk 11. Veel prototypes crashten - veel. Maar er is geen enkele manier om te leren vliegen als een kolibrie tenzij je vliegt. (Applaus) Is hij niet mooi? Wow. Het is geweldig. Matt is de eerste kolibriepiloot. (Applaus)

Falen hoort bij het creëren van nieuwe en verbazingwekkende dingen. Schrik om te mislukken en prachtige nieuwe dingen maken, gaan niet samen. Zoals deze robot met de stabiliteit van een hond op ruw terrein, of misschien zelfs op ijs; een robot die kan lopen als een jachtluipaard, of traplopen als een mens met af en toe ook de onhandigheid van een mens. Ooit zal Spider-Man misschien Gecko-Man worden. Een gekko kan met één teen zijn gehele lichaamsgewicht dragen. Eén vierkante millimeter van de voetzool van een gekko heeft 14.000 haar-achtige structuren, 'setae' genoemd. Ze dienen om hem te helpen grip te krijgen op oppervlakken met behulp van intermoleculaire krachten.

Vandaag kunnen we structuren produceren die de haren op de voet van een gekko nabootsen. Het resultaat: een kunstmatige nano-gekko lijm. Een oppervlak van 10 bij 10 cm kan een statische belasting van 300 kgf aan. Dat is genoeg om zes plasma-tv's van één meter diameter aan je muur te plakken, zonder spijkers. Probeer dat eens met klittenband.

Het gaat niet alleen over passieve structuren, maar ook over complete machines. Dit is een spint. Ze is een millimeter lang, maar ze lijkt wel Godzilla naast deze micro-machines. In de wereld van Godzilla-spinten, kunnen we miljoenen spiegels maken, elk een vijfde van de diameter van een menselijke haar, die bewegen met honderdduizenden keer per seconde om grote schermen te maken, waarop we films als ‘Godzilla’ in hoge definitie kunnen bekijken.

Als we machines op die schaal kunnen bouwen, hoe zit het dan met Eiffeltoren-achtige spanten op microschaal? Vandaag maken we metalen die lichter zijn dan piepschuim, zo licht dat ze boven op een paardebloemtoefje kunnen liggen en door een zuchtje wind worden weggeblazen - zo licht dat je er een auto mee kan maken die door twee mensen kan worden opgetild, maar zo sterk dat hij de botsbestendigheid van een SUV heeft.

Van het kleinste zuchtje wind gaan we naar de machtige krachten van stormen. Elke seconde zijn er gemiddeld 44 blikseminslagen over de hele wereld. Elke bliksemschicht verwarmt de lucht tot 24.000 graden Celsius - heter dan het oppervlak van de Zon. Wat als we deze elektromagnetische pulsen als bakens zouden kunnen gebruiken, bakens in een bewegend netwerk van krachtige zenders? Experimenten suggereren dat bliksem de eerstvolgende gps zou kunnen zijn.

Elektrische pulsen vormen ook de gedachten in onze hersenen. Met behulp van een raster ter grootte van je duim, met 32 elektroden op het oppervlak van zijn hersenen, maakt Tim gebruik van zijn gedachten om een geavanceerde armprothese te controleren. Zijn gedachten laten hem toe te reiken naar Katie. Dit is de eerste keer dat een mens alleen met gedachten een robot heeft bestuurd. Het is de eerste keer in zeven jaar dat Tim Katie's hand vasthield. Dat moment was belangrijk voor Tim en Katie. Deze groene smurrie kan ooit voor jou van belang worden. Deze groene smurrie is misschien wel het vaccin dat je leven kan redden. Het werd aangemaakt in tabaksplanten. Tabaksplanten kunnen miljoenen doses van het vaccin maken in weken in plaats van in maanden. Misschien is het wel de eerste gezonde toepassing van tabak ooit.

Als het vergezocht lijkt dat tabaksplanten mensen gezond kunnen maken, hoe zit het dan met gamers die problemen kunnen oplossen die deskundigen niet kunnen oplossen? Afgelopen september hebben Folditgamers de driedimensionale structuur van het retrovirale protease opgelost dat een rol speelt bij aids bij resusapen. Het begrijpen van deze structuur is zeer belangrijk voor de ontwikkeling van behandelingen. 15 jaar lang bleef het onopgelost in de wetenschappelijke wereld. De gamers van Foldit ontrafelden het in 15 dagen. Dat kon door samen te werken. Ze waren in staat om samen te werken omdat ze met elkaar verbonden waren door het internet. Anderen, ook verbonden via het internet, gebruikten het als instrument voor democratie. Samen veranderden ze het lot van hun natie.

