Наука

Извисяващата се наука от реалния свят, която стои зад роботите на научната фантастика и анимето

2024

Независимо дали става въпрос за Stryder Titan от Titanfall , EVA единица от Евангелион на Neon Genesis , или добър старомоден костюм Gundam, механите са златният стандарт на научнофантастичните технологии, заедно с хипердвигатели и светлинни мечове. Сега, когато битката на MegaBots срещу Suidobashi меха се радва на голяма популярност най -накрая е слязъл в нашия собствен свят, като Eagle Prime представя САЩ и Kuratas се бият за японците, бойните меха се доближават много до реалността.

Въпреки че тези механи в реалния свят се движеха по-скоро като гериатрични мотокари, отколкото като истински двигатели на унищожение, Eagle Prime срещу Kuratas беше първата в света гигантска битка с роботи и демонстрира някои от основните технологични предизвикателства, пред които е изправена конструкцията на реална механа.

Ето ги големите.

ОТ КАКВО ЩЕ ГО СЪЗДАДЕМ?

Гледайки Eagle Prime и Kuratas, ще забележите две неща: първо, те не ходят на два крака, и второ, те са много, много бавни. Оказва се, че истинските двуноги движения са невероятно трудни, колкото по -голямо (и по -тежко) нещо става. Всъщност, поне един човек е проверил числата и е установил, че робот с размерите на Jaeger би бил практически невъзможен. Инженер на име Джей Джей Дънкан казва следното:

„Никой известен материал не би могъл да издържи стреса от толкова голяма активност в робота, особено в ставите ... Високоякостната стоманена сплав има максимална здравина от 760 МРа (мегапаскали), а въглеродните влакна имат максимална здравина от 6 370 МРа. Но ако роботът удря чудовище, скача и тича, създадените G сили са големи числа.

Според Джекантан Тангавелаутам , докторант по роботика в MIT, строителният материал на механика ще бъде една от най -големите препятствия за преодоляване, защото всеки материал, достатъчно силен, за да позволи на гигантски робот да бъде сръчен и пъргав, ще бъде твърде тежък и твърд, за да го издърпа. изключен. Той обаче казва, че веществото берилий би било потенциален вариант, както и титан и пластмаса, подсилена с въглерод.

Кредит: Cartoon Network

Може би си мислите така Евангелион имаше правилната идея: Не изграждайте роботи, отглеждайте гигантски хора и ги модифицирайте с роботизирани части, нещо като един от тях тези роботизирани екзоскелети военните експериментират. Човешкото тяло всъщност е отличен дизайн за справяне с неравен терен и носене на големи тежести, но проблемът не е в дизайна, а в пропорциите.

Според Space.com , тъй като височината се удвоява, теглото се увеличава осем пъти, а с увеличаването на размера и теглото количеството енергия за преместване на всичко се увеличава експоненциално. Това всъщност е един от принципите, които ограничават растежа на динозаврите, според Анди Руйна, професор по роботика в университета Корнел: „Когато [динозаврите] станаха по -големи, им беше по -трудно да се влачат около собственото си тегло. Това е малко контраинтуитивно - бихте си помислили, че ще се балансира, но не е така.

КАК ЩЕ МОГАМЕ ДА МОЩИМЕ?

Ако въпросът със строителните материали може да бъде преодолян, следващото голямо предизвикателство ще бъде властта. Освен ако роботите не се разхождат с дълги пъпни кабели като EVA блок, те ще се нуждаят от енергиен източник, който е мощен и сравнително малък. Според Thangavelautham:

„Преносимите реактори за делене се използват за захранване на самолетоносачи, но те все още трябва да бъдат миниатюризирани и плътността на мощността значително подобрена, за да могат дори тези роботи просто да ходят ... Екзотичните енергийни източници са едновременно основното предизвикателство и пробивната технология, която може да направи този вид неща достигне реалността. “

Под „екзотична енергия“ Thangavelautham означава ядрена енергия или тъмна материя. Но дори и да намерим енергиен източник, който би могъл да извърши тежкото вдигане, може да не разполагаме с тази технология изпълняват тежко повдигане. В интервю с Gizmodo , Даниел Уилсън повдигна сериозен инженерен проблем: „Не знам как някой задвижващ механизъм би могъл да задържи такава гигантска конструкция изправена при силен вятър, още по -малко да я премести с достатъчно ловкост за ходене.“

Дори повдигане на ръката на Jaeger успоредно на земята би било борба поради невероятния необходим въртящ момент: около 81 милиона фунта-фута. За сравнение, най-мощните хидравлични системи в света могат да пуснат само около 1,3 милиона фунта-фута.

