gov-civil-vilareal.ptL'imposante science du monde réel derrière les robots mecha de science-fiction et d'anime
>Que ce soit un Stryder Titan de Chute des Titans , une unité EVA de Néon Genesis Evangelion , ou un bon costume Gundam à l'ancienne, les mechas sont l'étalon-or de la technologie de science-fiction, avec les hyperdrives et les sabres laser. Maintenant que la bataille très médiatisée MegaBots contre Suidobashi mecha est enfin descendu dans notre propre monde, avec Eagle Prime représentant les États-Unis et Kuratas se battant pour les Japonais, les robots de combat se sont beaucoup rapprochés de la réalité.
Bien que ces mechas du monde réel se déplaçaient davantage comme des chariots élévateurs gériatriques que comme de véritables moteurs de destruction, Eagle Prime v. Kuratas a été le premier combat de robots géants au monde, et il a démontré certains des principaux défis technologiques auxquels est confrontée la construction de mechas réels.
Voici les grands.
À PARTIR DE QUOI SERIONS-NOUS CONSTRUIRE ?
En regardant Eagle Prime et Kuratas, vous remarquerez deux choses : premièrement, ils ne marchent pas sur deux pattes, et deuxièmement, ils sont très, très lents. Il s'avère que le vrai mouvement bipède est incroyablement difficile à mesure que quelque chose devient plus grand (et plus lourd). En réalité, au moins une personne a calculé les chiffres et a découvert qu'un robot de la taille d'un Jaeger serait pratiquement impossible. Un ingénieur nommé JJ Duncan dit ceci :
« Aucun matériau connu ne serait capable de supporter le stress d'une telle activité dans le robot, en particulier dans les articulations… L'alliage d'acier à haute résistance a une résistance ultime de 760 MPa (mégapascals) et la fibre de carbone a une résistance ultime de 6 370 MPa. Mais si un robot frappe un monstre, saute et court, les forces G créées sont de grands nombres.
Selon Jekanthan Thangavelautham , associé postdoctoral en robotique au MIT, le matériau de construction d'un robot sera l'un des plus gros obstacles à surmonter, car tout matériau suffisamment solide pour permettre à un robot géant d'être agile et agile sera trop lourd et rigide pour le tirer désactivé. Cependant, il dit que la substance béryllium serait une option potentielle, ainsi que le titane et le plastique renforcé de carbone.
Crédit : Cartoon Network
Vous pourriez penser que évangélisation eu la bonne idée : ne construisez pas de robots, faites pousser des humains géants et ne les équipez pas de pièces robotiques, un peu comme l'un des ces exosquelettes robotiques l'armée expérimente. Le corps humain est en fait une excellente conception pour faire face aux terrains accidentés et transporter des poids lourds, mais le problème n'est pas la conception, ce sont les proportions.
Selon Space.com , à mesure que la taille double, le poids est multiplié par huit, et à mesure que la taille et le poids augmentent, la quantité d'énergie nécessaire pour tout déplacer augmente de façon exponentielle. C'est en fait l'un des principes qui a limité la croissance des dinosaures, selon Andy Ruina, professeur de robotique à l'Université Cornell : « Lorsque [les dinosaures] devenaient plus gros, ils avaient plus de mal à traîner leur propre poids. C'est un peu contre-intuitif – on pourrait penser que cela s'équilibrerait, mais ce n'est pas le cas.
COMMENT L'ALIMENTER ?
Si la question des matériaux de construction peut être surmontée, le prochain grand défi sera la puissance. À moins que les robots ne se promènent avec de longs câbles ombilicaux comme une unité EVA, ils auront besoin d'une source d'énergie puissante et relativement petite. Selon Thangavelautham :
« Les réacteurs à fission portables sont utilisés pour alimenter les porte-avions, mais ils auraient encore besoin d'être miniaturisés et la densité de puissance considérablement améliorée pour que même ces robots marchent… Les sources d'énergie exotiques sont à la fois le principal défi et une technologie de pointe qui pourrait faire ce type de choses atteindre la réalité.'
Par « énergie exotique », Thangavelautham désigne l'énergie nucléaire ou la matière noire. Mais même si nous trouvons une source d'énergie qui pourrait faire le gros du travail, nous pourrions ne pas avoir la technologie pour réellement effectuer le levage lourd. Dans une interview avec Gizmodo , Daniel Wilson a soulevé un problème d'ingénierie majeur : « Je ne sais pas comment un actionneur serait capable de maintenir une structure aussi géante debout par grand vent, et encore moins de la déplacer avec suffisamment de dextérité pour marcher ».
où pousse la fougère rouge
Même en levant le bras d'un Jaeger parallèlement au sol serait un combat en raison de l'incroyable quantité de couple requise : environ 81 millions de livres-pieds. À titre de comparaison, les systèmes hydrauliques les plus puissants au monde ne peuvent produire qu'environ 1,3 million de livres-pieds.
