Человеческая батарейка
Возможно ли подогнать хоть сколько-либо реалистичную базу под фантастический сценарий из «Матрицы» братьевсестёр на тот момент ещё братьев Вачовски, когда роботы использовали людей в качестве источника энергии?
Пошерстив аналогичные англоязычные обсуждения, я примерно понял, что это возможно, но эффективность относительно невысокая. Миллиарды птиц были бы в этом плане эффективнее миллиардов людей, поскольку у птиц сердце бьётся чаще. Правда, не знаю, что у них по выделяемому теплу. Но самый большой вопрос в том, рентабельна ли человеческая батарейка в рамках «обычной» человеческой экономики. Ну то есть у нас по-прежнему есть человечество, есть государства, есть мегакорпорации, есть атомные электростанции, есть гидроэлектростанции. Человечество не попячено восставшими роботами. Может ли «человеческая электростанция» быть конкурентоспособным вариантом на рынке энергоснабжения? Если да, то при каких условиях? Сколько процентов населения должно быть подключено к электростанции, чтобы она могла конкурировать с АЭС?
И ещё. Допустим, эффективность и/или рентабельность человеческой батарейки недостаточны. Может, для фантастического дистопичного футуристического сеттинга лучше бы подошло использование людей в качестве сопроцессоров? Человек сидит себе в ВР, а там временем некоторая часть его мозга увеличивает вычислительные способности некоего компьютера.
P.S. Дисклеймер: да, я знаю, что это отвратительно, но это всего лишь фантастика. Между прочим, в реальности-то мы, люди, тоже не подарок.
Пошерстив аналогичные англоязычные обсуждения, я примерно понял, что это возможно, но эффективность относительно невысокая. Миллиарды птиц были бы в этом плане эффективнее миллиардов людей, поскольку у птиц сердце бьётся чаще. Правда, не знаю, что у них по выделяемому теплу. Но самый большой вопрос в том, рентабельна ли человеческая батарейка в рамках «обычной» человеческой экономики. Ну то есть у нас по-прежнему есть человечество, есть государства, есть мегакорпорации, есть атомные электростанции, есть гидроэлектростанции. Человечество не попячено восставшими роботами. Может ли «человеческая электростанция» быть конкурентоспособным вариантом на рынке энергоснабжения? Если да, то при каких условиях? Сколько процентов населения должно быть подключено к электростанции, чтобы она могла конкурировать с АЭС?
И ещё. Допустим, эффективность и/или рентабельность человеческой батарейки недостаточны. Может, для фантастического дистопичного футуристического сеттинга лучше бы подошло использование людей в качестве сопроцессоров? Человек сидит себе в ВР, а там временем некоторая часть его мозга увеличивает вычислительные способности некоего компьютера.
P.S. Дисклеймер: да, я знаю, что это отвратительно, но это всего лишь фантастика. Между прочим, в реальности-то мы, люди, тоже не подарок.
86 комментариев
Более того:
Даже все вот эти биореакторы и пр. — они сами по себе не слишком конкурентноспособны и полезны в первую голову в связке с чем-то, как бонус. (Мне недавно попадались на глаза, к примеру, примеры расчёта попытки использовать отходы животноводческого хозяйства — оказывается, для отопления стойл в нашем климате, к примеру, выхода оттуда банально не хватает). Впрочем, «экономически выгодная» система упирается в экономику игрового мира — судя по условиям, достаточно отличную, там могут быть свои вопросы рентабельности. Но вообще пытаться использовать именно организм с вершины пищевой цепочки — вообще идея не ахти, потери на каждой стадии. Делать это можно по двум причинам, по большому счёту:
1) Кругом случился большой ой, потому из ресурсов остались только люди. Вариант постапокалипсиса с «людьми в беличьих колёсах» и тому подобным.
2) Люди дико дёшевы и всё вокруг заточено под производство питания и пр. для них. В смысле «их так много, что если украсть тысячу — никто не заметит». Low life как она есть, без особого high-tech, потому что хайтек делает это неконкурентноспособным. Но если содержать человека на уровне хотя бы физ. потребностей — очень дешево, значит у общества и так нет проблем с энергетикой.
Вариант с использованием мощностей ЦНС интересней (хотя это не вопрос ближнего прицела — мы пока что весьма плохо представляем как работает сознание).
Если, как в матрице, полей с едой нет, а еду надо выращивать искусственно, то это значит, что твоя «электростанция» будет потреблять больше энергии на кормёжку людей, чем выдавать энергии на выходе. Закон сохранения энергии, однако.
Вот с этого разговор и надо начинать.
Это всё позволяет сохранять массу, но не энергию. Энергию надо получать откуда-то ещё — солнечные батареи, термоядерные электростанции и так далее.
