新SAT必读演讲：生物的秘密

2016-08-04 17:46:26来源：网络

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　　参考翻译

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　　即使是自然界最恶心的生物也身怀一些绝技, 不过谁会想见到一大群蟑螂朝自己冲来呢?

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　　然而，在自然和人类技术间最大的不同之处中，有一项与健壮性有关。健壮系统能保持稳定，即使是在复杂和新的环境里。引人注意的是，蟑螂可以保持自身稳定地跑过崎岖的路面。我们又给它们装上了喷气背包，或是增加了像地震那样的扰动，结果发现，它们的腿调整能力极强，使得它们可以自我保持稳定而无需大脑的辅助。它们可以穿过像草地这样的复杂地形，没有问题，不会失稳。我们发现了一种新的行为，跟它们的体形密切相关，他们实际上是自动翻向一边来穿过这片人造实验草丛。

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　　健壮系统可以承担多重任务，系统结构却无需变动。这是我们发现的一种新的行为。这些小家伙快速地翻了个个儿然后躲起来，不到150毫秒——你根本看不到—— 所用的结构仍然是它们用来跑的腿。它们可以翻过身来跑，非常快，在竿子、树枝和电线上都行，如果你在树枝上施加扰动，它们就会这样，它们可以做出体操动作，我们还没有机器人可以做到。它们的动作能力几乎是无限的，使用的是同一结构，适应各种不同环境的能力也是前所未见的。它们有翅膀，觉得热的时候可用来飞行，而同样是翅膀，在它们失稳时，可以帮它们翻过来。非常有效。

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　　健壮系统也是能容错并且防止故障的。这是一只蟑螂脚，上面有刺、胶垫和爪子，但如果你把这些脚去掉，它们仍然可以穿过起伏不平的地表，在下面的这个视频中你们可以看到，速度没有明显下降。真是非凡的能力。没有脚它们也可以爬上网子。这儿有一只，用的是通常的三足切换方式：三条腿，三条腿，三条腿，但在自然界，这些昆虫常常会失去腿。这一只是少了两条中腿在爬。它甚至可以少三条腿，像三脚架那样，用了一种新的，跳跃步态。我需要强调，所有这些视频都已经放慢了20倍的速度。所以它们实际非常快，虽然你看到的是这样。

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　　健壮系统还是防损的。这一只要爬上墙。看起来就是快速连贯地竖直向上爬，但在慢镜头下，你可以看到些完全不同的东西。它们是这样的。它们故意用头撞墙，这样就不用减速，可以在75毫秒内就把方向变为向上。它们可以做到这一点，一部分原因是它们有非凡的外骨骼。这些外骨骼其实仅仅是些柔性关节组成，管状和板状结构彼此相连。这是蟑螂腹部的解剖结构。可以看到这些板，和柔性薄膜。

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　　我一个在伯克利的工程学同事，和他的学生们一起设计了一种新型制造技术，本质上是折纸型外骨骼，激光切割，再压片，然后折成一个机器人，用不了15分钟就可以完成。这些机器人，叫做DASH(冲)，全称是动态自行扁平六足机器人，是具有高度柔性的机器人，正是因为有了这些特性，稳固性相当高。它们当然也具有相当的防损性能。 (笑声) 它们甚至具有了一些蟑螂的行为，因此它们可以运用自己的智能柔性身体，转而向墙上爬行，轻而易举。它们甚至可以做一点初级的快速翻身动作将自己隐藏起来。

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　　现在我们想知道：为什么它们可以畅通无阻? 我们发现它们可以穿过三毫米的缝隙，也就两个1分币摞起来那么高。而当它们钻进去时，它们实际上以很高的速度穿过这些狭窄空间，虽然你根本看不见。为了更好地进行了解，我们对外骨骼进行了CT扫描，发现它们可以压缩自己的身体超过40%。我们把它们放进了一个材料测试仪器进行应力应变分析，发现它们可以承受 800倍于体重的压力，而且压过之后，它们还可以飞可以跑，完全正常。

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　　所以你永远不会知道以好奇心为基础的研究会发现什么，并且有一天你可能会希望看到一群蟑螂型仿生机器人向你冲来。 (笑声)

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