En professor i geniale gangarter
Interview med Robert Full, Polypedal lab, UC Berkeley
December 2002

Robert Fulls store laboratorium på Berkeley universitet ved San Francisco er en blanding af en klinik, en gymnastiksal og et torturkammer for alt muligt kryb der har ben. Der er trædemøller til kakkerlakker og firben, der er løbebånd til krabber og skorpioner, der er vægge af plexiglas, som gekkoer kan flintre op af medens de bliver optaget af et højhastighedskamera, der gør det muligt for forskerne bagefter at studere hvad der egentlig foregår. Der er besynderlige ophæng og små elektroniske nåle der kan måle muskelspændinger på insekter - og det hele er er et sammensurium af stålreoler og kasser med dyrt udseende måleapparater, tydeligvist hjemmelavede mekaniske konstruktioner - og så et filter af kabler, videokameraer og monitorer.
Jeg har rigelig tid til at gå rundt og studere opstillingerne for da jeg ankommer taler Robert Full i telefon, og han ser ud som om det er vigtigt. Samtalen tager tre kvarter, og da han endelig lægger røret er Full ganske vist meget undskyldende over at jeg måtte vente så længe, men omvendt er han tydeligvis meget glad for telefonopringningen.
Det var nemlig Nasa, den amerikanske rumadministration, han havde haft i røret. Endelig, endelig ringer de, siger han. Full har længe haft lyst til at lege med rumfolkene - og nu var de åbenbart meget interesserede i et samarbejde.

I professor Fulls laboratorium undersøger man én eneste ting: hvordan forskellige organismer bruger deres ben til at bevæge sig rundt. Det er selvfølgelig ekstremt specialiseret, men den viden de opnår har vist sig at have meget brede anvendelser.
For nogle år siden fandt Fulls team af forskere og studerende eksempelvis ud af hvordan det lille firben Gekkoen bærer sig ad med at løbe op af af vægge og henover lofter med hovedet nedaf, som om tyngdeloven var ophævet for dens vedkommende.

Det viste sig at trædepuderne på gekkoens fødder ender i millioner af bitte små hår, og dermed kan gekkoen udnytte en særlig tiltrækningskraft der findes helt nede på molekylært niveau.
Det er ikke lige stedet her at forklare dén effekt nærmere - pointen er at det virker, og det så godt at man teoretisk kunne hænge et 20 kg lod op under sådan en lille gekko der sidder under loftet.
Robert Full arbejder tæt sammen med forskere der udvikler robotter, og det var oplagt at prøve at overføre gekkoens metode til robotter, så de også kunne klatre op af vægge.

Robert Full har i mellemtiden allieret sig med en anden afdeling på Berkelely universitet for at finde en måde at fremstille de små hår kunstigt - og det er lykkes, selv om hårene kun er omkring en tusindedel af et normalt hårs tykkelse. Det umiddelbare mål er at at lave en ny form for tape eller velcro, der ville kunne bruges til alt muligt, lige fra plastre til lynlåse.
- og det var dét projekt Nasa ringede for at komme med i. De er nemlig på jagt efter en måde at få astronauterne og deres grej til at hænge sikkert fast på rumskibet, når de arbejder udenfor.

Hjulet er en af menneskeheden store opfindelser, men i Robert Fulls laboratorium er man mest til ben. Full har længe ledt efter eksempler på dyr eller insekter der bevæger sig ved hjælp af hjul, og til hans overraskelse er det ikke lykkes ham at finde et eneste hjul i naturen.
Tværtimod viser det sig at alle væsener med ben - hvad enten det er mennesker, krabber eller tusindben - bevæger sig ved hjælp af den samme grundlæggende mekanisme. Vores ben er elastiske og fjedrende, som kængurustylter, og dermed kan de opsuge bevægelsesenergi når foden rammer jorden og sende den tilbage igen, når man sætter af.
Det er elasticiteten der gør at ben faktisk er en meget energi-effektiv form for transport.