От практическа гледна точка гигантските роботи са твърде големи за тяхно добро.

707 значение на ангел

КАК ЩЕ ГО ПРИЕМЕМ?

Като оставим настрана клопките на строителството, повечето механици разчитат на някаква невронна връзка между пилот и робот: Тихоокеански ръб има своя система за дрейф, Titanfall има невронни връзки, Евангелион има своя синхронизация и Gundams има го точно в името (мислех, че зависи от канона) - G общ U нилатерален н евро-линк д перспесивен ДА СЕ утономно М маневриране.

Може да звучи като научна фантастика, но стартиращата компания Neurable в Бостън вече работи върху способността да контролира технологията само с мисли , и имат дори демонстрира VR игра Наречен Събуждане това е напълно контролирано от мисълта. Свързан с игри като Проектът Iota , където управлявате VR механика чрез слушалки, контролирайки десет етажен робот само с ума си, започва да звучи доста изпълнимо.

Концепцията за невронни връзки става още по -правдоподобна, когато научите, че Калифорнийският университет е създал машина, която може да превежда мозъчните вълни в думи и дори пълни изречения. Разбира се, както устройствата Neurable, така и университетът в Калифорния изискват електроди, прикрепени към черепа, така че пилотът ще трябва да носи шлем - точно както го правят в научната фантастика.

Може би се чудите как един човек може да координира движенията на цял робот Тихоокеански ръб твърди, че е твърде сложен, за да може един ум да се справи, но се оказва, че ходенето и придвижването всъщност са доста лесни. Според документ от Робин Р. Мърфи, „... движението се превръща в една от най -лесните функции за пълно делегиране на робот.“

Тайната, казва Мърфи, е CPGs или „генераторите на централни модели“, биологичен механик, открит при повечето крака животни, който им позволява да координират движението на краката си. Учените използват изкуствени CPG, за да накарат роботите да ходят от 80 -те години насам, а Atlas на Boston Dynamics има дори е показано да се движи по труден терен от само себе си.

КОЛКО ЩЕ СТРУВА?

Последният въпрос е колко пари светът ще трябва да намали, за да се случи това. При височина около 20 фута и 28 тона (в случай на модел на Атлас ), титаните от Titanfall не са твърде различни от Eagle Prime, водещият робот на Megabot. Игъл Прайм има профила на лек танк, състезателен автомобил и военен самолет, смесени заедно: той има двигател V8 с 340 конски сили, способен е да упражнява 4600 фунта-фута, хидравличното му налягане е 4000 psi, и той пълзи наоколо по персонализиран Ripsaw следи.

Орелът Prime е взел 2,5 милиона долара за изграждане , докато японският му колега Kuratas беше преди това се продава за около 1 милион долара . Междувременно основният боен танк AMX-56 Leclerc на Франция, най-скъпият танк в света, струва около 12,6 милиона долара . За нещо като малките механи на Titanfall може да очакваме те да струват десетки милиони.

Но какво да кажем за Jaeger или EVA единица, която може да стои от 200 до 288 фута височина? За да си увием главата около машина от този мащаб, доброто сравнение може да бъде новото USS Джералд Форд , Най -новият самолетоносач на флота . Той тежи 90 000 тона, има дължина около 1106 фута и като Jaeger носителят е с ядрено захранване. The Джералд Форд струваше 13 милиарда долара за изграждане, което ни дава приблизителна оценка за количеството дош, необходимо за защита от кайджу. Междувременно SciencePortal провери някои цифри и установи, че създаването на Gundam от самото начало (включително материали и компютри) би струва около 725 милиона долара .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тихоокеански ръб режисьор Гилермо дел Торо веднъж казано , „Има нещо да имаш нещо наистина, наистина голямо, което унищожава много малки неща.“ 700 милиона долара и едно продължение по -късно, изглежда той беше прав - има нещо в това да гледаш как гигантски робот извършва катаклизмични имуществени щети, които носят радост на милиони.

Сега, само ако можехме да прехвърлим тези пари в научноизследователска и развойна дейност, може би ще успеем да направим истинското нещо.