10 лет тому назад (свежих данных у меня нет) 2/5 выращиваемой в США кукурузы перерабатывалось на топливный спирт. При том, что для того, чтобы вырастить, собрать, транспортировать и обработать кукурузы на джоуль, требуется одних углеводородов сжечь на два джоуля.
Перед достаточно хитрой системой налогообложения никакой закон сохранения энергии не устоит.
При том, что строить этот чудо-агрегат не быстрее и не проще, чем атомную электростанцию. Я бы лучше вложился в термоядерные электростанции.
Если ты правда хочешь получать таким образом энергию — тебе надо сначала придумать причину, по которой тебе нужно держать миллион людей в камерах жизнеобеспечения подключенными к матрице. А вот когда они уже подключены — можно как побочный эффект собрать немного электричества.
Я бы подумал о такой системе, если бы проектировал досветовой космический корабль без анабиоза, и то выглядит сомнительно.
Только с небольшим дополнением: рай ты получаешь в обмен на то, что твои тело и мозг будут либо источником энергии, либо частью аппаратного обеспечения для компьютера.
Но и некиберпанковые картинки тоже можно нарисовать. Последние дни homo sapiens. Часть человечества перенесла сознание на машинные носители и осваивает космос, а последние биологические люди доживают свой век в симулированном раю, построенном «на сдачу» с Технологической Сингулярности.
С другой стороны, когда человек сдаёт часть своей вычислительной мощности компьютеру — как он себя чувствует?
Во-вторых, мозг устаёт от работы, и перекрыть обратную связь от этого виртуальной реальностью может быть нетривиально.
Или, может, мозг работает в три фазы: рабочая (пашет на общее благо), радостная (человек «живёт» в ВР и радуется) и пассивная (мозг отдыхает).
Ребята в видео как-то вообще не учли людей с доминантным образным мышлением, у которых изначально больше развито «немое» как они выразились полушарие. И это не психи, хотя такие люди часто бывают одаренными, они меньше подвержены мнению толпы.
Понимаю, что не совсем то. Но закину тебе как идею. Сразу говорю, что это не Dollhouse точно.
P.S.: вспомнил — Gamer (2009).
Или потому что как в Ghost Hound, сознание всё равно будет, и его просто необходимо куда-нибудь погрузить, а то всякая чертовщина полезет? Но это уже мистика, а не научная фантастика.
Если нет — все намного упрощается.
А с (техно)магией, завязаной на душу/разум — вполне: КПД девочек-волшебниц выше 100% (может ниже, но мы не считаем затраты темной энергии и прочих квантовых вакуумов) и потому они — единственный шанс предотвратить или отодвинуть тепловую смерть вселенной.
Правда тут есть одна проблема, и она заключается в том, что биологические энергопроцессы, на самом деле, довольно эффективны. По крайней мере, гораздо эффективнее, чем нынешние промышленные технологии. Поэтому в виде тепла рассеивается сравнительно малое количество энергии, и использование тел в качестве нагревательных элементов для паровых турбин действительно довольно бессмысленный перевод сырья. Если же придумать какой-то способ напрямую включить в технологию всякие происходящие внутри клеток циклы Кребса, или, скажем, использовать для создания разности потенциалов те же кальциевые каналы, что и в организме, КПД резко попрет вверх.
Что до вычислительных мощностей мозга, так это, вроде и было изначальной идеей, которую хотели реализовать в «Матрице». По легенде от этого отказались, поскольку сочли такую идею слишком сложной для целевой аудитории)) Однако, тут стоит помнить, что работа мозга и процессора довольно различаются. Условно говоря, процессор работает быстрее, а мозг — полнее.
— беспрецедентная рекламная кампания;
— владеющая тобой мегакорпорация отправляет тебя в длительную виртуальную командировку, хорошая новость — семья может отправиться с тобой;
— обманом или насильно, но память об этом моменте стирается, чтобы не травмировать психику.
10 миллионов китайцевподдержание физического тонуса мышц.Каждая капсула снабжена педалями. Еще чуть-чуть энергии.
А Вечный Рим это откуда?
То есть, конечно, это самое тепло — оно не лишнее. Но в конечном итоге оно всё равно топит окружающее пространство, потому что термодинамику не отменишь.
КПД цикла Кребса — основного комплекса реакций, в которых теплокровные существа переводят глюкозу в энергию, может доходить до 65%, согласно википедии. Согласно ей же, у атомной электростанции это показательне не выше 35%, и примерно те же значения у теплоэлектростанции
Беда-то в том, что вы совершенно зря пытаетесь приплести основную форму активности сюда. Сравните питание крокодила и любого теплокровного засадного хищника (кошачьих, например — лев, допустим, точно так же большую часть времени лежит на солнышке или попросту спит). Та же самая будет картина — по потребляемым калориям при прочих равных крокодил отстанет примерно на полпорядка.