Robert Fulls bud på fremtidens transport fartøjer er at mange af dem vil have elastiske ben, snarere end hjul, ikke mindst når de skal bruges off-road.
Off-road kan være mange ting: Det kunne en traktor, der i stedet for at lave de sædvanlige brede hjulspor kunne trippe forsigtigt rundt i markerne på lange ben.
Off-road kunne også være på Mars eller andre fjerne planeter, hvor landevejene næppe er i særlig god stand.

Det mest nærliggende er imidlertid katastrofesituationer:
Robert Full arbejder sammen med et par af USAs førende robotforskere om at udvikle en redningsrobot, der kan bruges til at finde tilskadekomne ved krig eller ved jordskælv. Som så meget andet af det mest interessante forskning i USA hedder hovedsponsoren DARPA, det amerikanske militærs forskningsprogram.

Robotten hedder Rhex, den består af en flad kasse, der er en halv meter lang og 12 centimeter høj, forsynet med 6 ben. Den ligner en kakerlak i overstørrelse og det er ikke tilfældigt, for designet er i høj baseret på studier af kakerlakker.
Den er ret forbløffende at se på, når den spæner afsted over murbrokker og op af trapper og bakker, den kan endda både hoppe og svømme.

Rhex er endnu et eksempel på at forskningsresultater opstår af de mærkeligste omveje. For nogle år siden var Robert Full konsulent på Disney filmen "Græsrødderne" - en computeranimeret film, med myrer, græshopper, mariehøner og andet kryb i hovedrollerne.
Robert Full arbejdede sammen med animatorerne for at deres computersimulationer af insekter kunne blive så naturtro som muligt og Full forklarede dem hvordan insekterne bevæger sig op og ned når de går på deres elastiske ben:

Tegnerne spurgte Robert Full hvorfor han ikke havde prøvet at undersøge insekters bevægelse i det vandrette plan, og da Full så gjorde det, opdagede han at den måde deres skelet er designet på i sig selv giver insektet den stabilitet, det har brug for, når det bevæger sig.

Når robert Full skal holde foredrag om selvstabiliserende skeletter viser han en lille optagelse af en kakerlak der løber afsted med en lille kineser bundet på ryggen.
Kineseren eksploderer, men kakerlakken er stort set øjeblikkeligt tilbage på samme kurs og bener ufortrødent videre.
Man skulle tro at et dyr der bliver forstyrret når det løber afsted, ville have alle mulige sensorer, så det kunne beregne hvordan det skulle rette op igen. Men i praksis bevæger insekter sig hurtigt at der simpelthen ikke er tid til at tænke over den slags.
I stedet mener Robert Full, at insektet klarer det i kraft af at dets skelet er bygget, så det stabiliserer sig selv - ligesom støddæmperne i en bil. Så insektet behøver ikke at tænke over at holde balancen, det skal bare spæne derudaf.

I robotternes verden kræver det normalt en forfærdelig masse computerkraft bare at få maskiner med ben til holde balancen og kursen når underlaget er ujævnt.
De fleste robotdesignere bruger en masse kræfter på at programmere præcist hvordan hver eneste bevægelse skal koordineres for at robotten kan balancere.
Det kan lyde oplagt, men det var faktisk et gennembrud i forskningen, da Full opdagede, at hvis man istedet aflurer hvordan naturen har bygget skeletter, der i sig er stabile og flexible, så bliver det meget nemmere at konstruere effektive robotter:

Over døren til professor Fulls laboratorium hænger et skilt, hvor der står: Mangfoldighed gør opdagelser mulige.

For Full er den overordnede konklusion på hans arbejde med insekter at naturen er fuld af nyttig viden, der bare venter på at blive opdaget. Men hver gang vi udrydder en art, så fjerner vi også en viden, der kunne have værdifuld for os selv.

Der er alle mulige løsninger derude i naturen, der kan være inspiration til en ny form for kunstig muskel eller en ny slags lim. Og det er et dyr, der rummer den viden - men vi udrydder dyret.
Det har en meget konkret effekt at vi bevarer naturens mangfoldighed, siger Robert Full, det er helt klart i vores interesse - rent bortset fra at vi også kan ønske at bevare naturen, simpelthen fordi vi synes den skal være der.