Veda

Vysoká veda zo skutočného sveta za sci-fi a anime mecha robotmi

2024

Či už je to Stryder Titan od Titanfall , jednotka EVA od Neon Genesis Evangelion “alebo dobrý staromódny oblek Gundam, mecha sú zlatým štandardom sci-fi techniky spolu s hyperpohonmi a svetelnými mečmi. Teraz, keď je veľmi medializovaná mechová bitka MegaBots vs. Suidobashi konečne klesol v našom vlastnom svete, kde Eagle Prime odpovedá USA a Kuratas bojuje za Japoncov, sa bojové mechy oveľa viac priblížili realite.

Napriek tomu, že sa tieto mechy v skutočnom svete pohybovali viac ako geriatrické vysokozdvižné vozíky ako skutočné motory ničenia, Eagle Prime v. Kuratas bol prvým obrovským robotickým bojom na svete a predviedol niektoré z hlavných technologických výziev, s ktorými sa stretáva konštrukcia skutočného mecha.

Tu sú tie veľké.

Z ČOHO BY STE TO STAVALI?

Pri pohľade na Eagle Prime a Kuratas si všimnete dve veci: Po prvé, nechodia po dvoch nohách a za druhé sú veľmi, veľmi pomalé. Ukazuje sa, že skutočný bipedálny pohyb je neuveriteľne ťažký, čím je niečo väčšie (a ťažšie). V skutočnosti, aspoň jedna osoba spustil čísla a zistil, že robot veľkosti Jaegera by bol prakticky nemožný. Inžinier menom JJ Duncan hovorí:

„Žiadne známe materiály by neboli schopné vydržať stres z takej veľkej aktivity v robote, najmä v kĺboch ... Vysokopevná oceľová zliatina má maximálnu pevnosť 760 MPa (megapascal) a uhlíkové vlákno má konečnú pevnosť 6 370 MPa. Ak však robot dieruje monštrum, skáče a behá, vytvorené sily G sú veľké čísla. “

čo je call of duty nekonečná vojna hodnotená

Podľa Jekanthan Thangavelautham , postdoktorand robotiky na MIT, stavebný materiál pre mechanikov bude jednou z najväčších prekážok, ktoré je potrebné prekonať, pretože akýkoľvek materiál dostatočne pevný na to, aby bol obrovský robot obratný a obratný, bude príliš ťažký a tuhý na to, aby ho skutočne vytiahol. vypnuté. Hovorí však, že potenciálnou možnosťou by bola látka berýlium, ako aj plasty vystužené titánom a uhlíkom.

Kredit: Cartoon Network

Môžete si to myslieť Evangelion mal správny nápad: Nestavajte roboty, nerobte obrovských ľudí a nevybavujte ich robotickými časťami, niečo ako jeden z tie robotické exoskeletony s ktorými armáda experimentuje. Ľudské telo v skutočnosti je vynikajúci dizajn na zvládanie drsného terénu a nosenie ťažkých váh, ale problém nie je v dizajne, ale v proporciách.

Podľa portálu Space.com „Keď sa výška zdvojnásobí, hmotnosť sa zvýši osemnásobne a s nárastom veľkosti a hmotnosti sa množstvo energie na jej pohyb exponenciálne zvýši. Podľa Andyho Ruina, profesora robotiky na Cornellovej univerzite, je to vlastne jeden zo zásad, ktoré obmedzovali rast dinosaurov: „Keď [dinosaury] vyrástli, ťažšie sa vliekli okolo vlastnej hmotnosti. Je to trochu neintuitívne - myslíte si, že sa to vyrovná, ale nie je. “

AKO BY SME TO POSILNILI?

môžeš mi zapískať baby

Ak sa podarí problém stavebných materiálov zvládnuť, ďalšou veľkou výzvou bude sila. Pokiaľ nebudú roboti chodiť s dlhými umbilikálnymi káblami ako jednotka EVA, budú potrebovať výkonný a relatívne malý zdroj energie. Podľa Thangavelauthamu:

„Na pohon lietadlových lodí sa používajú prenosné štiepne reaktory, ale stále by bolo potrebné ich miniaturizáciu a výrazne zlepšiť hustotu výkonu, aby dokonca aj títo roboti mohli chodiť ... Exotické zdroje energie sú hlavnou výzvou a prelomovou technológiou, ktorá by mohla vyrábať tento typ vecí. dosiahnuť realitu. '

Pojem „exotická energia“ znamená Thangavelautham jadrovú energiu alebo temnú hmotu. Ale aj keď nájdeme zdroj energie, ktorý by mohol zdvíhať ťažké bremená, možno na to nemáme technológiu hrať zdvíhanie ťažkých bremien. V rozhovor s Gizmodom Daniel Wilson nastolil zásadný technický problém: „Neviem, ako by ktorýkoľvek pohon dokázal udržať takú obrovskú konštrukciu vo vzpriamenom stave pri silnom vetre, a už vôbec nie ju pohybovať s dostatočnou obratnosťou na prechádzku.“

Dokonca aj zdvihnutie Jaegerovej ruky rovnobežne so zemou bol by to boj vzhľadom na neuveriteľné množstvo potrebného krútiaceho momentu: približne 81 miliónov libier. Na porovnanie, najvýkonnejšie hydraulické systémy na svete môžu vydať iba asi 1,3 milióna libier-stop.

