Как вы питаете киборга?

В этом ответе о том, как спроектировать идеального киборга, я сказал:

...

  • Используйте электрическую ткань для питания машин. Киборгам нужен какой-то способ генерировать электричество, когда задействованы механические части. Вместо батарей, которые могут ржаветь и протечь, шумных генераторов или зарядки, что не всегда возможно, рассмотрите полимерный слой под кожей , который превращает химическую энергию в электричество . Полимеры решают все.(™)

Я рассудил, что, хотя установка такого слоя будет инвазивной и несколько болезненной, он будет работать во всех местах, и его не нужно будет заправлять традиционным способом.

Киборгу, о котором идет речь, требуется минимальная мощность - чтобы немного помочь передвижению, поддерживать искусственное сердце и поддерживать серию насосов по всему телу.

Является ли это эффективным способом питания человеческого киборга?

Какая альтернативная технология могла бы выполнять эту работу лучше , если предположить, что зарядка/дозаправка не может происходить часто?

Хорошим первым вопросом было бы выяснить, что киборг делает такого, чего не делают люди, и сколько энергии и мощности действительно нужно киборгу. В чем органические тела действительно хороши, так это в том, что они эффективны в самых разнообразных обстоятельствах. Киборг, которому нужно 400 Вт, вписывается в бюджет упражнений нашего тела. Киборг-манипулятор, который долго заряжается на 10 Вт, а затем высвобождает все сразу, также очень доступен. Киборг, который должен регулярно поднимать тысячу фунтов, не является ни тем, ни другим, и ему потребуется совсем другой источник энергии.
@CortAmmon Немного отредактировал вопрос, я не ищу тонны энергии, но спасибо, что указали на это.
@CortAmmon Просто для справки: 400 Вт - это около 100 кал / с или 0,1 ккал / с. Для взрослых людей потребность в энергии может варьироваться примерно от 2000 ккал/день до 5000 ккал/день в зависимости от телосложения и образа жизни. Дополнительные 1000 ккал могут питать вспомогательные устройства мощностью 400 Вт в течение почти 3 часов. Cort совершенно прав, длительный, но не постоянный расход 400 Вт вполне правдоподобен без серьезных изменений. Чтобы сделать его постоянным, скорее всего, потребуются изменения в пищевых привычках, но не более того.
400 Вт - это максимальная мощность, которую может выдать хорошо обученный велосипедист в стабильном состоянии. Конечно, этот результат производится с эффективностью примерно 23%, поэтому фактически потребляемые калории будут выше в пять раз. Это казалось хорошим числом для начала. Если бы у киборга был более эффективный способ потреблять калории и превращать их в полезную работу, то они могли бы выйти за его рамки.
Я просто чувствовал, что перевод его на (не)известные килокалории был бы полезен большинству пользователей.
Все знают, что ты накачиваешь киборга метеоризмом!
объедините все ответы, и вы получите ответ «Бог — ужасный инженер».

Ответы (3)

Радиоактивные алмазные батареи

Алмаз естественным образом вырабатывает электричество при воздействии радиоактивности. Итак, радиоактивные алмазные батареи изготавливаются путем превращения углерода-14 в алмаз и его инкапсуляции в обычный нерадиоактивный алмаз .

Эти алмазные батареи имеют очень специфическое назначение — малая мощность и очень долгий срок службы. Стандартная неперезаряжаемая батарея AA массой 20 грамм хранит около 13 000 Дж, и ее заряд заканчивается примерно через 24 часа непрерывной работы. Один алмаз с одним граммом углерода-14 будет производить 15 джоулей в день, что намного меньше, чем батарея АА.

Но выходная мощность алмазной батареи постоянна и не останавливается. Радиоактивная алмазная батарея все еще будет выдавать 50% мощности через 5730 лет, что составляет один период полураспада углерода-14 или примерно столько же, сколько существует человеческая цивилизация. За это время алмазная батарея произвела бы более 20 миллионов джоулей. И произведет еще 10 миллионов в течение следующих 5730 лет.

Они могут быть полезны для кардиостимуляторов и других внутренних устройств с низким энергопотреблением, поскольку их не нужно заменять хирургическим путем.

Термоэлектрическая краска

Возможно, внутренние части корпуса могли быть покрыты термоэлектрической краской . Это может поглощать тепло тела и преобразовывать его в электричество.

Пьезоэлектрические части искусственного тела

Хотя, насколько мне известно, никто еще не создал пьезоэлектрический искусственный мышечный материал, похоже, что это может быть идеальной инновацией для кибернетики. Пьезоэлектрические материалы генерируют электрический заряд при деформации под действием механического напряжения. Таким образом, что-то вроде искусственной мышцы , которая всегда сгибается и сжимается, может стать отличной возможностью для пьезоэлектричества. Кроме того, уже известно, что кости, сухожилия и другие естественные части тела по своей природе являются пьезоэлектрическими, поэтому, возможно, могут быть разработаны синтетические версии, производящие даже больше электричества, чем обычно.

