Световые мечи, дроиды и голограммы - насколько реальны технологии «Звездных войн»?
Вконтакте
Одноклассники
В прокат выходят «Последние джедаи» - восьмой эпизод культовой научно-фантастической саги «Звездные войны», примечательной не только детально проработанным миром, но и технологиями на грани реальности и фантастики.
Стоит ли говорить, что в «Звездных войнах», сюжет которых построен на нескольких затяжных конфликтах, технологии в большинстве случаев показаны в военном контексте - но есть и множество «мирных» изобретений. Rusbase рассказывает, насколько мы далеки от уровня развития одной далекой-далекой галактики.
Световой меч
Начать стоит, конечно же, с иконы «Звездных войн» - светового меча, «элегантного оружия более цивилизованной эпохи», как сказал в «Новой надежде» Оби-Ван Кеноби. Световой меч при активации выпускает клинок «чистой энергии» (широко распространено заблуждение, что меч - лазерный), многократно усиливающейся за счет кайбер-кристалла - главного элемента оружия, который наделяет клинок цветом. Впоследствии крупные кайбер-кристаллы использовались для создания суперлазера для печально известной Звезды смерти.
Что в реальности? Световой меч пытаются сделать уже давно, однако в полной мере успеха никто не достиг. Так как природа «чистой энергии», из которой состоит клинок меча, остается для нас тайной, все попытки сводятся к созданию меча на основе лазера. И главной причиной неудач является то, что до сих пор не существует технологии, способной зафиксировать лазер в пространстве: он просто будет длиться до ближайшего препятствия, постепенно теряя свою мощность. Ну и, конечно, нет такого источника, который умещался бы в небольшой рукояти меча, но выделял достаточно энергии, чтобы лазер мог прожечь прочную материю.
Дроиды
В «Звездных войнах» дроидов так много, что скоро буквально перестаешь их замечать. Большинство из них обладает весьма сильным искусственным интеллектом, более того, часть наделена высоким уровнем автономности и даже самосознания. И хотя к дроидам все еще относятся скорее как к вещам, некоторым сочувствуешь гораздо больше, чем живым существам.
В реальном мире у нас нет такого обобщающего термина, как дроид, но есть различные роботы, дроны и беспилотники, бытовые роботы (например, робот-пылесос) и еще сотни различных роботизированных единиц, предназначенных для достаточно узких целей. Их искусственный интеллект состоит из алгоритмов, нацеленных на решение определенных проблем, и лишен автономности и творческой составляющей. Конструирование роботов в привычном понимании тоже не стоит на месте, о чем нам постоянно напоминает известная компания .
Более любопытной является проблема искусственного интеллекта и его восприятия человеком. У нас есть возможность наделить ИИ вычислительными мощностями, но гораздо важнее (и сложнее) внедрить ему способность к нелинейному мышлению. Успехи в этой части, конечно, есть, достаточно вспомнить развитие нейросетей.
Полигоном для тестирования возможностей ИИ являются в том числе и различные игры. В 1997 году Гарри Каспаров проиграл суперкомпьютеру Deep blue, разработанному компанией IBM. В 2015 году созданный Google DeepMind искусственный интеллект AlphaGo выиграл у трехкратного чемпиона Европы Фань Хуэя, а в 2016 году - у одного из сильнейших игроков в го Ли Седоля. В обоих случаях компьютеры были признаны сильнее живых игроков, что фактически ставит точку на противостоянии ИИ и человека в этих дисциплинах.
После этого разработчики DeepMind обратили взор на компьютерные игры. Созданная нейросеть должна теперь научиться выигрывать человека в StarCraft II - это стратегия в реальном времени, совмещающая управление экономикой и разнообразными войсками, от компании Blizzard. И здесь ИИ сильно отстает, потому что игроку нужно действовать отчасти вслепую: противник постоянно скрыт так называемым туманом войны. Необходимо предугадывать действия оппонента, чего ИИ сделать не может за счет нехватки исходных данных. Этим StarCraft отличается от шахмат или го, где ИИ может видеть и анализировать всю картину происходящего. По мнению разработчиков игры, StarCraft II - идеальная среда для развития искусственного интеллекта, так как сложные правила игры отражают «многогранность и хаотичность реального мира».
