吃污染物的机器人
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0:01 - 0:02大家好,我是一名工程师,
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0:02 - 0:04我是做机器人的。
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0:04 - 0:08当然了,你们都知道什么是机器人,
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0:08 - 0:10如果你不知道,
可能会去谷歌搜索一下, -
0:10 - 0:12问问谷歌,什么是机器人?
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0:12 - 0:13咱们用谷歌搜一下。
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0:13 - 0:16这就是我们在谷歌上得到的。
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0:16 - 0:20你会发现这里有很多
不同样式的机器人, -
0:20 - 0:23但它们的结构
主要是模仿人类的, -
0:23 - 0:25而且看上去都是常规的样子,
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0:25 - 0:27因为它们有塑料、有金属,
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0:27 - 0:30还有发动机、齿轮等等。
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0:30 - 0:31有些机器人看起来很友善,
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0:31 - 0:34你可以过去抱一下。
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0:34 - 0:35也有些看起来不怎么友善,
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0:35 - 0:37就像是从电影《终结者》里
直接走出来的一样。 -
0:37 - 0:40其实,他们可能
真的就从《终结者》来的。 -
0:40 - 0:42有了这些机器人,
你可以做很多很酷的事情—— -
0:42 - 0:44还有很刺激的事情。
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0:44 - 0:47但我想去关注另一种机器人——
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0:47 - 0:49我想做不同种类的机器人。
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0:49 - 0:53给我灵感的东西
看起来并不像我们人类, -
0:53 - 0:54而是像这些。
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0:54 - 0:57这些便是自然生物有机体,
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0:57 - 1:00它们能做很多很酷的事、
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1:00 - 1:02我们和现有的机器人
都做不到的事。 -
1:02 - 1:06它们能做的很厉害的事
包括在地面上到处走; -
1:06 - 1:08去花园,吃农作物;
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1:08 - 1:09爬树;
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1:09 - 1:11出入水面;
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1:11 - 1:14捕捉并消化昆虫等等。
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1:14 - 1:16所以说,它们所能做的事很有趣。
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1:16 - 1:19它们出生、呼吸、死亡,
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1:19 - 1:21他们也从自然环境中摄取食物。
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1:21 - 1:24这都是我们现有的机器人所不能做的。
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1:24 - 1:26那么,如果我们可以
把这些特性的一部分 -
1:26 - 1:29放到未来的机器人身上,
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1:29 - 1:31来解决一些很有趣的问题,会不会很棒?
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1:31 - 1:34下面讨论几个环境问题,
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1:34 - 1:36我们可以在这些环境中
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1:36 - 1:40应用这些动植物
拥有的能力和技巧 -
1:40 - 1:43来解决这些问题。
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1:43 - 1:46我们来看两个环境问题。
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1:46 - 1:47都是人类造成的——
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1:47 - 1:50这是人类与环境相互作用,
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1:50 - 1:52造成的一些不怎么好的后果。
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1:52 - 1:56第一个问题与人口压力有关。
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1:56 - 1:59世界人口的压力
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1:59 - 2:03要求农业生产更多农作物。
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2:03 - 2:04要做到这一点,
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2:04 - 2:07农民需要对土地
使用越来越多的化学品。 -
2:07 - 2:10他们使用的包括
肥料、硝酸盐、农药—— -
2:10 - 2:13各种促进农作物生长的东西,
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2:13 - 2:15但这也有负面影响。
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2:15 - 2:19其中一个负面影响是,
如果在田里施很多肥料, -
2:19 - 2:21作物并不能吸收所有的肥料。
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2:21 - 2:24很多肥料会留在土壤里,
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2:24 - 2:25然后下雨时,
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2:25 - 2:28这些化学品流进地下水。
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2:28 - 2:29顺着地下水,
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2:29 - 2:33进入小溪、湖泊、河流,
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2:33 - 2:34最后进入海洋。
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2:34 - 2:37当这些化学品、硝酸盐
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2:37 - 2:39进入环境中时,
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2:39 - 2:42生活在这些环境里的生物
就会受到影响—— -
2:42 - 2:44比如藻类。
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2:44 - 2:47藻类热爱硝酸盐,它喜欢肥料,
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2:47 - 2:49所以它吸收这些化学品。
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2:49 - 2:52条件适宜时,藻类大量繁殖,
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2:52 - 2:54繁殖出一堆一堆的新藻。
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2:54 - 2:56这叫做爆藻。
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2:56 - 2:59麻烦的是,藻类这样繁殖时,
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2:59 - 3:01会耗尽水中的氧气。
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3:01 - 3:03氧气一旦耗尽,
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3:03 - 3:06水中其它生物就无法生存。
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3:06 - 3:08那怎么办?
