Zinātne

Augstā reālās pasaules zinātne aiz zinātniskiem un anime mecha robotiem

2024

Vai tas ir Stryder Titan no Titanfall , EVA vienība no Neona Genesis Evangelion , vai vecmodīgs labs Gundam uzvalks, mechas ir zinātniskās tehnoloģijas zelta standarts, kā arī hiperdziņi un gaismas zobeni. Tagad, kad tiek plaši reklamēta MegaBots pret Suidobashi mecha cīņa beidzot ir nokritis mūsu pašu pasaulē, Eagle Prime pārstāvot ASV un Kuratas cīnoties par japāņiem, kaujas mehānismi ir kļuvuši daudz tuvāk realitātei.

Lai gan šīs reālās pasaules mašīnas vairāk pārvietojās kā geriatriskie iekrāvēji, nevis īsti iznīcināšanas dzinēji, Eagle Prime pret Kuratas bija pasaulē pirmā milzu robotu cīņa, un tā parādīja dažas no galvenajām tehnoloģiskajām problēmām, ar kurām saskaras reālās dzīves mecha būvniecība.

Šeit ir lielie.

KO MĒS TO BŪVĒTU?

Aplūkojot Eagle Prime un Kuratas, jūs pamanīsit divas lietas: pirmkārt, viņi nestaigā uz divām kājām, un, otrkārt, viņi ir ļoti, ļoti lēni. Izrādās, ka patiesa divkāju kustība ir neticami grūta, jo lielāks (un smagāks) kaut kas kļūst. Patiesībā, vismaz viena persona ir palaidis skaitļus un konstatējis, ka robots Jēgera lielumā būtu praktiski neiespējams. Inženieris vārdā JJ Duncan saka:

“Neviens zināms materiāls nespētu izturēt stresu, ko rada robota aktivitāte, īpaši locītavās… Augstas izturības tērauda sakausējuma gala stiprība ir 760 MPa (megapaskali), bet oglekļa šķiedras gala stiprība - 6370 MPa. Bet, ja robots sit ar monstru, lec un skrien, radītie G spēki ir lieli skaitļi. '

neveiksmīgu notikumu virkne vecākiem

Saskaņā ar Jekanthan Thangavelautham MIT, robotikas pēcdoktorantūras līdzstrādnieks, meha celtniecības materiāls būs viens no lielākajiem šķēršļiem, kas jāpārvar, jo jebkurš materiāls, kas ir pietiekami spēcīgs, lai ļautu milzu robotam būt izveicīgam un izveicīgam, būs pārāk smags un stingrs, lai to patiešām vilktu izslēgts. Tomēr viņš saka, ka iespējamā iespēja būtu berilija viela, kā arī titāna un ar oglekli pastiprināta plastmasa.

Kredīts: karikatūru tīkls

call of duty black ops 3 esrb

Jūs varētu tā domāt Evaņģēlijs bija pareiza ideja: neveidojiet robotus, neaudzējiet milzu cilvēkus un nemontējiet tos ar robotu detaļām, piemēram, vienu no tie robotu eksoskeleti armija eksperimentē. Patiesībā cilvēka ķermenis ir lielisks dizains lai tiktu galā ar nelīdzenu reljefu un lielu svaru nēsāšanu, bet problēma nav dizainā, bet proporcijās.

Saskaņā ar Space.com , augumam dubultojoties, svars palielinās astoņas reizes, un, palielinoties izmēram un svaram, enerģijas daudzums, lai to visu pārvietotu, palielinās eksponenciāli. Tas patiesībā ir viens no principiem, kas ierobežoja dinozauru augšanu, uzskata Kornela universitātes robotikas profesors Endijs Rūina: “Kad [dinozauri] kļuva lielāki, viņiem bija grūtāk vilkt apkārt savam svaram. Tas ir nedaudz pretintuitīvs - jūs domājat, ka tas līdzsvarosies, bet tā nav. ”

KĀ MĒS TO VARĒTU?

Ja būvmateriālu jautājumu var uzvarēt, nākamais lielais izaicinājums būs spēks. Ja vien roboti nestaigā ar gariem nabas kabeļiem, piemēram, EVA vienību, viņiem būs vajadzīgs jaudīgs un salīdzinoši mazs enerģijas avots. Saskaņā ar Thangavelautham teikto:

'Pārnēsājami skaldīšanas reaktori tiek izmantoti lidmašīnu pārvadātāju darbināšanai, taču tie joprojām ir jāsamazina un jaudas blīvums ir ievērojami jāuzlabo, lai šie roboti vienkārši staigātu ... Eksotiskie enerģijas avoti ir gan galvenais izaicinājums, gan izrāviena tehnoloģija, kas varētu radīt šāda veida lietas sasniegt realitāti. '

Ar “eksotisku enerģiju” Thangavelautham nozīmē kodolenerģiju vai tumšo matēriju. Bet pat tad, ja mēs atrodam enerģijas avotu, kas varētu veikt smago celšanu, mums, iespējams, nav tehnoloģiju, lai to faktiski īstenotu izpildīt smagā celšana. In intervija ar Gizmodo , Daniels Vilsons izvirzīja būtisku inženiertehnisku problēmu: 'Es nezinu, kā jebkurš izpildmehānisms spētu noturēt šādu milzu konstrukciju vertikālā stāvoklī lielā vējā, vēl jo vairāk pārvietot to ar pietiekamu veiklību, lai staigātu.'

Pat paceļot Jēgera roku paralēli zemei būtu cīņa neticamā vajadzīgā griezes momenta dēļ: aptuveni 81 miljons mārciņu pēdu. Salīdzinājumam-visspēcīgākās hidrauliskās sistēmas pasaulē var izvest tikai aptuveni 1,3 miljonus mārciņu.

