Robert Full: Aprendendo com a cauda da lagartixa

Deixe compartilhar com vocês uma descoberta original. Mas quero contar a vocês como realmente aconteceu. Não da forma que apresento em um encontro científico, ou na forma que vocês leriam em um documento científico. É uma estória sobre além da "biomimética", para algo que estou chamando de "biomutualismo" Defino isto como uma associação entre biologia e outra disciplina. Onde cada disciplina avança sobre a outra de forma recíproca, mas onde as descobertas que surgem vão além de uma única área. Agora, em termos de biomimética, a medida que a tecnologia humana assume mais as características da natureza, a natureza torna-se uma professora muito útil. Engenharia pode se inspirada pela biologia utilizando seus princípio e analogias quando estas forem vantajosas. E integrando isto com o melhor da engenharia humana, criando assim algo melhor do que a versão natural.

Agora, sendo um biologista, fiquei curioso. Estes são dedos de lagartixa. E ficamos imaginando como utilizam estes dedos estranhos para subir paredes tão rapidamente. Nós descobrimos. E o que encontramos foi que possuem estruturas em formato de folhas em seus dedos, com milhões de minúsculos pêlos similar a um tapete. E cada um destes pêlos possuem o máximo possível de pontas duplas, cerca de 100 a 1000 pontas duplas, são nano estruturas. E o indivíduo possui 2 bilhões destas nano estruturas. Elas não grudam como velcro ou sucção ou cola. Elas na verdade grudam simplesmente através de forças intermoleculares, forças de van der Waals. E estou muito satisfeito em lhes contar hoje que o primeiro adesivo seco, auto limpante sintético foi elaborado. Da versão mais simples na natureza, um ramo, meu engenheiro colaborador , Ron Fearing, em Berkeley, desenvolveu a primeira versão sintética. Assim como muitos outros incríveis colaboradores, Mark Cutkosky, em Standford. Ele fez pêlos muito maiores do que os da lagartixa, mas utilizou os mesmos princípios básicos.

E aqui está o primeiro teste. (Risos) Este é Kellar Autumn, meu ex doutorando, agora professor na Lewis e Clark, literalmente cedendo seu primogênito para este teste. (Risos)

Mais recentemente, isto aconteceu.

Homem: Esta é a primeira vez que alguém escalou com ela.

Narrador: Lynn Verinsky, uma escaladora profissional, a qual parece estar bastante confiante.

Lynn Verinsky: Honestamente, será perfeitamente seguro. Perfeitamente seguro.

Homem: Como você sabe?

Lynn Verinsky: Devido ao seguro de perdas e danos.

Narrador: Com um colchão embaixo e presa a uma corda de segurança; Lynn iniciou sua subida de 60 pés. Lynn chegou ao topo com uma combinação perfeita de Hollywood e ciência.

Homem: Então você é o primeiro ser humano a oficialmente emular uma lagartixa.

Lynn Verinsky: Ha ! Uau. Um previlégio e tanto.

Robert Full: Isto foi o que ela fez em superfícies ásperas. Mas ela também as utilizou em superfícies lisas, duas, para escalar, e para se apoiar. e vocês podem testar isto no lobby, e ver o material inspirado na lagartixa. Agora o problema como robôs fazendo isto é que não conseguem se soltar, com este material. Esta é a solução da lagartixa. Elas "descascam" seus dedos da superfície, em alta velocidade, a medida que sobem a parede.

Estou muito animado para lhes mostrar a mais recente versão de um robô, o "Stickybot", o qual utiliza um novo tipo de adesivo seco. Aqui está o robô. E aqui o que ele faz. E se prestarem atenção, podemo ver que ele utiliza o movimento de descascar, igual ao da lagartixa. Se podermos mostrar alguns dos vídeos, poderão vê-lo subindo a parede. (Aplausos) Vejam. E agora ele pode ir para outras superfícies devido ao novo adesivo, que o grupo em Standford criou, ao desenvolver este incrível robô. (Aplausos)

Ah. Uma coisa que gostaria de salientar, vejam o Stickybot. Vêem algo nele. Não serve apenas para que pareça com uma lagartixa. Possui uma cauda. E quando imaginávamos ter entendido a natureza, este tipo de coisa acontece. Os engenheiros nos disseram, para robôs escaladores, que se não possuírem uma cauda, caem da parede. Então nos fizeram uma pergunta importante. Disseram, "Bom, meio que parece com uma cauda." Mesmo que tenhamos colocado uma barra passiva. "Os animais utilizam a cauda ao subirem paredes?" O que estavam fazendo era retornando um favor, nos dando uma hipótese para testar, na biologia, na qual não teríamos pensado.

E claro, na verdade, entramos em pânico, sendo os biólogos, já deveríamos saber isto. E dissêmos, "Bem, que fazem as caudas?" Bom, sabemos que caudas armazenam gordura, por exemplo. Sabemos que pode-se segurar em algo com elas. E possivelmente o mais conhecido, elas fornecem o equilíbrio estático. (Risos) E também agem como um contrapeso. Vejam este canguru. Vêem aquela cauda? É incrível ! Marc Raibert construiu um robô que pula , Uniroo. E estava instável sem sua cauda. Agora a maioria das caudas limita as manobras. Como este humano em uma fantasia de dinossauro. (Risos) Meu colega testou estas limitações, aumentando o momentum da inércia de um estudante, tinham uma cauda, e o colocaram a correr em uma pista com obstáculos, e identificaram perda de performance. Como era de se esperar. (Risos) Mas é claro, esta é uma cauda passiva. E você pode ter caudas ativas.

E quando voltei para pesquisar, me dei conta que um dos grandes momentos TED no passado, do Nathan, conversamos sobre uma cauda ativa.