Al twee miljard mensen, of 30 procent van de wereldbevolking, is al thuis op het internet. Het stelt ons in staat om bij te dragen, om als individuen gehoord te worden. Het stelt ons in staat om onze stemmen en onze macht als groep te versterken. Maar het had ook een bescheiden begin. In 1969 was het internet maar een droom, een paar schetsen op een stuk papier. Op 29 oktober werd het eerste pakketgeschakelde bericht verzonden van de UCLA naar SRI. De eerste twee letters van het woord ‘login’ was alles wat erdoor kwam - L en O - voordat het systeem crashte door een bufferoverflow. (Gelach) Twee letters, L en O, nu een wereldwijd fenomeen.

Wie zijn dan deze wetenschappers en ingenieurs op die magische plaats DARPA? Het zijn nerds en het zijn de helden onder ons. Ze rekken de mogelijkheden aan de rand van de wetenschap wat op onder de meest veeleisende omstandigheden. Ze herinneren ons eraan dat we de wereld kunnen veranderen als we het onmogelijke trotseren en weigeren angst te hebben om te mislukken. Ze herinneren ons eraan dat we allemaal 'nerdpower' hebben. Soms vergeten we het gewoon.

Er was een tijd dat je niet bang was om te falen, toen je een groot kunstenaar of een geweldige danser was, toen je kon zingen, je goed was in wiskunde, je dingen kon bouwen, je een astronaut was, een avonturier, een Jacques Cousteau. je hoger kon springen, sneller was, harder stampte dan wie ook. Je geloofde in onmogelijke dingen en je was onverschrokken. Je was totaal en compleet op de hoogte van je innerlijke superheld. Wetenschappers en ingenieurs kunnen de wereld inderdaad veranderen. Maar jij ook. Je bent ervoor geboren. Doe het, vraag jezelf af wat zou je proberen te doen als je wist dat je niet kon falen.

Nu wil ik zeggen dat het niet gemakkelijk zal zijn. Het is moeilijk dit gevoel vast te houden, echt moeilijk. Ik denk dat het op de een of andere manier de bedoeling is dat het moeilijk zou moeten zijn. Twijfel en angst komen altijd op. We denken dat iemand anders, iemand slimmer dan wij, iemand die tot meer in staat is, iemand met meer middelen dat probleem zal oplossen. Maar er is niemand anders, alleen maar jij. Als we dan geluk hebben, zal iemand op die ogenblikken van twijfel en angst je bij de hand nemen en zeggen: "Laat me je helpen geloven."

Jason Harley deed dat voor mij. Jason begon bij DARPA op 18 maart 2010. Hij was bij ons transportteam. Ik zag Jason bijna elke dag, soms twee keer per dag. Meer dan de meeste anderen zag hij mijn hoogte- en dieptepunten, de successen en de teleurstellingen. Op een erg donkere dag voor mij, schreef Jason mij een e-mail. Hij was bemoedigend, maar ook vastberaden. Toen hij de verzendknop indrukte, vermoedde hij waarschijnlijk niet wat een verschil het zou maken. Het was erg belangrijk voor mij. Toen en vandaag de dag nog altijd als ik twijfel, als ik me bang voel, als ik dat gevoel opnieuw moet oproepen, herinner ik me zijn woorden, ze waren zo machtig.

Tekst: "Er is net genoeg tijd om je cape te strijken en dan ga je opnieuw de lucht in."

♫ superheld, superhero. ♫ ♫ superheld, superhero. ♫ ♫ superheld, superhero. ♫ ♫ superheld, superhero. ♫ ♫ superheld, superhero. ♫

Stem: Want dat is wat het betekent een superheld te zijn.

RD: "Er is net genoeg tijd om je cape te strijken en dan ga je opnieuw de lucht in." Denk eraan, wees lief voor nerds. (Applaus) Dank je. Dank je.

(Applaus)

Chris Anderson: Regina, dank je. Ik heb een paar vragen. Dat zweefvliegtuig van jou, die Mach 20 zwever, die eerste zonder controle belandde ergens in de Stille Oceaan, dacht ik.

RD: Ja, ja. Inderdaad. (CA: Wat gebeurde er op die tweede vlucht?) Ja, die kwam ook in de Stille Oceaan terecht. (CA: Maar deze keer onder controle?) We hebben hem niet opzettelijk in de Stille Oceaan laten vallen. Meerdere delen van het traject waren erg moeilijk om met die snelheid te vliegen. Tijdens de tweede vlucht, konden we hem drie minuten laten vliegen onder volledige aerodynamische controle voordat we hem kwijtraakten.