Не уверен в вашей математике периода полураспада, разве он не производил больше энергии в первые 5730 лет, поскольку количество радиоактивного материала составляет от 50% до 100%, а в течение следующих 5730 лет - от 50% до 25%? (т.е. это экспоненциальный спад, а не линейный спад)
@user2813274 user2813274 Не знаю, я не считал, я просто скопировал из этой статьи из Forbes . Я совсем не силен в математике. Извиняюсь.
Я проголосовал за, потому что концепция алмазной батареи действительно интересна, хотя она не производит достаточно энергии, чтобы быть полезной в этом случае использования — то есть для выработки 97 Вт энергии потребуется их 570 кг — более полутонны. Однако, насколько я помню, из лески можно сделать искусственную пьезоэлектрическую мышцу.
@LukeBriggs Это интересно. У вас есть бумага для этого?
@bright-star это немного «обман», поскольку электричество используется для нагревания, которое, в свою очередь, расширяет/сжимает очень туго свернутый кусок нейлона. По сути, намотайте нейлон на проволоку. Поиск по запросу «искусственная мышца лески» дает множество примеров. Это полупопулярный проект «сделай сам».

В последнее время искусственный фотосинтез делает большие успехи. Подобно вашей концепции слоя кожи, который преобразует химическую энергию в электричество, возможный лучший подход (конечно, в зависимости от условий освещения планеты-хозяина) будет состоять в том, чтобы вместо этого использовать фотосинтетический слой. Это сделало бы киборга очень буквально зеленым , а также полупрозрачным. Его преимущество в том, что он работает совершенно бесшумно, а также не требует ежедневной дозы химикатов, кроме тех, которые содержатся в вашей обычной жизнеобеспечивающей атмосфере.

Также стоит упомянуть, что наиболее эффективный тип фотосинтетического слоя будет казаться темно-черным, поскольку он поглощает весь падающий на него свет.

Структура такого слоя, вероятно, будет представлять собой нанотраву — нанотехнологический метод, который помогает максимизировать доступную площадь поверхности, увеличивая количество солнечного света, которое он может улавливать.

Одним из моих любимых реальных концептуальных проектов с таким слоем является Nokia Morph — концептуальный телефон, который исследует, как нанотехнологии могут быть полезны в будущем.

Какую мощность он может генерировать?

По данным НАСА , на экваторе средний солнечный свет, получаемый верхними слоями атмосферы Земли, составляет около 1,3 кВт/м^2 . В среднем это 340 Вт/м^2. Около 48% достигает поверхности, что дает нам в среднем около 163 Вт на квадратный метр с учетом облаков и т. д.

Между тем, площадь поверхности тела среднего человека-мужчины составляет около 1,9 квадратных метров - большая часть этого участка затенена, но это не обязательно так для хорошо спроектированного киборга, которому не нужна одежда. Люди также потребляют в среднем около 97 Вт электроэнергии. Имейте в виду, что большая часть этого также используется для обогрева и пищеварения, в которых киборг мало нуждается.

Итак, если предположить, что наш киборг имеет мужское телосложение, находится в земных условиях и имеет человеческие потребности в энергии, а также поверхность для выработки энергии из нанотравы, он может легко иметь 4 квадратных метра мощности для выработки энергии; в абсолютно лучшем сценарии с панелями со 100% эффективностью это означает, что максимум, который он может генерировать, составляет 4 * 163 = 652 Вт, что намного выше необходимых ему 97 Вт, что дает, возможно, достаточно большой запас для потерь эффективности из-за тени и не- идеальная эффективность преобразования солнечной энергии.

Даже невозможно 100% эффективный фотосинтез в идеальных условиях (т.е. отсутствие тени, середина дня в экваториальном климате, для этого используется вся поверхность тела) был бы неправдоподобен для питания киборга. Киборгу нужно будет носить с собой массив фотосинтеза размером с дом, чтобы питаться от солнца. Есть причина, по которой животные не используют фотосинтез - плотность энергии недостаточна для этого.
(Мой ответ Петерису перенесен в ответ)

Части машины должны питаться так же, как и плоть, чтобы воспользоваться доступной системой распределения.

Он использует нанотопливные элементы для выработки энергии из глюкозы и кислорода, извлеченных из крови.

Подробную информацию о том, как это будет работать, см. в описании источника питания для респироцитов .

под available distribution systemэтой силой плоти вы имеете в виду механическую, которую я описываю, или кровеносные сосуды / естественные методы?
Я имею в виду то, как энергия поступает в клетки тела. Перейдите к среднему абзацу моего ответа.
В вашем вопросе не упоминается механическая энергия: она отвергает генераторы. Полимер, который вы описываете, превращает химическую энергию в электрическую. Но вместо «слоя» (где?) я указываю, что суть в том, что энергия доставляется через кровь.
Как вы питаете киборга?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v