Znanost

Vrhunska znanost iz resničnega sveta, ki stoji za sci-fi in animejevimi roboti

2025

Ne glede na to, ali gre za Stryder Titan Titanfall , enota EVA iz Evangelion Neon Genesis , ali dobra staromodna obleka Gundam, so meha skupaj z hiperpogoni in svetlobnimi meči zlati standard znanstvenofantastične tehnologije. Zdaj, ko se je znana bitka MegaBots proti Suidobashi mecha se je končno spustil v našem svetu, ko sta Eagle Prime predstavila ZDA in Kuratas se borila za Japonce, so se bojni mehi približali resničnosti.

Čeprav so se ti mehani v resničnem svetu bolj gibali kot geriatrični viličarji kot pravi motorji uničenja, je bil Eagle Prime proti Kuratasu prvi velikanski boj z roboti na svetu, ki je pokazal nekaj večjih tehnoloških izzivov, s katerimi se sooča gradnja resnične meha.

Tu so veliki.

IZ ČEGA BI GA ZGRADILI?

Če pogledate Eagle Prime in Kuratas, boste opazili dve stvari: prvič, ne hodita naokoli na dveh nogah, in drugič, zelo, zelo počasni sta. Izkazalo se je, da je resnično dvonožno gibanje neverjetno težko, ko nekaj postane večje (in težje). Pravzaprav, vsaj ena oseba je izvedel številke in ugotovil, da bi bil robot velikosti Jaegerja praktično nemogoč. Inženir po imenu JJ Duncan pravi tako:

„Noben znani material ne bi mogel podpreti stresa zaradi toliko aktivnosti v robotu, zlasti v sklepih ... Jeklena zlitina visoke trdnosti ima končno trdnost 760 MPa (megapaskal), ogljikova vlakna pa končno trdnost 6,370 MPa. Če pa robot udarja pošast, skače in teče, so ustvarjene sile G velike številke. '

Po navedbah Jekanthan Thangavelautham , podoktorski sodelavec iz robotike na MIT, bo gradbeni material enega izmed največjih ovir, ki ga je treba premagati, ker bo vsak material, ki je dovolj močan, da bo velikanskemu robotu spreten in spreten, pretežak in tog, da bi ga dejansko potegnil izklopljeno. Vendar pravi, da bi bila snov berilij potencialna možnost, pa tudi titan in plastika, ojačana z ogljikom.

Zasluge: Cartoon Network

Morda mislite tako Evangelion imel pravo idejo: Ne gradite robotov, gojite velikanske ljudi in jih opremite z robotskimi deli, podobnimi nekaterim tisti robotski eksoskeleti vojska eksperimentira. Človeško telo je pravzaprav odličen dizajn za obvladovanje neravnih terenov in prenašanje velikih uteži, vendar težava ni v oblikovanju, ampak v razsežnostih.

Po podatkih Space.com , ko se višina podvoji, se teža poveča osemkrat, s povečanjem velikosti in teže pa se količina energije za premikanje eksponentno poveča. To je pravzaprav eno od načel, ki omejujejo rast dinozavrov, pravi Andy Ruina, profesor robotike na univerzi Cornell: „Ko so [dinozavri] postali večji, so se težje vlekli okoli lastne teže. To je malce nasprotno - pomislili bi, da bo to uravnoteženo, a ne. '

KAKO BI GA MOČI?

Če bo mogoče rešiti vprašanje gradbenih materialov, bo naslednji velik izziv moč. Razen če se roboti sprehajajo z dolgimi popkovinskimi kabli, kot je enota EVA, bodo potrebovali močan in razmeroma majhen vir energije. Po besedah Thangavelautham:

'Prenosni fisijski reaktorji se uporabljajo za pogon letalskih nosilcev, vendar bi jih bilo treba še miniaturizirati in gostoto moči znatno izboljšati, da bi ti roboti lahko samo hodili ... Eksotični viri energije so hkrati glavni izziv in prebojna tehnologija, ki bi lahko naredila tovrstne stvari doseči resničnost. '

Thangavelautham z 'eksotično energijo' pomeni jedrsko energijo ali temno snov. Toda tudi če najdemo vir energije, ki bi lahko obremenil težo, tehnologije morda res ne bi imeli izvajati dvigovanje težkih terenov. V intervju z Gizmodom , Daniel Wilson je izpostavil velik inženirski problem: 'Ne vem, kako bi katerikoli aktuator lahko ob močnem vetru obdržal tako velikansko strukturo pokonci, še manj pa jo premaknil z dovolj spretnosti za hojo.'

niz knjiga nesrečnih dogodkov

Tudi dvig Jaegerjeve roke vzporedno s tlemi bi bil boj zaradi neverjetne količine navora: približno 81 milijonov funtov. Za primerjavo, najmočnejši hidravlični sistemi na svetu lahko dajo le okoli 1,3 milijona funtov.