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3:08 - 3:12我们尝试制造
会吃水藻的机器人, -
3:12 - 3:14能把水藻吃光,又很安全。
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3:14 - 3:16这是第一个问题。
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3:16 - 3:18而第二个问题也是人类的杰作,
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3:18 - 3:20是油污染。
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3:20 - 3:24我们的发动机、船只
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3:24 - 3:26都会释放出油类。
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3:26 - 3:29有时候油轮把油箱里的物质排进海里,
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3:29 - 3:31油就这样进入海水。
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3:31 - 3:36如果我们可以使用
能吃掉油污染物的机器人, -
3:36 - 3:39那是不是很美好?
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3:39 - 3:41这就是我们正在做的。
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3:41 - 3:44我们做的是
能吃掉污染物的机器人。 -
3:44 - 3:45为了实际造出这种机器人,
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3:45 - 3:48我们从两种生物中获取灵感。
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3:48 - 3:50右边那张是姥鲨。
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3:50 - 3:53姥鲨是大型鲨鱼,
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3:53 - 3:56它是非肉食动物,
所以你可以跟它一起游泳, -
3:56 - 3:57就像这样。
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3:57 - 3:59姥鲨张着大嘴,
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3:59 - 4:02游过水面,收集浮游生物。
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4:02 - 4:05同时,它消化食物,
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4:05 - 4:09在体内产生能量,赖以继续活动。
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4:09 - 4:11那么,我们能不能
做个这样的机器人 -- -
4:11 - 4:14像姥鲨一样在水里慢慢前进
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4:14 - 4:16吃掉污染物?
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4:16 - 4:18那我们来看看能不能做。
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4:18 - 4:21另外我们从另一生物得到的灵感。
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4:21 - 4:23这照片是水船虫。
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4:23 - 4:25水船虫真的很可爱。
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4:25 - 4:26它游泳时,
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4:26 - 4:29用船桨一样的腿向前推自己。
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4:29 - 4:32那么我们取两者之长处,
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4:32 - 4:35结合在一起,
做成一种新型机器人。 -
4:35 - 4:38实际上,因为从水船虫得到的灵感,
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4:38 - 4:41以及我们的机器人坐在水面上,
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4:41 - 4:43划行向前,
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4:43 - 4:45我们就称它为“划水机器人”。
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4:45 - 4:49所以划水机器人是个
会划水的机器人。 -
4:49 - 4:51好,那它长什么样子?
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4:51 - 4:53这是一些照片。
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4:53 - 4:54你们看,
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4:54 - 4:57它一点都不像
我们开头看到的机器人。 -
4:57 - 5:00所以谷歌错了,
机器人不是它说的那样, -
5:00 - 5:01机器人长这样。
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5:01 - 5:03我这里有一只划水机器人。
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5:03 - 5:04我拿起来给你们看,
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5:04 - 5:06让你们了解一下它的大小,
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5:06 - 5:08而且它一点也不像其它机器人。
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5:08 - 5:10它是塑料的。
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5:10 - 5:12现在我们来看看
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5:12 - 5:13划水机器人的组件——
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5:13 - 5:15使它特别的地方。
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5:15 - 5:18划水机器人由三个部分组成,
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5:18 - 5:22就像任何生物的组成部分。
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5:22 - 5:24它有大脑、
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5:24 - 5:25有身体、
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5:25 - 5:27有胃。
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5:27 - 5:30它需要胃来产生能量。
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5:30 - 5:32所有划水机器人都有这三部分,
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5:32 - 5:34就像任何生物都有这三部分一样。
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5:34 - 5:36我们一个个来看。
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5:36 - 5:38它有身体,
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5:38 - 5:39塑料制成的身体,
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5:39 - 5:42它可以坐在水面上。
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5:42 - 5:45脚蹼在旁边这里——
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5:45 - 5:46帮助机器人移动,
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5:46 - 5:48就像水船虫一样。
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5:48 - 5:50它的身体是塑料的,
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5:50 - 5:52但这里有软橡胶做的嘴。
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5:52 - 5:54这里还有另一张嘴,
它有两张嘴。 -
5:54 - 5:56为什么要两张嘴?