No praktiskā viedokļa milzu roboti ir pārāk lieli viņu pašu labā.

KĀ mēs to kontrolētu?

Atceļot būvniecības kļūmes, lielākā daļa mehānismu paļaujas uz sava veida neironu savienojumu starp pilotu un robotu: Klusā okeāna mala ir sava dreifēšanas sistēma, Titanfall ir nervu saites, Evaņģēlijs ir savs sinhronizācijas ātrums, un Gundams ierakstiet to vārdā (domāju, ka tas ir atkarīgs no kanona) - G vispārīgs U vienpusējs N euro-Link D izteiktas TO utonomisks M atkal.

Tas varētu izklausīties pēc zinātniskās fantastikas, taču Bostonas jaunuzņēmums Neurable jau strādā pie šīs iespējas kontrolēt tehnoloģijas tikai ar domām , un ir pat demonstrēja VR spēli sauca Atmoda tas ir pilnīgi domu kontrolēts. Pārī ar tādām spēlēm kā Iotas projekts , kur jūs izmēģināt VR mecha, izmantojot austiņas, kontrolējot desmit stāvu garu robotu tikai ar savu prātu, tas sāk izklausīties diezgan izdarāms.

Neironu saišu jēdziens kļūst vēl ticamāks, uzzinot, ka Kalifornijas Universitāte ir izveidojis mašīnu, kas spēj pārvērst smadzeņu viļņus vārdos un pat pilni teikumi. Protams, gan Neurable, gan Kalifornijas Universitātes ierīcēm ir nepieciešami elektrodi, kas piestiprināti pie galvaskausa, tāpēc pilotam būs jāvalkā ķivere - gluži kā zinātniskajā fantastikā.

pazīmes, ka Visums vēlas, lai tu būtu kopā ar kādu

Jūs varētu brīnīties, kā viens cilvēks var koordinēt visa robota kustības, jo Klusā okeāna mala apgalvo, ka tas ir pārāk sarežģīti vienam prātam, bet izrādās, ka staigāt un pārvietoties patiesībā ir diezgan viegli. Saskaņā ar papīru Robins R. Mērfijs, '… pārvietošanās kļūst par vienu no vienkāršākajām funkcijām, ko pilnībā deleģēt robotam.'

Mērfijs saka, ka noslēpums ir CPG vai “centrālā modeļa ģeneratori”, bioloģiskais mehāniķis, kas atrodams lielākajā daļā kāju dzīvnieku, kas ļauj viņiem koordinēt savu pēdu kustību. Zinātnieki ir izmantojuši mākslīgos CPG, lai roboti staigātu jau kopš 80. gadiem, un Boston Dynamics Atlas pat parādīts, ka navigē sarežģītā apvidū viens pats.

CIK tas maksātu?

Pēdējais jautājums ir, cik daudz naudas pasaulei būs jāsamazina, lai tas notiktu. Apmēram 20 pēdas garš un 28 tonnas (gadījumā Atlas modelis ), titāni no Titanfall nav pārāk atšķirīgs no Eagle Prime, Megabot vadošā robota. Ērglis Prime ir profils vieglā tvertne, sacīkšu automašīna un militārais lidaparāts-tas viss ir sajaukts: tam ir V8 dzinējs ar 340 zirgspēku jaudu, tas spēj iedarbināt 4600 mārciņas pēdas, tā hidrauliskais spiediens ir 4000 psi, un tas rāpo apkārt pēc pielāgota ripzāģa dziesmas.

Ērglis Prime būvniecībai bija nepieciešami 2,5 miljoni dolāru , savukārt Japānas kolēģis Kuratas iepriekš bija pārdod par aptuveni 1 miljonu ASV dolāru . Tikmēr Francijas AMX-56 Leclerc galvenā kaujas tanka, kas ir visdārgākā tanka pasaulē, maksā aptuveni 12,6 miljonus ASV dolāru . Par kaut ko līdzīgu Titanfall maza mēroga mehānismiem mēs varētu sagaidīt, ka tie maksās desmitiem miljonu.

Bet ko par Jēgera vai EVA vienību, kas var stāvēt jebkur no 200 līdz 288 pēdām garš? Lai aptītu galvu ap šāda mēroga mašīnu, labs salīdzinājums varētu būt jaunais USS Džeralds Fords , Jūras spēku jaunākais lidmašīnu pārvadātājs . Tas sver 90 000 tonnu, ir aptuveni 1106 pēdas garš, un, tāpat kā Jēgers, nesējs ir aprīkots ar kodolenerģiju. Džeralds Fords tā celtniecība izmaksāja 13 miljardus ASV dolāru, un tas mums dod aptuvenu aprēķinu par doša daudzumu, kas nepieciešams, lai aizsargātos no kaiju. Tikmēr SciencePortal veica dažus skaitļus un konstatēja, ka Gundam izveidošana no paša sākuma (ieskaitot materiālus un datorus) izmaksāja aptuveni 725 miljonus ASV dolāru .

SECINĀJUMS

Klusā okeāna mala režisors Giljermo del Toro reiz teica , 'Ir kaut kas tāds, ka kaut kas patiešām, patiešām liels, iznīcina daudzas mazas lietas.' 700 miljoni ASV dolāru un viens turpinājums vēlāk, šķiet, ka viņam bija taisnība - kaut kas ir vērojams, kā milzu robots veic kataklizmiskus īpašuma bojājumus, kas miljoniem sagādā prieku.