D'un point de vue pratique, les robots géants sont tout simplement trop gros pour leur propre bien.
COMMENT LE CONTRLER ?
Mis à part les pièges de la construction, la plupart des mechs s'appuient sur une sorte de connexion neuronale entre le pilote et le robot : Pacific Rim a son système de dérive, Chute des Titans a des liens neuronaux, évangélisation a son taux de synchronisation, et Gundams avoir le droit dans le nom (je pensais que ça dépendait du canon) — g général U nilatéral N euro-lien ré ispersif À utonomique M aneuve.
Cela peut ressembler à de la science-fiction, mais la start-up basée à Boston Neurable travaille déjà sur la capacité contrôler la technologie avec des pensées seules , et ont même démo d'un jeu VR appelé Éveil c'est complètement contrôlé par la pensée. Associé à des jeux comme Le projet Iota , où vous pilotez un mecha VR via un casque, contrôler un robot de dix étages avec seulement votre esprit commence à sembler assez faisable.
Le concept de liens neuronaux devient encore plus crédible lorsque vous apprenez que l'Université de Californie a créé une machine capable de traduire les ondes cérébrales en mots et même des phrases complètes. Bien sûr, les appareils Neurable et de l'Université de Californie nécessitent des électrodes attachées au crâne, donc un pilote devra porter un casque, comme ils le font dans la science-fiction.
Vous pourriez vous demander comment une seule personne peut coordonner les mouvements d'un robot entier, puisque Pacific Rim prétend que c'est trop complexe à gérer pour un seul esprit, mais il s'avère que marcher et se déplacer est en fait assez facile. D'après un papier par Robin R. Murphy, '…la locomotion devient l'une des fonctions les plus faciles à déléguer totalement à un robot.'
Le secret, dit Murphy, réside dans les CPG, ou « générateurs de motifs centraux », un mécanisme biologique présent chez la plupart des animaux à pattes qui leur permet de coordonner le mouvement de leurs pieds. Les scientifiques utilisent des CPG artificiels pour faire marcher des robots depuis les années 80, et l'Atlas de Boston Dynamics a même été montré en train de naviguer sur un terrain difficile par lui-même.
COMBIEN CELA COÛTERAIT?
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La dernière question est de savoir combien d'argent le monde devra dépenser pour que cela se produise. À environ 20 pieds de haut et 28 tonnes (dans le cas de un modèle Atlas ), les Titans de Chute des Titans ne sont pas trop différents d'Eagle Prime, le robot phare de Megabot. Aigle Prime a le profil d'un char léger, d'une voiture de course et d'un avion militaire tous mélangés : il a un moteur V8 de 340 chevaux, il est capable d'exercer 4 600 lb-pi, sa pression hydraulique est de 4 000 psi et il rampe sur une Ripsaw personnalisée des pistes.
L'aigle Prime a mis 2,5 millions de dollars pour construire , tandis que son homologue japonais le Kuratas était auparavant vendu pour environ 1 million de dollars . Pendant ce temps, le char de combat principal français AMX-56 Leclerc, le char le plus cher au monde, coûte environ 12,6 millions de dollars . Pour quelque chose comme les petits robots de Titanfall, on pourrait s'attendre à ce qu'ils coûtent des dizaines de millions.
Mais qu'en est-il d'une unité Jaeger ou EVA, qui peut mesurer de 200 à 288 pieds de haut ? Pour envelopper nos têtes autour d'une machine de cette envergure, une bonne comparaison pourrait être la nouvelle USS Gerald Ford , les Le plus récent porte-avions de la Marine . Il pèse 90 000 tonnes, mesure environ 1 106 pieds de long et, comme un Jaeger, le porte-avions est à propulsion nucléaire. Le Gérald Ford a coûté 13 milliards de dollars à construire, ce qui nous donne une estimation approximative de la quantité de dosh nécessaire pour nous défendre contre le kaiju. Pendant ce temps, SciencePortal a publié quelques chiffres et a découvert que la création d'un Gundam à partir de zéro (y compris les matériaux et les ordinateurs) coûte environ 725 millions de dollars .
CONCLUSION
Pacific Rim réalisateur Guillermo del Toro dit une fois , 'Il y a quelque chose à avoir quelque chose de vraiment, vraiment grand qui détruit beaucoup de petites choses.' 700 millions de dollars et une suite plus tard, il semble qu'il avait raison - il y a quelque chose à propos de regarder un robot géant commettre des actes cataclysmiques de dommages matériels qui font la joie de millions de personnes.
Maintenant, si seulement nous pouvions canaliser cet argent dans la R&D, nous pourrions peut-être en faire une vraie chose.
