Волосы

Поэтому я не думаю, что это действительно правдоподобно, если использовать точные науки. Тем не менее, вы пометили это как [научно обоснованный], а не [жестконаучный], и если тег [научно обоснованный] готов напиться и смотреть в другую сторону, мы, возможно, сможем что-то придумать. это выглядит хоть как-то научно обоснованным.

Я хотел бы начать с прототипа двигателя: проволока из нитенола .

Нитенол обладает тем, что мы называем «памятью формы». Если к проволоке приложить сильный нагрев, фазовые переходы, которые она претерпевает, заставляют ее «запоминать» эту форму. Позже проволоке можно придать практически любую форму, и если приложить небольшое тепло, проволока восстанавливает свою форму. Это имеет множество применений в промышленности, особенно в биомедицинской области, где хирурги могут имплантировать что-то тонкое, а затем позволить ему приобрести свою форму, как только оно будет на месте. Если бы наши волосы обладали некоторыми из этих свойств памяти формы, они могли бы цепляться за предметы.

Конечно, это далеко не полный рассказ. Память Нитенола — это путешествие в один конец. На самом деле он просто переходит из высокоэнергетической «растянутой» формы в свою естественную форму с более низкой энергией, продиктованную памятью о том, когда он в последний раз охлаждался от сильного нагрева. Если бы мы использовали нитенол для наших волос, он мог бы протянуть руку и что-то схватить, но не мог бы отпустить. Если бы у него был способ «отпустить», ему пришлось бы отпустить в вялое бесполезное состояние с еще меньшей энергией, чем его форма памяти. Чтобы сделать что-то еще, волосы должны быть «живыми» и метаболизироваться, а это создаст целый набор биологических требований, к которым волосы просто не готовы (см. другие ответы, почему).

Чтобы это сработало, мы дадим [научно обоснованным] несколько хороших порций абсента, и, пока он болтает о зеленой фее, мы собираемся утверждать, что «белки волшебны». С белками в биологии мы делаем довольно впечатляющие вещи, многие из которых далеки от моего понимания. Итак, давайте предположим, что мы можем создать довольно звездные белковые структуры с некоторыми замечательными свойствами. Они не могут нарушить законы физики. В частности, серьезной проблемой здесь будет сохранение энергии, но мы предполагаем, что это чертовски изящные соединения.

Первая проблема, с которой мы столкнемся с цепкими волосами, — это потребность в контроле. Если вы предложите какой-нибудь женщине голову, полную проводов с памятью, и она расскажет вам, насколько это плохая идея:

Нам нужно быть очень осторожными с нашими белковыми структурами, чтобы убедиться, что мы не создадим худшую версию изголовья кровати в этой биосфере . Вместо этого мы собираемся создать то, что кажется мечтой каждой женщины: волосы, которые могут переходить от прямых к кудрявым, от прямых к кудрявым. Это было бы очень сложно для простой кристаллической структуры, такой как нитенол, но не так уж далеко от правдоподобности для белков.

Чтобы общаться с этими волосами, нам понадобится нервная система. Однако мы не можем позволить себе иметь живые нервы в волосах, поэтому нам придется быть немного более бережливыми. Поскольку [научно обоснованный] на данный момент все еще страдает от довольно сильного похмелья, давайте позволим управлять волосами с помощью полностью цифровой сигнальной системы. Это позволяет избежать всевозможных сложностей, возникающих с реальными сигнальными системами человеческого тела. Нам это сойдет с рук, потому что, в отличие от руки или ноги, волосы можно заменить. Он постоянно растет наружу, поэтому его сигнальная система не должна функционировать 70 или 80 лет. В зависимости от того, как быстро растут эти волосы, они могут функционировать только в течение 5.

Нам понадобится более 2 состояний для каждого волоса: вьющиеся и не вьющиеся. На самом деле то, что нам нужно для цепких волос, — это иметь много адресуемых областей волос, каждую из которых можно сделать кудрявой или нет. К счастью, переходя на цифровые технологии, мы можем использовать для этого предшествующий уровень техники. Есть очень известный протокол, известный как JTAG, который в основном основан на идее сдвигового регистра. Вы можете соединить кучу этих устройств в линию, а затем начать «сдвигать» биты. Каждый раз, когда вы выдвигаете бит вперед, каждое устройство сдвигает один бит вниз по цепочке, чтобы освободить место для него, как ведро. бригада. Мы можем построить что-то подобное с белками, используя что-то вроде лестницы Джейкоба.