Пока что DeepMind не смог обыграть даже слабого бота, однако эксперимент только начинается: DeepMind договорился с Blizzard о совместной работе над ИИ, а также подключил обычных игроков, чтобы у нейросети был материал для работы.
В Звездных войнах дроиды тоже весьма успешно играли в игры - R2D2 обыгрывает Чубакку в местный аналог шахмат. Кадр из фильма «Новая надежда».
Если говорить о самосознании и эмоциональности роботов, то стоит упомянуть голосовых помощников, которые не только распознают человеческую речь и могут поддержать несложную беседу, но и придают репликам эмоциональную окраску.
Одним из самых «человечных» представителей искусственного интеллекта является робот «София» , который также обладает и физической формой, благодаря чему свои реплики может подкрепить мимикой и жестами.
Хотя набор ее мимических движений весьма богат, глядя на подвижное лицо «Софии», невольно вспоминаешь эффект «зловещей долины» . Примечательно, что в «Звездных войнах» гуманоидные дроиды, как правило, полностью лишены мимики и имеют схематичные черты лица, но это не мешает им достаточно точно выражать свои эмоции.
Антигравитационные двигатели
Большая часть техники в «Звездных войнах» использует антигравитационные двигатели, летая над поверхностью планет. Разумеется, это делает транспорт практически вездеходным, а средняя скорость передвижения сильно возрастает.
Танки Торговой федерации на антигравитационных двигателях. Кадр из фильма «Скрытая угроза»
В реальности такой технологии у нас, к сожалению, нет, потому что сама концепция использования гравитации пока лежит за границами реальности. Единственным аналогом такого двигателя можно считать технологию, основанную на магнитах и сверхпроводниках, охлаждающихся жидким азотом, которую воплотили инженеры концерна Lexus для создания Ховерборда (такого, как в фильме «Назад в будущее») еще в 2015 году. Устройство нужно часто заправлять жидким азотом, а использовать его можно только на специальной поверхности, что в целом делает технологию очень дорогой, хоть и жизнеспособной. Также несколько компаний (в том числе и российская Hoversurf) ведут разработки ховербайка, который работает за счет винтов, создающих эффект воздушной подушки.
Силовое поле
Силовое, или защитное, поле в «Звездных войнах» - обычно энергетический купол, защищающий всех находящихся под ним от энергетического воздействия, огня или взрывной волны - но не от физического воздействия. Так как в Звездных войнах практически все оружие энергетическое, силовое поле является серьезным протектором.
Поскольку на вооружении реальных войск пока нет бластеров, но есть консервативные металлические пули и снаряды, силовое поле в любом случае не смогло бы стать универсальным способом защиты. Иная ситуация с защитой от взрывных волн. Так решили и в корпорации Boeing и запатентовали собственное силовое поле, которое функционирует немного иначе, чем у фантастов. При взрыве рядом с транспортом защитная система моментально вычисляет, с какой стороны он произошел, и направляет туда импульс, который ионизирует воздух, образуя поле, частично поглощающее и частично отражающее взрывную волну.
Стоит добавить, что патентование еще не означает воплощение идеи в жизнь. Технологические корпорации нередко патентуют громкие изобретения либо для пиара, либо для опережения конкурентов в будущем - и уже не один десяток футуристичных проектов пылится в патентном бюро.
Бакта-камеры
Бакта-камеры в «Звездных войнах» заполнены бактой - желеобразной прозрачной субстанцией, способной в короткие сроки восстанавливать ткани и заживлять серьезные раны, а также лечить различные болезни.