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5:56 - 5:58一张让食物进来,
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5:58 - 6:00另一张让食物出去。
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6:00 - 6:03所以你们可以看到,
它有嘴,有臀部, -
6:03 - 6:04或者是 --
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6:04 - 6:06排泄的地方,
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6:06 - 6:08就像真的生物一样。
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6:08 - 6:12所以它开始有点像那个姥鲨了。
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6:12 - 6:14那么刚才说的是身体。
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6:14 - 6:16第二部分是胃。
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6:16 - 6:18我们需要给机器人输入能量,
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6:18 - 6:20还需要处理污染。
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6:20 - 6:22所以污染物从这里进去,
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6:22 - 6:23机器人会处理一下,
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6:23 - 6:27中间这里有电池,
称为微生物燃料电池。 -
6:27 - 6:28我把这个放下,
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6:28 - 6:31把燃料电池拿起来。
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6:31 - 6:32这不是电池,
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6:32 - 6:34也不是传统的供电系统,
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6:34 - 6:35而是这个——
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6:35 - 6:36它的胃。
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6:36 - 6:38它真的是个胃。
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6:38 - 6:41因为你可以在这边
放进污染物形式的能量, -
6:41 - 6:43它就发电。
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6:43 - 6:44所以这是什么?
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6:44 - 6:46它叫做微生物燃料电池。
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6:46 - 6:48它有点像化学燃料电池。
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6:48 - 6:49你大概在学校看过,
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6:49 - 6:51或者新闻里看过。
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6:51 - 6:54化学燃料电池利用氢气和氧气,
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6:54 - 6:56把两者结合,获得电力。
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6:56 - 7:00这是成熟的技术,
在阿波罗太空计划里用过, -
7:00 - 7:03就是说四、五十年以前就有了。
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7:03 - 7:04但这个比较新,
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7:04 - 7:05这是微生物燃料电池。
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7:05 - 7:07原理相同:
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7:07 - 7:08氧气在一边,
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7:08 - 7:10但另一边不是氢气,
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7:10 - 7:12而是一种混合液。
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7:12 - 7:14混合液中有活的微生物。
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7:14 - 7:17如果你拿一些有机材料——
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7:17 - 7:19可以是某种废品、食物,
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7:19 - 7:21或者用一点你的三明治 --
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7:21 - 7:24把它放进这里面,
微生物会吃掉它, -
7:24 - 7:27然后把这食物转化成电力。
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7:27 - 7:30不仅如此,如果微生物的种类正确,
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7:30 - 7:33你可以用微生物燃料电池
处理某些污染物。 -
7:33 - 7:36如果选对了微生物,
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7:36 - 7:39那微生物可以吃掉藻类;
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7:39 - 7:41如果用另一种微生物,
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7:41 - 7:44它可以吃掉石油醚和原油。
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7:44 - 7:48所以你看到了
如何使用这个胃 -
7:48 - 7:51来不仅处理污染物,
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7:51 - 7:55而且能用污染物发电。
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7:55 - 7:57所以这个机器人
在环境中到处移动, -
7:57 - 7:59把食物吃进胃里,
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7:59 - 8:02消化吃进去的食物,发电,
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8:02 - 8:04再利用电力在环境中继续移动,
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8:04 - 8:06如此周而复始。
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8:06 - 8:09那么,我们看看
划水机器人工作的样子—— -
8:09 - 8:11它划水时的样子。
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8:11 - 8:12这里有几段影片。
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8:12 - 8:15你们看到的第一个动作——
希望大家都能看到, -
8:15 - 8:16是张开嘴巴。
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8:16 - 8:19前嘴后嘴都张开,
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8:19 - 8:21它会一直把嘴张得足够大,
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8:21 - 8:23然后机器人开始向前划行。
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8:23 - 8:25它在水中移动,
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8:25 - 8:27使食物进去,废弃物出来。
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8:27 - 8:29当它移动够了,
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8:29 - 8:31就停下,合上嘴巴——
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8:31 - 8:34慢慢合上——
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8:34 - 8:37然后就坐在那里,
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8:37 - 8:38开始消化食物。
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8:38 - 8:41当然这些微生物燃料电池里
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8:41 - 8:42有微生物存在。
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8:42 - 8:44你真正想要的是从这些微生物
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8:44 - 8:46得到很多能量,并且越快越好。
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8:46 - 8:48但我们不能强迫微生物,
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8:48 - 8:51它们每秒只能产生一点点电,
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8:51 - 8:54发电量是毫瓦或微瓦级。
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8:54 - 8:56对这个发电量做个比较。
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8:56 - 8:58比如你的手机,
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8:58 - 9:00像这种现代一点的。
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9:00 - 9:02使用手机时,耗电量大约一瓦。
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9:02 - 9:04所以手机的耗电量
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9:04 - 9:08是微生物燃料电池的
一千倍或一百万倍。 -
9:08 - 9:10那我们怎么办呢?