Z praktického hľadiska sú obrovské roboty príliš veľké na vlastné dobro.

AKO by sme to ovládali?

Ak odhliadneme od úskalí stavby, väčšina mechov sa spolieha na nejaký druh nervového spojenia medzi pilotom a robotom: Pacific Rim má svoj driftovací systém, Titanfall má neurónové väzby, Evangelion má rýchlosť synchronizácie a Gundams mať to správne v názve (myslel si, že to závisí od kánonu) - G eneral U nilaterálne N. euro-Link D napínavý TO utonomické M aneuver.

Môže to znieť ako sci-fi, ale bostonský start-up Neurable na schopnosti už pracuje ovládať technológiu iba myšlienkami , a mať párne demo hry VR zavolal Prebudenie to je úplne riadené myšlienkami. Spárované s hrami ako Projekt Iota , kde pilotujete mecha VR pomocou náhlavnej súpravy, pričom ovládanie desaťposchodového robota iba vašou mysľou začne znieť celkom zvládnuteľne.

Koncept nervových väzieb sa stáva ešte dôveryhodnejším, keď sa dozviete, že na Kalifornskej univerzite vytvoril stroj, ktorý dokáže prekladať mozgové vlny do slov a dokonca celé vety. Zariadenia Neurable a University of California samozrejme vyžadujú elektródy pripevnené k lebke, takže pilot bude musieť nosiť prilbu - rovnako ako vo sci -fi.

daj svoju tvár do videa

Mohlo by vás zaujímať, ako môže jedna osoba koordinovať pohyby celého robota, pretože Pacific Rim tvrdí, že je to príliš zložité na to, aby to zvládla jedna myseľ, ale ukazuje sa, že chodiť a pohybovať sa je v skutočnosti celkom jednoduché. Podľa listu Robin R. Murphy, „... pohyb sa stáva jednou z najľahších funkcií, ktoré je možné úplne delegovať na robota“.

Tajomstvo, hovorí Murphy, je CPG alebo 'centrálny generátor vzorov', biologický mechanik, ktorý sa nachádza u väčšiny nôh, ktorý im umožňuje koordinovať pohyb nôh. Vedci používajú umelé CPG na to, aby roboti chodili od 80. rokov, a Atlas Bostonu áno dokonca bol ukázaný navigácia v náročnom teréne sám od seba.

KOĽKO BY TO STALO?

Poslednou otázkou je, koľko peňazí bude musieť svet zraziť, aby sa to stalo. Je zhruba 20 stôp vysoký a 28 ton (v prípade model Atlas ), Titáni z Titanfall sa príliš nelíšia od Eagle Prime, vlajkového robota spoločnosti Megabot. Eagle Prime má profil ľahký tank, závodné auto a vojenské lietadlo dohromady: motor V8 s výkonom 340 koní dokáže vyvinúť 4600 libier stôp, jeho hydraulický tlak dosahuje 4 000 psi a plazí sa po vlastnej pásovej píle stopy.

Orol Prime postavilo 2,5 milióna dolárov , kým predtým bol japonský náprotivok Kuratas predať za približne 1 milión dolárov . Medzitým francúzsky hlavný bojový tank AMX-56 Leclerc, najdrahší tank na svete, stojí okolo 12,6 milióna dolárov . Pri niečom, ako sú drobní mechani Titanfall, by sme mohli očakávať, že budú stáť v desiatkach miliónov.

Ale čo jednotka Jaeger alebo EVA, ktorá môže stáť kdekoľvek od 200 do 288 stôp? Aby sme obalili hlavy okolo stroja tohto rozsahu, mohlo by to byť nové dobré porovnanie USS Gerald Ford , Najnovšia lietadlová loď námorníctva . Váži 90 000 ton, je dlhý asi 1 106 stôp a ako Jaeger je tento nosič poháňaný jadrovou energiou. The Gerald Ford stavba stála 13 miliárd dolárov, čo nám dáva odhad odhadu množstva dóšov potrebných na obranu pred kaiju. Medzitým SciencePortal spustil niekoľko čísel a zistil, že vytvorenie Gundamu od základov (vrátane materiálov a počítačov) by znamenalo stála okolo 725 miliónov dolárov .

ZÁVER