CA: Ik kan me voorstellen dat je niet van plan bent om dit binnen afzienbare tijd open te stellen voor reizigers van New York naar Long Beach.

RD: Het zou misschien een beetje te warm zijn.

CA: Waar denk je dat dat zweefvliegtuig voor gebruikt zal worden?

RD: Onze verantwoordelijkheid is de techniek te ontwikkelen. Hoe het uiteindelijk zal gebruikt worden, zal door het leger bepaald worden. Het doel van het voertuig, van de techniek is echter elke plaats in de wereld binnen de 60 minuten te kunnen bereiken.

CA: En om een lading van meer dan een paar kilo te vervoeren? (RD: Ja) Wat voor lading zou dat dan moeten zijn?

RD: Nou, ik denk niet dat we nu al weten wat het uiteindelijk zal zijn. Eerst moeten we ermee vliegen.

CA: Maar niet per se alleen een camera?

RD: Nee, niet per se alleen een camera.

CA: Het is verbazingwekkend. De kolibrie?

RD: Ja?

CA: Ik ben benieuwd, je begon je mooie sequentie over vliegen met een vliegtuig dat probeerde met zijn vleugels te flapperen en daarbij verschrikkelijk mislukte, en er zijn sindsdien niet veel vliegtuigen gebouwd die met hun vleugels flapperen. Waarom willen we nu het leven wel nabootsen en een kolibrie kopiëren? Is dat geen erg dure oplossing voor een klein wendbaar vliegend object?

RD: Voor een deel wilden we erachter komen of het mogelijk was. Af en toe moet je opnieuw op deze vragen terugkomen. De mensen van AeroVironment probeerden 300 of meer verschillende vleugelontwerpen, 12 verschillende vormen van avionica. Het kostte hen 10 afgewerkte prototypes om iets te krijgen dat effectief kon vliegen. Maar er is iets echt interessants aan een vliegende machine die lijkt op iets wat je zou herkennen. Zo vaak praten we over ‘stealth’ als middel om waarneming te ontduiken, maar als dingen er natuurlijk uitzien, zie je ze ook niet.

CA: Ah. Het gaat dus niet per se alleen om de prestaties. Het gaat ook om het uitzicht. (RD: Zeker.) "Kijk naar die leuke kolibrie die mijn hoofdkwartier komt binnengevlogen." (Gelach) Omdat ik denk dat, hoezeer ik hier ook met ontzag naar kijk, ik zeker weet dat sommige mensen hier denken: "Technologie gaat zo snel vooruit, hoe lang gaat het duren voordat een gek met een klein op afstand bediend tuig door een raam het Witte Huis binnenvliegt?" Moeten we ons zorgen maken over een soort van ‘Doos van Pandora’-probleem?

RD: Onze unieke missie is het creëren en het voorkomen van strategische verrassing. Dat is wat we doen. Het zou voor ons ondenkbaar zijn om dat werk te doen als mensen er niet tegelijkertijd begeesterd en ongemakkelijk zouden door raken. Het is gewoon de aard van wat we doen. Onze verantwoordelijkheid is die rand wat op te rekken. We moeten natuurlijk bewust en verantwoordelijk zijn van hoe de technologie zich ontwikkelt en uiteindelijk gebruikt zal worden maar we kunnen onze ogen niet zomaar sluiten en doen alsof er geen vooruitgang wordt geboekt. Het gaat vooruit.

CA: Je bent duidelijk een heel inspirerende leider. Je inspireert mensen tot deze grote uitvindingen, maar voor mezelf, kan ik me niet voorstellen jouw werk te doen. Lig je 's nachts nooit wakker van de vragen over de mogelijk onbedoelde gevolgen van de genialiteit van je team?

RD: Zeker. Ik denk dat je zou niet menselijk zijn als je je deze vragen niet stelde.

CA: Hoe ga je ze beantwoorden?

RD: Ik heb er niet altijd een antwoord op. Ik denk dat we leren naarmate de tijd vordert. Mijn werk is een van de meest opwindende banen die je kan hebben. Ik werk met een aantal van de meest fantastische mensen. Met die opwinding gaat er een heel diep gevoel van verantwoordelijkheid gepaard. Zo heb je aan de ene kant deze enorme opwinding over wat mogelijk is maar ook dit enorme besef van de ernst van wat het betekent.

CA: Regina, je hebt ons met open mond laten staan. Heel erg bedankt voor je komst naar TED. (RD: Dank je wel.)

(Applaus)