1
00:00:00,564 --> 00:00:04,209
Мои студенты и я работаем над созданием
крохотных роботов.

2
00:00:04,209 --> 00:00:06,426
Вы можете представить их
как роботизированную версию того,

3
00:00:06,426 --> 00:00:10,016
с чем вы очень хорошо знакомы, —
муравья.

4
00:00:10,016 --> 00:00:12,776
Мы все знаем, что муравьи
и другие насекомые такого размера

5
00:00:12,776 --> 00:00:15,012
могут делать что-то
совершенно невероятное.

6
00:00:15,012 --> 00:00:18,197
Мы все видели группу муравьёв
или нечто подобное,

7
00:00:18,197 --> 00:00:22,467
уносящую картофельные чипсы
на пикнике, например.

8
00:00:22,467 --> 00:00:25,910
Но каковы реальные трудности
в разработке таких муравьёв?

9
00:00:25,910 --> 00:00:29,861
В первую очередь, как у нас появляется
возможность создания

10
00:00:29,861 --> 00:00:31,909
роботизированного муравья
такого же размера?

11
00:00:31,909 --> 00:00:34,513
Для начала нам нужно понять,
как заставить их двигаться

12
00:00:34,513 --> 00:00:35,923
при таких маленьких размерах.

13
00:00:35,923 --> 00:00:38,223
Нужны механизмы, такие, как ноги,
и достаточно мощные моторы,

14
00:00:38,223 --> 00:00:40,072
чтобы поддерживать передвижение.

15
00:00:40,072 --> 00:00:42,563
Нужны датчики, питание и управление,

16
00:00:42,563 --> 00:00:46,525
чтобы соединить всё вместе
в полуинтеллектуальном роботе-муравье.

17
00:00:46,525 --> 00:00:49,071
И, наконец, чтобы действительно
создать из этого нечто полезное,

18
00:00:49,071 --> 00:00:53,019
нам нужно, чтобы много их работало вместе
для реализации более важных вещей.

19
00:00:53,019 --> 00:00:55,710
Я начну с подвижности.

20
00:00:55,710 --> 00:00:58,871
Насекомые передвигаются
удивительно хорошо.

21
00:00:58,871 --> 00:01:00,559
Это видео из Университета Калифорнии
в Беркли

22
00:01:00,559 --> 00:01:03,342
показывает таракана, передвигающегося
по очень неровной поверхности,

23
00:01:03,342 --> 00:01:05,195
при этом не переворачиваясь.

24
00:01:05,195 --> 00:01:09,192
Он способен делать это,
потому что его конечности

25
00:01:09,192 --> 00:01:11,545
являются сочетанием жёстких материалов,
обычно используемых в создании роботов,

26
00:01:11,545 --> 00:01:13,144
и мягких материалов.

27
00:01:14,374 --> 00:01:18,201
Прыжки — это ещё один интересный способ
передвижения маленьких насекомых.

28
00:01:18,201 --> 00:01:22,270
Эти насекомые хранят энергию в пружинных
механизмах и быстро высвобождают её,

29
00:01:22,270 --> 00:01:26,281
чтобы получить высокую мощность
для совершения прыжка из воды, например.

30
00:01:26,281 --> 00:01:29,403
Одним из крупных вкладов
моей лаборатории

31
00:01:29,403 --> 00:01:32,153
было объединение жёстких
и мягких материалов

32
00:01:32,153 --> 00:01:34,367
в очень, очень маленьких механизмах.

33
00:01:34,367 --> 00:01:37,532
Размер этого прыгающего механизма
примерно 4 миллиметра —

34
00:01:37,532 --> 00:01:39,220
действительно крошечный.

35
00:01:39,220 --> 00:01:43,058
Твёрдый материал здесь кремний,
а мягкий — силиконовый каучук.

36
00:01:43,058 --> 00:01:45,953
Основной идеей является то,
чтобы сжать его,

37
00:01:45,953 --> 00:01:48,654
сохранить энергию в пружинах,
а затем высвободить для прыжка.

38
00:01:48,654 --> 00:01:52,037
Таким образом, там пока нет моторов,
нет питания.

39
00:01:52,037 --> 00:01:54,800
Всё приводится в действие методом,
который мы в лаборатории называем

40
00:01:54,800 --> 00:01:57,472
«аспирант с пинцетом».
(Смех)

41
00:01:57,472 --> 00:01:59,306
В следующем видео вы увидите,

42
00:01:59,306 --> 00:02:02,333
как этот малыш преуспевает в прыжках.