Люк восстанавливается от ран в бакта-камере на планете Хот. Кадр из фильма «Империя наносит ответный удар»
Сам образ бакта-камеры был создан на основе изолированной камеры сенсорной депривации - темного звуконепроницаемого резервуара с плотным раствором соленой воды, изобретенного в 1954 году американским врачом-психоаналитиком Джоном Лилли.
Что касается самого́
чудодейственного вещества, то сейчас ведутся разработки синтетической кожи, которая многократно усиливает регенерацию тканей. Патент был включен в «Зал славы национальных изобретателей» в США в 2015 году и позднее реализован компанией Integra LifeSciences Corp в виде продукта IntegraTM. А ученые из медицинского центра Cedars-Sinai работают над созданием специального средства на основе бактерий, которое ускорит сращивание тканей человека, в том числе костных.
Голограммы
В «Звездных войнах» практически все изображения передаются в виде голограмм - и могут быть как статичными, так и динамичными. Изображения проецируются и записываются через голопроекторы, которыми оснащено большинство транспортных средств, дроидов и помещений; также проекторы существуют в виде небольших портативных приборов.
Хотя голограммы пока что воспринимаются как технология будущего, на самом деле они уже на пороге нашей повседневной жизни. Конечно, их нельзя использовать так легко, как показано в фильме: как и в случае со световым мечом, свет, который создает голограмма, нельзя зафиксировать в воздухе - он не будет создавать изображение, если ему не от чего отражаться.
Но существуют голограммы, работающие по иному принципу: еще в 2012 году Снуп Дог выступил на одной сцене с голограммой (а на самом деле проекцией) рэпера Тупака, которую создала компания Digital Domain Media Group.
Создать объемную голограмму в пространстве пытаются многие стартапы, одним из самых продвинутых на данный момент можно назвать стартап с белорусскими корнями Kino-mo, который победил в 2016 году на конкурсе Pitch to Rich, проведенном компанией Virgin Media. Он создает не голограмму в полном смысле слова, а скорее изображение с 3D-эффектом, которое, тем не менее, выглядит впечатляюще.
Но одна классическая научно-фантастическая технология, похоже, уже стоит на пороге: настоящие 3D-дисплеи, способные проецировать изображения прямо на воздух.
Физик из Университета Бригама Янга (США) Дэниэль Смолли (Daniel Smalley) долгое время мечтал о создании своеобразной 3D-голограммы, вдохновившись научно-фантастическими фильмами. Но наблюдая за тем, как вымышленный изобретатель Тони Старк протягивает руки через призрачную 3D-броню в фильме 2008 года "Железный человек", Смолли осознал, что никогда не сможет достичь того же самого, - сегодняшний стандарт высокотехнологичного 3D-дисплея. Причина проста: рука Старка должна заблокировать источник света, создающий голограмму.
"Это просто вывело меня из себя", - говорит Смолли. И он сразу же попытался разобраться, как обойти это препятствие.
Исследовательская команда под его руководством воспользовалась так называемым методом объёмного дисплея (volumetric display) для создания движущихся 3D-изображений, которые люди смогли бы видеть с любого угла.
Некоторые физики говорят, что такая технология намного ближе прочих подошла к воссозданию 3D-проекции принцессы Леи, взывающей о помощи в фильме "Звёздные войны" 1977 года.
И теперь в статье , опубликованной в издании Nature, сообщается о прорыве учёных, разработавших проекционную систему, которая создаёт небольшие полноцветные изображения, парящие в воздухе. Устройство не требует никаких проекционных поверхностей или специальных стёкол, а изображение можно увидеть с любого угла.
По существу, результат работы технически относится к трёхмерному объёмному изображению в свободном пространстве. Это научный термин для своего рода "голограммы", которая была популяризована в "Звёздных войнах", "Аватаре" и "Железном человеке". С научной точки зрения голограммы представляют собой совершенно другой вид технологии, в которой 3D-изображение как бы выскакивает из плоского экрана - например, уже привычные блестящие логотипы на кредитной карточке.
По мнению Смолли, устранение путаницы вокруг голограммы и объёмных дисплеев - это первый шаг к пониманию новой технологии.