Каждый раз, когда вы хотите переместить данные вниз, вы добавляете к ним новый элемент и вращаете всю цепочку, чтобы перемещать данные. Для этого требуется энергия, но эта энергия может быть обеспечена корнем, откуда берутся данные. Корень может предоставить всю энергию для этого, потому что это только сигнальная энергия. Он не делает никакой реальной работы, например, держит чашку кофе или раскачивается на ветке.

Возможно, каждая секция волос получает 8 состояний (3-битный регистр сдвига). Они соответствуют командам того, что вы хотите, чтобы волосы делали. Теперь мы можем медленно, но верно переносить данные на каждую секцию волос. Я не думаю, что при таком подходе у нас будут цепкие волосы, бьющиеся головой о металл, но мы могли бы схватить ветку, как ленивец!

С помощью JTAG мы сигнализируем о своей готовности к «действию» дополнительным сигналом TMS. Этот сигнал отправляется в каждую часть цепочки, чтобы объявить цепочке: «Эти биты являются вашей фактической командой, а не просто данными, которые нужно передать бригаде ведра. Сделайте что-нибудь с этим». Это может быть сложно и очень неорганично, поэтому я собираюсь немного оживить его. Хотя я не готов предоставить полноценные нейроны в волосах, я думаю, что мы можем сделать небольшую обработку, используя энергию, которую мы можем передавать от волосяных фолликулов. Я хотел бы дать каждому сегменту волос сдвиговый регистр с линейной обратной связью (LFSR) . Это действительно действительнопростое цифровое устройство, которое на самом деле просто немного смешивает биты. На самом деле это не добавляет каких-то особых дополнительных обязанностей к моему экстравагантно-сложному «научно-обоснованному» решению, но это означает, что каждая прядь волос видит сообщение, которое немного отличается от того, что было в предыдущей пряди. Тогда я получу сообщение «вперед» от кончиков, а не от фолликула. Это делает несколько вещей, которые очень полезны:

• Он дает сигнал, чтобы прядь волос знала, что каждая отдельная часть пряди получила правильный сигнал — мы заполнили всю цепочку нужными битами.
• Это дает нам способ обратиться к отдельным частям нити. Технически мы могли бы просто создать уникальный идентификатор для каждой части, но с этим связана биологическая проблема. Мы должны помнить, что что-то вроде волос будет атаковано на биологическом уровне, если в них есть энергия. Вот почему волосы и ногти такие упругие — почти ничто не может поглотить содержащуюся в них энергию. Если бы я позволил какому-нибудь паразиту прицепиться и захватить механическую энергию волос, то какой-нибудь паразит эволюционировал бы. Случайность использования LFSR значительно усложняет паразиту захват любого количества энергии из механической системы.
• Он обеспечивает обратную связь, аналогичную линейке TDO JTAG. Если волосы не функционируют должным образом, существо может приказать части волос что-то сделать, просто чтобы увидеть, где находится повреждение.
• Предсказать поведение этих LFSR легко , если ваш мозг привязан к ним и у вас есть буквально сотни возможностей понять их. В волосяном бою противнику будет сложно узнать точную структуру ваших LFSR, чтобы манипулировать вашими волосами против вас.

Я только что проверил [научно обоснованный], и он все еще пробует экзотические решения от похмелья, которое я ему дал, например, из этого списка , так что я думаю, что у меня еще есть немного времени. Нам нужно поговорить об энергии. Ничто из того, что я сделал до сих пор, не имеет достаточно высокой мощности в ваттах, чтобы справиться с цепкими волосами. Я должен был сделать это намеренно. Если есть источник энергии, я должен защитить его биологически от паразитов и тому подобного. Чем меньше общедоступной мощности я вложу в эту систему, тем лучше. Однако в какой-то момент мне нужно накопить в системе достаточно энергии, чтобы действительно сделать что-то полезное.