43
00:02:02,333 --> 00:02:05,947
Это Ааарон, аспирант,
о котором идёт речь, с пинцетом.

44
00:02:05,947 --> 00:02:08,630
Вы видите,
как этот четырёхмиллиметровый механизм

45
00:02:08,630 --> 00:02:10,841
прыгает почти на 40 см в высоту.

46
00:02:10,841 --> 00:02:13,265
Это почти в 100 раз превышает его длину.

47
00:02:13,265 --> 00:02:15,221
И он не ломается,
он отскакивает от стола.

48
00:02:15,221 --> 00:02:18,735
Он невероятно крепок
и достаточно надёжно работает до тех пор,

49
00:02:18,735 --> 00:02:21,361
пока мы его не потеряем,
потому что он очень маленький.

50
00:02:21,361 --> 00:02:23,970
В перспективе всё равно
мы хотим добавить к нему мотор,

51
00:02:23,970 --> 00:02:27,086
и у нас есть студенты в лаборатории,
работающие с миллиметровыми моторами,

52
00:02:27,086 --> 00:02:30,686
чтобы в итоге интегрировать их
в маленьких, автономных роботов.

53
00:02:30,686 --> 00:02:34,267
Но, чтобы увидеть подвижность
и перемещение в таком масштабе,

54
00:02:34,267 --> 00:02:36,241
мы прибегаем к хитрости
и используем магниты.

55
00:02:36,241 --> 00:02:39,317
Здесь показано, что в итоге
станет частью конечности микроробота:

56
00:02:39,317 --> 00:02:41,334
можно увидеть суставы
из силиконового каучука,

57
00:02:41,334 --> 00:02:43,963
внутри которых встроен магнит,
перемещающийся под воздействием

58
00:02:43,963 --> 00:02:46,266
внешнего магнитного поля.

59
00:02:46,266 --> 00:02:48,949
Вот так получается робот,
которого я показала вам ранее.

60
00:02:49,959 --> 00:02:53,110
Крайне интересно то, что этот робот
может помочь нам понять,

61
00:02:53,110 --> 00:02:55,117
как насекомые передвигаются
в таком масштабе.

62
00:02:55,117 --> 00:02:57,342
У нас есть очень хорошая модель того,


63
00:02:57,342 --> 00:02:59,304
как двигаются все — от таракана до слона.

64
00:02:59,304 --> 00:03:02,228
Мы все двигаемся немного подпрыгивая,
когда бежим.

65
00:03:02,228 --> 00:03:06,513
Но, если я очень маленького размера,
то силы между ногами и землёй

66
00:03:06,513 --> 00:03:09,288
повлияют на моё передвижение
гораздо сильнее, чем моя масса,

67
00:03:09,288 --> 00:03:11,642
что и вызывает подпрыгивающее движение.

68
00:03:11,642 --> 00:03:13,317
Вот этот малыш ещё не совсем работает,

69
00:03:13,317 --> 00:03:16,392
но у нас есть чуть более крупные
экземпляры, которые умеют бегать.

70
00:03:16,392 --> 00:03:20,277
Вот этот, размером с кубический сантиметр,
совсем маленький,

71
00:03:20,277 --> 00:03:23,179
и нам удалось заставить его пробега́ть

72
00:03:23,179 --> 00:03:24,565
почти по 10 см в секунду.

73
00:03:24,565 --> 00:03:26,598
Это достаточно быстро
для маленького робота

74
00:03:26,598 --> 00:03:28,960
и пока ограничивается
только нашими тестовыми установками.

75
00:03:28,960 --> 00:03:31,607
Это даёт вам представление о том,
как сейчас работают такие роботы.

76
00:03:32,027 --> 00:03:35,781
Мы также можем создавать 3D-печатные
версии роботов, которые могут

77
00:03:35,781 --> 00:03:39,280
преодолевать препятствия почти как тараканы,
которых вы видели ранее.

78
00:03:39,280 --> 00:03:42,166
В конечном итоге мы хотим добавить
все функции роботам:

79
00:03:42,166 --> 00:03:45,859
чувствительность, мощность, управление,
приведение в действие — всё вместе.

80
00:03:45,859 --> 00:03:48,765
При этом не всё должно быть основано
на биологии.

81
00:03:48,765 --> 00:03:51,900
Этот робот размером примерно с «Тик-Так».