"Мотивация в данном случае заключается в том, что мы хотим создать проектор принцессы Леи, и в нашем понимании это голограмма. Но на самом-то деле истинная голограмма не способна создать такой образ", — говорит Смолли в интервью Seeker. Есть ряд ограничений.
"Я был разочарован, как и все остальные, когда понял это", — добавляет учёный.
Новый метод развивает технологию фотофоретического оптического захвата (photophoretic optical trapping). Устройство захватывает и приостанавливает в воздухе крошечные твёрдые частицы, используя особенные проекционные линзы. Они фактически создают "отверстие" холодного тёмного воздуха внутри круга тёплого освещённого воздуха. Когда частица приближается к границе тёплого воздуха, она отбрасывается обратно к центру. "Это своего рода притягивающий луч", — говорит Смолли.
Используя очень точные методы проекции и очень малые частицы (около 10 микронов), система может по сути контролировать движение каждой отдельной частицы.
Затем эти парящие частицы становятся "экраном" для второго набора лазерных проекторов. Направленные точно сфокусированными лазерными лучами частицы рассеивают свет во всех направлениях. Движение частиц достаточно быстрое, и специалисты могут рисовать в воздухе светящиеся линии.
Система может создавать различные оптические эффекты, цвета и изображения при помощи различных видов материала для частиц.
"Они могут быть почти чем угодно. Стеклянными бусинами, бриллиантами, целлюлозой, вольфрамом - самыми разнообразными материалами. То, что мы нашли наиболее эффективным, — это вещество под названием чёрный щёлок, который является побочным продуктом процесса производства бумаги. Это по сути и есть бумага - целлюлоза. Существует что-то в его плотности, форме, пористости, что заставляет его действительно хорошо работать", — говорит Смолли.
Оптический захват - не новая технология, добавляет учёный. Она существует уже давно и применяется в разных областях. "Оно подходит для изоляции частиц и перемещения чего-то опасного из одного места в другое. Мы пытаемся найти новое применение", — говорит Смолли.
На данный момент авторы признают, что технология ещё очень ограничена. Проецируемые 3D-изображения очень малы (меньше ногтя мизинца человека). Но система способна создавать и более крупные изображения "бумажных кукол", которые кажутся двумерными, хотя технически имеют толщину в несколько десятков микрон.
"Это технологический триумф. Я хотел бы, чтобы он был моим", - говорит физик, занимающийся оптикой, Майлс Паджетт (Miles Padgett) из Университета Глазго.
Смолли надеется усовершенствовать систему в ближайшие три-четыре года. Но на данный момент Смолли будет доволен, если он заставит людей перестать называть его изображения голограммами.
"Я надеюсь, что это можно будет изменить. Потому что в конечном итоге мы тратим первые 15 минут каждого разговора, пытаясь отличить эти термины", - заключает он.
Давным-давно в далекой-далекой… студии кинорежиссер Джордж Лукас создал одно из самых оригинальных и знаковых произведений научной фантастики - ставшую культовой франшизу «Звездные войны»
. Почти 40 лет спустя идеи, представленные в его фильмах, по-прежнему являются основами данного жанра, и даже более того - некоторые ученые пытаются воплотить их в жизни.
Наиболее знаковой технологией «Звездных войн» является световой меч, но эксперты всегда считали, что добиться подобного попросту невозможно. Фотоны, из которых состоит свет, уже давно считаются частицами без массы, не взаимодействующими друг с другом, что делает перспективу столкновения пучков света во время битвы на световых мечах маловероятной. Однако в 2013 году исследователи из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института продемонстрировали, что когда пары фотонов проходят через облако переохлажденных атомов, фотоны выходят из него как одна молекула.
Тем не менее, Эрик Дэвис, физик из Института перспективных исследований в Остине, Техас продолжает утверждать, что воссоздание подобного эффекта в реальной жизни с помощью использования ряда приспособлений и криогенного оборудования для производства квантовых газов на расстоянии 0,5 м от конца светового меча попросту нецелесообразно.