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9:10 - 9:12划水机器人消化完食物之后,
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9:12 - 9:14当它吃进食物后,
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9:14 - 9:17就会坐在那里,
一直等到食物消化完。 -
9:17 - 9:21那需要几个小时,甚至好几天。
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9:21 - 9:24划水机器人典型的工作周期
是这样的: -
9:24 - 9:26张开嘴,
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9:26 - 9:27移动,
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9:27 - 9:28合上嘴,
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9:28 - 9:30坐在那里等。
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9:30 - 9:32一旦把食物消化完,
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9:32 - 9:34就把相同的事情再做一遍。
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9:34 - 9:37可是你看,
这是不是很像真的生物啊? -
9:37 - 9:39跟我们做的事情很像。
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9:39 - 9:41周六晚上,我们出门,张嘴,
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9:41 - 9:43把胃塞满,
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9:43 - 9:46坐在电视机前,消化。
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9:46 - 9:49觉得消化完了,又重复同样的事。
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9:49 - 9:52好,如果这次循环很幸运,
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9:52 - 9:55循环结束时还有足够的剩余能量
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9:55 - 9:57去做点别的事,
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9:57 - 9:59比如可以发个短信。
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9:59 - 10:00我们可以发个短信说,
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10:00 - 10:03“我最近吃了这么多污染物”,
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10:03 - 10:06或者“我最近遇到了这东西”,
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10:06 - 10:09或者“这是我的当前位置”。
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10:09 - 10:11能够发出“这是我的当前位置”的短信
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10:11 - 10:14是非常非常重要的。
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10:14 - 10:16设想一下之前看到的
水面的油污画面, -
10:16 - 10:18或者大片藻类。
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10:18 - 10:20你真的想把划水机器人送过去,
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10:20 - 10:22把所有污染物吃光,
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10:22 - 10:24然后你得把它们收回来。
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10:24 - 10:25为什么?
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10:25 - 10:26因为目前这些划水机器人
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10:26 - 10:28和我这里的这只划水机器人,
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10:28 - 10:30里面有马达、电线,
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10:30 - 10:33有自己不能生物降解的组件。
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10:33 - 10:37目前的划水机器人里面
包括有毒电池等等, -
10:37 - 10:39你不能把它们留在环境里,
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10:39 - 10:41所以必须追踪它们的位置。
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10:41 - 10:42在它们完成工作后,
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10:42 - 10:43必须回收。
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10:43 - 10:46这会限制可用机器人的数量。
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10:46 - 10:47另一方面,
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10:47 - 10:50如果你的机器人有点像生物体,
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10:50 - 10:53那它在生命结束时,
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10:53 - 10:55会死亡且降解消失。
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10:55 - 10:56所以,
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10:56 - 10:59如果这些机器人不是
像现在这样用塑料制成, -
10:59 - 11:01而是用其它材料,
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11:01 - 11:03那种丢在外面就可以
降解消失的材料 -
11:03 - 11:04该有多好?