82
00:03:51,900 --> 00:03:55,849
В его случае вместо магнитов или мышц
для движения

83
00:03:55,849 --> 00:03:58,274
мы используем ракеты.

84
00:03:58,274 --> 00:04:00,940
Это микроизготовленный
энергетический материал.

85
00:04:00,940 --> 00:04:03,539
Мы можем создать крошечные элементы
этого материала

86
00:04:03,539 --> 00:04:07,326
и поместить один из них
на брюшко робота.

87
00:04:07,326 --> 00:04:11,722
Впоследствии этот робот совершит прыжок,
когда почувствует повышение освещённости.

88
00:04:12,645 --> 00:04:14,618
Следующее видео — одно из моих любимых.

89
00:04:14,618 --> 00:04:17,658
Вот этот 300-милиграммовый робот

90
00:04:17,658 --> 00:04:20,064
подпрыгивает в воздух на 8 см.

91
00:04:20,064 --> 00:04:22,974
Его размер всего 4х4х7 мм.

92
00:04:22,974 --> 00:04:25,130
Вначале вы увидите большую вспышку,

93
00:04:25,130 --> 00:04:26,622
когда взрывается энергетический материал.

94
00:04:26,622 --> 00:04:28,530
А затем робот кружится в воздухе.

95
00:04:28,530 --> 00:04:30,139
Вот произошла вспышка,

96
00:04:30,139 --> 00:04:33,336
и вы видите,
как робот подпрыгивает в воздух.

97
00:04:33,336 --> 00:04:36,368
К нему не привязаны тросы,
не подсоединены провода.

98
00:04:36,368 --> 00:04:38,862
Всё встроено,
и робот подпрыгнул из-за того,

99
00:04:38,862 --> 00:04:43,243
что студент просто зажёг
настольную ламу рядом с ним.

100
00:04:43,243 --> 00:04:46,897
Я думаю, вы можете представить все
невероятные вещи, которые можно делать

101
00:04:46,897 --> 00:04:51,604
с роботами, способными ползать, вращаться,
бегать, прыгать в масштабе таких размеров.

102
00:04:51,604 --> 00:04:55,394
Представьте обломки после стихийного
бедствия, такого как землетрясение.

103
00:04:55,394 --> 00:04:57,953
И представьте маленьких роботов,
бегающих по этим обломкам

104
00:04:57,953 --> 00:05:00,171
в поисках выживших.

105
00:05:00,171 --> 00:05:03,127
Или представьте кучу маленьких роботов,
бегающих вдоль моста,

106
00:05:03,127 --> 00:05:05,286
чтобы изучить его
и убедиться в его безопасности,

107
00:05:05,286 --> 00:05:07,326
чтобы не происходили такие обрушения,

108
00:05:07,326 --> 00:05:11,233
как это, случившееся за пределами
Миннеаполиса в 2007 году.

109
00:05:11,233 --> 00:05:12,995
Представьте,
что можно было бы сделать,

110
00:05:12,995 --> 00:05:15,518
если бы у нас были роботы,
способные передвигаться в кровеносных сосудах.

111
00:05:15,518 --> 00:05:17,851
Прямо «Фантастическое путешествие»
Айзека Азимова.

112
00:05:17,851 --> 00:05:22,206
Врачи могли бы оперировать,
не делая привычных надрезов.

113
00:05:22,206 --> 00:05:24,936
Или же мы в корне могли бы изменить
подход к строительству,

114
00:05:24,936 --> 00:05:28,343
если бы наши крохотные роботы
работали так же, как это делают термиты.

115
00:05:28,343 --> 00:05:31,108
Они строят эти невероятные
восьмиметровые холмы —

116
00:05:31,108 --> 00:05:35,196
прекрасно вентилируемые многоквартирные
дома для других термитов

117
00:05:35,196 --> 00:05:37,287
в Африке и Австралии.

118
00:05:37,287 --> 00:05:39,717
Так что, я думаю, что дала вам
примеры того,

119
00:05:39,717 --> 00:05:42,154
что мы можем делать при помощи
этих маленьких роботов.

120
00:05:42,154 --> 00:05:46,561
Мы уже достигли некоторых успехов,
но ещё предстоит пройти долгий путь,

121
00:05:46,561 --> 00:05:49,419
и я надеюсь, что кто-то из вас
сможет внести свой вклад в это дело.

122
00:05:49,419 --> 00:05:51,187
Спасибо большое.

123
00:05:51,187 --> 00:05:53,391
(Аплодисменты)