Но все не так плохо, если вспомнить о другом оружии: ученые близки к разработке оружия, похожего на бластерные пушки, представленные в «Звездных войнах». Фактически, ВМС США уже продемонстрировали корабельное лазерное оружие, способное сбивать беспилотные летательные аппараты и небольшие суда. А этим летом ВВС США приступили к тестированию другого лазерного оружия, которое в пять раз более мощное, чем версия ВМФ, и достаточно маленькое, чтобы его можно было устанавливать на истребители и военные джипы «Хамви».
В фильмах космические корабли, такие как «Сокол тысячелетия» Хана Соло способны летать между звездными системами, которые находятся друг от друга в десятках световых лет. В «Звездных войнах» силовые установки «гипепривод» позволяли межгалактическим путешественникам прыгать в измерение под названием «гиперпространство», в котором можно быстро добраться из одного места реального пространства до другого. Хотя в фильмах не было рассказано подробно об этом двигателе, идея гиперпространства и движения быстрее скорости света имеет научную подоплеку, как утверждают ученые.
Хотя казалось бы, что невозможно путешествовать быстрее скорости света, нелинейный характер пространства-времени в теории Альберта Эйнштейна предполагает, что пространство может быть искажено, чтобы сократить расстояние между двумя точками. Теоретически можно было бы создать устройство, которое сжимает пространство перед кораблем и расширяет его за ним. Другой задачей было бы создание червоточины или секции пространства, которая изгибается сама по себе, чтобы создать кратчайший «проход» между удаленными точками. Создание подобных искажений потребовало бы экзотической материи с так называемой «отрицательной энергией».
Этот феномен уже был продемонстрирован в лаборатории с использованием эффекта Казимира (взаимное притяжение двух незаряженных параллельных зеркал, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга в вакууме. Причиной этого являются квантовые флуктуации в вакууме. Ранее в этом году лаборатория под названием Eagleworks, основанная в космическом центре NASA «Джонсон» в Хьюстоне, заявила, что создала «варп-привод», который использует этот эффект для создания пространственных искажений в вакууме, но доказательств пока не проследовало.
Еще один вид транспорта, показанный в «Звездных войнах», скорее всего, будет воплощен в реальности намного быстрее. Ряд фирм в настоящее время пытаются создать рабочие версии «ховербайков», известных как «спидстеры» в фильмах. Aerofex, калифорнийская стартап-компания, разработала автомобиль Aero-X. Он описывается как «воздушный корабль на воздушной подушке, который ездит как мотоцикл и может летать со скоростью 72 км/ч на высоте 3 метра».
Ховербайк, разрабатываемый британской компанией Malloy Aeronautics, по прогнозам, будет разгоняться до скорости более 275 км/ч. Оба «воздушных мотоцикла» от Aerofex и Malloy Aeronautics используют стандартный бензин, но экологичные поклонники «Звездных войн» вскоре могут приобрести футуристическую альтернативу на электроэнергии, которая разрабатывается венгерским государственным научно-исследовательским институтом Bay Zoltan Nonprofit Ltd.
Центральное место в сюжете «Звездных войн» - это существование огромного количества планет, связанных галактической торговой сетью. Но только в 1995 году, спустя почти 20 лет после выпуска первого фильма в 1977 году, была обнаружена первая экзопланета - планета земного типа, расположенная вне Солнечной системы.
В настоящее время уже найдено более 2000 экзопланет, и в 2011 году космический телескоп NASA «Кеплер» открыл первую планету, вращающуюся вокруг двух солнц, точно так же, как вымышленная родина Люка Скайуокера Татуин. Планета, получившая название Кеплер-16б, является безжизненным газовым гигантом. В 2012 году телескоп был использован для обнаружения еще двух планет в бинарных звездных системах, которые очень близки к так называемой жилой зоне (это область вокруг звезды, в которой жидкая вода может существовать на поверхности планеты).