S praktičnega vidika so velikanski roboti preveliki za svoje dobro.

KAKO BI GA OBVLADILI?

Če zanemarimo pasti gradnje, se večina meha opira na nekakšno nevronsko povezavo med pilotom in robotom: Pacifiški rob ima svoj sistem driftanja, Titanfall ima nevronske povezave, Evangelion ima svojo sinhronizacijo in Gundams ime v imenu (mislil je, da je odvisno od kanona) - G splošno U nilateralno N euro-Link D isperzivna TO utonomno M manevriranje.

Morda se sliši kot znanstvena fantastika, a zagonski Neurable s sedežem v Bostonu že dela na sposobnosti za nadzor tehnologije samo z mislimi , in imajo celo predstavil igro VR poklical Prebujanje to je popolnoma nadzorovano z mislimi. Združeno z igrami, kot je Projekt Iota , kjer prek slušalk pilotirate mehanizem VR, krmiljenje deset nadstropnega robota samo z vašim umom začne zveneti precej izvedljivo.

vodnik za starše skriti tiger skritih zmajev

Koncept nevronskih povezav postane še bolj verjeten, ko izveš, da Univerza v Kaliforniji je ustvaril stroj, ki lahko prevede možganske valove v besede in celo polne stavke. Seveda naprave Neurable in Univerza v Kaliforniji zahtevajo elektrode, pritrjene na lobanjo, zato bo moral pilot nositi čelado - tako kot v znanstveni fantastiki.

Morda se sprašujete, kako lahko ena sama oseba uskladi gibanje celega robota Pacifiški rob trdi, da je za enega uma preveč zapleteno, a izkazalo se je, da je hoja in gibanje pravzaprav precej enostavno. Glede na papir avtorja Robin R. Murphy, '... gibanje postaja ena najlažjih funkcij, ki jih je v celoti mogoče prenesti na robota.'

Skrivnost, pravi Murphy, so CPG -ji ali 'generatorji osrednjih vzorcev', biološki mehanik, ki ga najdemo pri večini nog, ki jim omogoča usklajevanje gibanja nog. Znanstveniki že od 80. let uporabljajo umetne CPG -je, da bi robote sprehajali, Atlas Boston Dynamics pa prikazano je bilo celo krmarjenje po težkem terenu samo po sebi.

KOLIKO BI TO STALO?

Zadnje vprašanje je, koliko denarja bo svet potreboval, da se to zgodi. Pri višini približno 20 čevljev in 28 ton (v primeru model Atlas ), Titani iz Titanfall se ne razlikujejo preveč od Eagle Prime, vodilnega robota Megabota. Eagle Prime ima profil lahkega tanka, dirkalnega avtomobila in vojaškega letala, vse skupaj pomešano: ima motor V8 s 340 konjskimi močmi, zmore 4600 funtov, hidravlični tlak 4000 psi in plazi po Ripsawu po meri skladbe.

Orel Prime je za gradnjo porabil 2,5 milijona dolarjev , medtem ko je bil prej njen japonski kolega Kuratas prodaja za približno milijon dolarjev . Medtem je francoski glavni bojni tank AMX-56 Leclerc, najdražji tank na svetu, stane okoli 12,6 milijona dolarjev . Za nekaj podobnega Titanfallovim majhnim mehom lahko pričakujemo, da bodo stali več deset milijonov.

Kaj pa enota Jaeger ali EVA, ki lahko stoji od 200 do 288 čevljev visoko? Če bi zavili glavo okoli stroja te velikosti, bi lahko bila dobra primerjava nova USS Gerald Ford , Najnovejša letalonosilka mornarice . Tehta 90.000 ton, dolg je približno 1.106 čevljev in kot Jaeger je nosilec na jedrski pogon. The Gerald Ford gradnja je stala 13 milijard dolarjev, kar nam daje okvirno oceno količine dosha, ki je potrebna za obrambo pred kaijujem. SciencePortal je medtem izvedel nekaj številk in ugotovil, da bi ustvarjanje Gundama od začetka (vključno z materiali in računalniki) stalo okoli 725 milijonov dolarjev .

ZAKLJUČEK

Pacifiški rob režiser Guillermo del Toro nekoč rekel , 'Obstaja nekaj, če nekaj res, res velikega uniči veliko majhnih stvari.' 700 milijonov dolarjev in eno nadaljevanje pozneje se je zdelo, da je imel prav - nekaj je videti v gledanju velikanskega robota, ki izvaja kataklizmična dejanja premoženjske škode, kar milijonom prinaša veselje.

Če bi le lahko ta denar pretočili v raziskave in razvoj, bi morda lahko naredili pravo stvar.