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11:04 - 11:07那就会改变我们使用机器人的方式。
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11:07 - 11:10与其放10个、100个
机器人到环境中, -
11:10 - 11:11不得不追踪它们,
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11:11 - 11:13还要在死掉后
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11:13 - 11:14收回来,
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11:14 - 11:16不如放1000个、
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11:16 - 11:18一百万个、十亿个机器人,
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11:18 - 11:20就让它们随意散落在环境中。
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11:20 - 11:23你知道它们寿终时会降解消失,
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11:23 - 11:25而不需要担心它们的回收。
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11:25 - 11:28那样会改变你对机器人的想法,
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11:28 - 11:30以及使用它们的方式。
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11:30 - 11:32随之而来的问题:
你能做吗? -
11:32 - 11:33是的,我们已经证明,
你也可以做。 -
11:33 - 11:36你可以制造可生物降解的机器人。
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11:36 - 11:39真正有意思的是,
你可以使用日常原料, -
11:39 - 11:41来制造这种可生物降解的机器人。
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11:41 - 11:43我给大家看几个,
你们可能会很惊讶。 -
11:43 - 11:46你能用果冻做出机器人。
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11:46 - 11:49那么取代现在这个马达的是,
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11:49 - 11:51你可以造出叫做人造肌肉的东西。
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11:51 - 11:54人造肌肉是一种智能材料,
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11:54 - 11:55给它通电,
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11:55 - 11:57它就会收缩、弯曲或扭转,
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11:57 - 12:00它看起来就像真的肌肉。
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12:00 - 12:03所以,与其使用马达,
不如使用人造肌肉。 -
12:03 - 12:06你可以用果冻做人造肌肉。
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12:06 - 12:07给果冻加点盐,
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12:07 - 12:09然后鼓捣鼓捣,
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12:09 - 12:11就做出人造肌肉了。
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12:11 - 12:13我们还证明了,可以用纸,
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12:13 - 12:16做微生物燃料电池的胃。
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12:16 - 12:19因此整个机器人都可以
用生物降解材料制造。 -
12:19 - 12:24把它们丢出去,
它们会自己降解消失。 -
12:24 - 12:26这真的非常令人兴奋。
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12:26 - 12:29这会彻底改变我们对机器人的看法。
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12:29 - 12:31而且还让你变得有创意,
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12:31 - 12:34想出更多机器人的用途。
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12:34 - 12:36我举个例子。
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12:36 - 12:38如果你能用果冻做机器人——
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12:38 - 12:41大家都吃果冻吧?
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12:41 - 12:43那,为什么不这样做?
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12:43 - 12:45橡皮熊机器人。
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12:45 - 12:48这里,我准备了几个。
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12:48 - 12:50好了,我有一袋——
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12:50 - 12:53我拿了一个柠檬味儿的。
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12:53 - 12:55我要吃掉这个橡皮熊软糖——
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12:55 - 12:58这个不是机器人,
我们得先假装一下。 -
12:58 - 13:00你要拿它做什么用呢?
把它放进嘴里—— -
13:00 - 13:02柠檬味儿不错。
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13:02 - 13:05不要太用力嚼,
机器人可能不喜欢。 -
13:07 - 13:09然后吞下去。
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13:09 - 13:11然后它进入你的胃。
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13:11 - 13:15到胃里之后,
它移动、思考、扭转、弯曲, -
13:15 - 13:16各种折腾。
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13:16 - 13:18然后再跑到你的肠道,
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13:18 - 13:20看看你有没有溃疡或癌症,
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13:20 - 13:22或许顺便打个针之类的。
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13:22 - 13:25你知道它完成任务后,
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13:25 - 13:28会被你的胃消化掉。
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13:28 - 13:30或者,如果你不愿意,
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13:30 - 13:32它可以只在你的身体里走个过场,
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13:32 - 13:33掉进马桶,
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13:33 - 13:34在环境中安全分解。
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13:34 - 13:39所以再次说明,
这会改变我们对机器人的想法。 -
13:39 - 13:43我们从可以吃掉污染物的机器人开始,
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13:43 - 13:46直到可以被我们吃掉的机器人。
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13:46 - 13:48希望能给大家一些灵感,
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13:48 - 13:51看看我们能如何使用
未来的机器人。 -
13:51 - 13:54谢谢大家!
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13:54 - 13:55(掌声)
- Title:
- 吃污染物的机器人
- Speaker:
- 乔纳森·罗斯特
- Description:
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“划水机器人”,一种清除污染物并且靠吃污染物自行发电的机器人。机器人专家乔纳森·罗斯特解释了这种特殊的游泳机器人,它使用微生物燃料电池,能中和爆发的藻类和油污,它会成为可生物降解、自主对抗污染物的机器人的先驱。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 14:10
Jenny Yang approved Chinese, Simplified subtitles for A robot that eats pollution | ||
Jenny Yang edited Chinese, Simplified subtitles for A robot that eats pollution | ||
Jiawei Ni accepted Chinese, Simplified subtitles for A robot that eats pollution | ||
Yan Gao edited Chinese, Simplified subtitles for A robot that eats pollution | ||
Yan Gao edited Chinese, Simplified subtitles for A robot that eats pollution | ||
Jiayuan Zheng edited Chinese, Simplified subtitles for A robot that eats pollution | ||
Jiayuan Zheng edited Chinese, Simplified subtitles for A robot that eats pollution | ||
Jiayuan Zheng edited Chinese, Simplified subtitles for A robot that eats pollution |