Другой особенностью вселенной «Звездных войн» являются дроиды - роботы, которые выступают в роли персональных слуг, пилотов, техников и даже солдат. Сегодня в реальном мире растет число аналогов, начиная от автоматизированных военных беспилотных летательных аппаратов до беспилотных автомобилей Google и роботизированных хирургических помощников.
Этим летом роботы соревновались в состязании Robotics Challenge, проведенном Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA). Человекоподобные роботы решали сложные задачи, в том числе заключающиеся в вождении транспортного средства, открытии дверей, ходьбе по лестнице и закрытии крана. Стоит отметить, что эти машины были только полуавтономными, то есть оператор-человек почти постоянно контролировал робота. Но робототехника не стоит на месте.
Свет также может помочь воспроизвести еще одну интересную технологию из франшизы «Звездные войны»: тяговый луч, представляющий собой невидимое энергетическое поле, которое может захватывать и перемещать объекты. С начала 2010 года ученые создавали лазеры с необычными профилями интенсивности луча, которые позволяли им притягивать и отталкивать крошечные частицы.
Но только в прошлом году исследователи из Австралийского национального университета побили рекорд расстояния для тяговых лучей, используя лазер в виде пончика, чтобы переместить полые стеклянные шарики на расстояние 20 см, что примерно в 100 раз больше, чем в предыдущих экспериментах.
И всего пару месяцев назад команда из Бристольского университета в Соединенном Королевстве показала, что звук может соперничать со светом в качестве источника будущих тяговых лучей. Исследователи использовали точно подобранную последовательность звуковых волн из массива крошечных громкоговорителей, чтобы создать область низкого давления, которая эффективно противодействует гравитации, левитируя крошечные шарики из полистирола в воздухе.
Когда звездолет попадает в ловушку тягового луча имперского линкора, то последней надеждой будет отправить сигнал «SOS» с помощью голограммы. Хотя специально разработанные очки использовались для создания иллюзии 3D-изображения уже в течение десятилетий, полнценное голографическое видео было довольно трудно воспроизвести. В последние годы был возрожден старый сценический трюк, изобретенный Джоном Пеппером в XIX веке, чтобы создать иллюзию призрачного видения на сцене.
В первую очередь, это было сделано, чтобы «воскресить» покойного рэпера Тупака Шакура на музыкальном фестивале Coachella в 2012 году. В основе данного метода лежит сверхтонкий лист фольги, подвешенный под углом 45 градусов от сцены, невидимый невооруженным глазом, но отражающий изображения от проектора. Трюк дает иллюзию 3D-изображения, если стоять перед этим листом фольги. Еще ближе к технологиям «Звездных войн» находится Voxiebox - «объемный дисплей с объемной поверхностью», сделанный австралийско-американской компанией Voxon.
3D-модели «нарезаются» на сотни горизонтальных поперечных сечений, после чего сверхбыстрый проектор демонстрирует их на плоский экран, который быстро перемещается вверх и вниз. Человеческий глаз смешивает эти проекции вместе, создавая трехмерное изображение, которое может перемещаться и просматриваться под любым углом (примерно как это было в послании принцессы Леи Оби-Вану Кеноби в «Звездных войнах: Эпизод IV - Новая надежда»).
Ключевой во вселенной «Звездных войн» является концепция Силы, которая дает рыцарям-джедаям магические силы. Ранее в этом году исследователи Большого адронного коллайдера заявили, что обнаружили первые однозначные доказательства этого явления. Однако, как оказалось впоследствии, это была первоапрельская шутка.
Поклонникам этой франшизы, да и не только им, будет интересно узнать .
В противостоянии преступников, практикующих угон автомобилей и владельцами транспортных средств, стремящимися защитить свою собственность, вмешались высокие технологии, обеспечивающие автовладельцам гарантированную защиту авто. Автоворы научились успешно обходить, самые изощренные системы сигнализаций, поэтому разработчики направили св... Читать дальше