Для этого я ввожу «режим обслуживания». Одним из выбираемых режимов для каждого сегмента волос является режим поддержания низкого энергопотребления. Скорее всего, это очень фигурная форма. Это самый низкий энергетический режим, которого может достичь любой сегмент волос, поэтому независимо от того, что мы делаем с волосами, в конечном итоге каждый сегмент достигает этой завитой формы. Вся цель этой формы заключается в захвате механической энергии. Владелец волос может вручную растягивать волосы, как растягивая нитеноловую проволоку, добавляя энергию в систему. Если они растянут его достаточно далеко, он может в конечном итоге вернуться в первоначальный высокоэнергетический «прямой» режим, который готов на все. Это хранит энергию в механических нагрузках, а не в молекулах с высокой энергией, таких как глюкоза, поэтому паразитам должно быть труднее научиться использовать этот источник энергии.

Также было бы интересно, если бы этот метод зарядки можно было применить к отдельным сегментам. Необязательно заряжать сразу всю нить. Я мог видеть, что это используется двумя способами. Во-первых, человек мог перемещать свои цепкие волосы по направлению к рукам, чтобы использовать химическую энергию мышц рук для накопления энергии в своих волосах. Это можно рассматривать как своего рода действие по «уходу за собой», подобно тому, как утка подстригает свои перья.

Другая интересная вещь заключается в том, что сегменты волос могут «заряжать» друг друга. Вы можете использовать один сегмент цепких волос, чтобы потянуть другой сегмент, чтобы перезарядить его. Конечно, это был бы процесс с потерями. Вы потратите гораздо больше энергии на донорский сегмент, чем получите на реципиентный сегмент, но если случится так, что вам понадобится больше энергии для этой конкретной части ваших волос, вы можете это увидеть. Одним из признаков нервозности может быть то, что волосы человека корчатся друг о друга, пытаясь найти наилучшее распределение энергии.

Я думаю, что [научно обоснованные] могут смотреть в мою сторону, так что пришло время уйти. Надеюсь, это помогло!

Волосами на основе железа можно управлять с помощью внутренних магнитных полей (скажем, немного железа на кончике каждого волоса, чтобы при необходимости его можно было притягивать/отталкивать). У него не было бы сильного захвата по одному волоску за раз, но липучка сильно захватывает, цепляясь за все вместе.

Краткий ответ: это невозможно.

Все, что достаточно тонко, чтобы быть похожим на волос, не будет достаточно прочным, чтобы прочно схватить предметы. Для хватательных хвостов требуются как мышцы, достаточно сильные для хватания, так и скелетная структура для их поддержки.

Что-то вроде руки головоногого моллюска не сработает, потому что они зависят от погружения в воду, чтобы иметь полный диапазон движений.

Вы можете отмахнуться от структурных проблем и сочинить какую-нибудь чепуху о сверхматериальных микро-роботах, но это не совсем научно обосновано.

Вы можете настроить систему для сверхточного управления 100 000 волосков в режиме реального времени. Но вам нужно будет иметь много (не менее 1/см) контрольных точек для каждой пряди волос, чтобы иметь возможность обернуть ее вокруг чего-то. Не говоря уже о вычислительных задачах отслеживания положения каждой контрольной точки и обратной кинематической симуляции мягкого тела, необходимой для управления их движением. Тогда вам понадобится точная карта окружающей среды, чтобы волосы взаимодействовали с ней, поскольку у вас не будет какой-либо формы сенсорной обратной связи. Все это для того, что функционально является дополнительной рукой, прикрепленной к менее конструктивно надежному месту.

Да, это возможно.

См. реснички и жгутики .

Это может быть маловероятно в макромасштабе, но возможно. Вы можете получить «волосы» толщиной с ленточную змею, если вам нужна какая-то сила, и, конечно, повреждение участников, вероятно, будет довольно сильным.

Вы также можете не получить большую густоту волос на квадратный дюйм поверхности кожи, скорее эффект медузы, чем настоящие волосы. Но с другой стороны, они могут быть намного более красочными, чем настоящие волосы, даже хромоморфные!

Нет, это невозможно.

Знаете ли вы, что любые видимые волосы, которые вы видите, уже «мертвые»? Ни одна из клеток там больше не живая.

Однако, если вас устраивает кучка мини-обезьяньих хвостов, растущих у вас на голове, потенциально у вас могут быть «волосы», которые могут цепляться за вещи.