Vídeo: Myhrvold pensa que dinossauros com cauda estavam interessado em amor, não guerra.

Robert Full: Ele falou sobre a cauda como sendo um chicote para comunicação. Pode também ser utilizado para defesa. Bem poderoso. Então voltamos e olhamos para o animal. E o fizemos correr em uma superfície. Mas desta vez colocamos uma área escorregadia a qual podem observar em amarelo. E observamos a direita, o que o animal estava fazendo com sua cauda quando escorrega. Aqui em 1/10 da velocidade. Aqui na velocidade normal. E agora observem, ela escorrega, e vejam o que ela faz com a cauda. Tem uma cauda ativa que funciona como uma quinta perna. E ela contribui para a estabilidade. Se você faz ela escorregar bastante, veja o que descobrimos. Isto é incrível. Os engenheiros tiveram uma grande idéia.

E claro imaginamos, ok, possuem uma cauda ativa, mas vamos imaginar. Estão subindo uma parede, ou uma árvore. E quando chegam ao topo encontram algumas folhas. E o que aconteceria se subissem pela parte de baixo da folha, e estivesse ventando, ou se sacudíssemos? E fizemos esta experiência, a qual podem ver aqui. (Aplausos) E aqui está o que descobrimos. Agora isto é em tempo real. Não dá para ver nada. Mas aqui em câmara lenta.

O que descobrimos foi o movimento de correção mais rápido do mundo. Para os que lembram de física, é o ajuste ao momentum com ângulo neutro. É como um gato. Sabem, gatos caindo. Eles fazem isto. Giram seus corpos. Mas as lagartixas fazem melhor. Fazem isto com suas caudas. Fazem isto com a cauda ativa a medida que a balançam. E sempre aterrisam parecido com o super homem mergulhando nos céus. Ok, então imaginamos, se estivermos certos, deveríamos conseguir testar isto em um modelo físico, um robô.

Então para TED, contruímos um robô, ali, um protótipo, com a cauda. E vamos tentar o primeiro movimento de correção em uma cauda, com um robô. Se puderem por favor iluminá-lo. Ok, lá vai ele. Mostrem o vídeo. Lá está. E funciona exatamente como no animal. Então tudo que você precisa é balançar a cauda para alinhar-se. (Aplausos)

Agora é claro, estávamos um pouco temerosos pois o animal não estava adaptado para flutuar, então imaginamos, ok, vamos colocá-lo em um túnel de vento. Sopramos ar para cima, lhe damos um local para pousar, um tronco de árvore, fora da caixa, e vejamos o que ela faz. (Risos) E fizemos. E aqui está o que ela faz. Então o vento vem de baixo. Aqui em 1/10 da velocidade. Ela faz um vôo equilibrado. Altamente controlado. Isto é incrível mas também muito lindo, quando tira-se uma foto. E melhor ainda, ao deslizar, ela manobra em pleno ar. E como ela faz, ela balança a cauda para um lado para virar a esquerda e gira para o outro lado para virar a direita. Então podemos manobrar desta forma. Então -- tivemos que filmar várias vezes para acreditar -- Ela também faz isto. Vejam só. Ela oscila a cauda para cima e para baixo como um golfinho. Ela pode "nadar" através do ar. Vejam as patas dianteiras. Conseguem ver o que ela está fazendo ? O que isto significa para a origem do vôo ? Talvez tenha evoluído descendo-se de árvores, e tentando controlar uma flutuação. Fiquem ligados. (Risos)

Então imaginamos, "Será que podem manobrar?" Então lá está o ponto de aterrisagem. Conseguem manobrar até ele com estas habilidades? E aqui está ela no túnel de vento. E certamente parece que sim. Pode-se ver até melhor olhando de cima. Vejam o animal. Definitivamente movendo-se na direção do ponto de aterrisagem. Vejam a chicotada de cauda. Vejam só. É inacreditável.

Agora estávamos muito confusos. Pois não há registro de lagartixas flutuando no ar. Então pensamos, "Meu Deus, temos que ir a campo, para ver se ela realmente faz isto." Completamente diferente do que você veria em um filme sobre a natureza, é claro. Imaginamos, "Será que realmente flutuam no ar, na natureza?" Fomos para as florestas na Singapura e Sudoeste Asiático. E o próximo vídeo será exibido pela primeira vez.

Este é o vídeo original, sem ensaios, o vídeo real da pesquisa, do animal flutuando -- ali está uma linha vermelha da trajetória. Olhem no final para ver o animal. Mas a medida que aproxima-se da árvore, vejam o close-up. Vejam se conseguem vê-la aterrisando. Então lá vem ela. Tem uma lagartixa no final da linha da trajetória. Você vê, ali ? Ali? Vejam ela descendo. Agora olhem bem e conseguem vê-la aterrisando. Viram ela acertando a árvore? Ela também utiliza a cauda. Da mesma forma que vimos no laboratório.

Agora podemos continuar este mutualismo sugerindo que podem construir uma cauda dinâmica. E aqui está a primeira cauda dinâmica, em um robô, feita pela Boston Dynamics. Então, concluindo, creio que precisamo construir biomutualismo, como mostrei, o qual aumentará o passo de descobertas básicas, em suas aplicações. Mas para fazer isto precisamos rever a educação de forma abrangente, equilibrando profundidade com comunicação interdisciplinar. E especificamente treinar pessoas em como contribuir e beneficiar-se com outras disciplinas. E claro precisamos dos organismos e do ambiente para fazê-lo. Isto é, seja na área de segurança, busca e resgate, ou saúde, devemos preservar os designs da natureza, caso contrário estes segredos serão perdidos para sempre. E pelo que ouvi de nosso novo presidente, Estou muito otimista. Obrigado. (Aplausos)