Вас подводит непонимание картины (извините, я очень не люблю, когда пытаются аргументрировать вынесенными в пост ссылками из Википедии — этим показывая, какой уровень собеседника подразумевают, потому позволю себе такую вот шпильку). Дело в том, что вы не аргументируете ими против. Цикл Кребса совершенно не об этом — он говорит об эффективности высвобождения энергии клеткой, а не о том, какая куда идёт энергия. Существенная часть этой энергии для теплокровных — как раз идёт на нагрев тела, вот в чём беда. Вы сравниваете разное — взяв КПД атомной электростанции, вы учитываете и потери на стадии использования тепла, а взяв человека как нагревательный элемент — вы не учитываете потери из-за неэффективного использования тепла за пределами его тела, в то время как это у гипотетической «теплочеловеческой электростанции» будет основным, видимо, пунктом потерь, а для «мускульночеловеческой» вообще поддержание температуры тела «рабочего элемента» — нецелевые потери.
Можете ещё, если сомневаетесь в том, насколько значительная доля полученной энергии тратится человеком на температуру тела, посмотреть на нормативы питания полярников в сравнении с персоналом тропических станций с аналогичной работой, например. И сравнить это с прибавкой калорийности, которая нужна при переходе с сидячей работы на интенсивную физическую. Числа отличаются отнюдь не на порядки.
Подозреваю, что медики тут смогут сказать проще…
Теплокровный засадный хищник тоже проявляет гораздо больше активности, чем хищник холоднокровный, хотя бы потому, что ему приходится гораздо чаще добывать себе пищу. Это во-первых. А во-вторых, если теплокровное существо ведет себя достаточно пассивно, у него есть механизм запасания лишней энергии. Поэтому львы, которые роль добытчиков пищи передают самкам попросту жиреют.
Не стану оспаривать вашу картину мира, но рекомендую перед написанием критических замечаний знакомиться с тем, что пишет ваш оппонент. Я изначально согласился, что теплочеловеческая электростанция и правда будет не очень эффективной, и что для серьезного выхода следует получать энергию из тех же процессов, из которых ее получает сам организм. Именно поэтому привел в качестве аргумента цикл Кребса. Который, кстати, не про высвобождение энергии, а про ее запасание после разложения глюкозы.
, да нет, на самом деле. Уже сейчас подобные эксперименты ведут, и даже что-то получается. Раз вам википедия не люба, то вот статья из журнала биохимии, где ребята пытаются как раз получать энергию, имитируя окислительно-восстановительные процессы клетки. А вот про то, что из мидий пытаются генератор сделать.
С гидроэлектростанцией конкурировать в смысле КПД вообще сложно, в том числе и другим промышленным технологиям получения энергии. Но тут ведь такой задачи и не стоит. Как я понял техзадание, достаточно хотя бы относительной рентабельности человекостанций (ЧЭС).
Что касается теплопотерь в органических системах, то тут есть нюанс. Дело в том, что, в отличии от промышленных технологий, это не потери, а результат работы, производимой специально, чтобы обеспечить оптимальные условия работы клетки. Сам же процесс синтеза АТФ и его последующего расхода не экзотермичен.
Организм, который будет заниматься переработкой ресурсов, что характерно, будет интегрирован в ту же ЧЭС, так что для получения комбикорма, требуемого для ее питания достаточно будет премолототь некоторый набор органики. Это гораздо проще, и чем выделять радиоактивные материалы из руды, обогощать их, а потом превращить в топливные элементы, и чем извлекать из земли жидкие или газообразные углеводороды, а затем их разделять на фракции. так что, честно говоря, я не вижу, почему этот тезис не верен. Гироэлектростанция — да, более выгодный объект, но ее, во-первых, нельзя поставить где угодно, а во-вторых, она резко меняет ландшафт, затапливая обширные территории, а в планируемом сеттинге, как я понял, людям и так уже тесно.
По тому частному вопросу всё-таки разъясню, чтобы не было ощущения «картины мира»:
Не думаю, что крокодил руководствуется понятиями «нужна» — за отсутствием бога, который бы руководил процессом эволюции в животном мире. Крокодилов в нишу засадных хищников загнали закономерности эволюции — в том числе и потому, что особенности крокодильей мускулатуры не дают им конкурировать с теплокровными в нише хищника загонного…
Если вы говорите строго про внутриклеточные КПД — тут особых претензий нет, но вот когда мы говорим про макроуровень… Например, аргументация со львом мне кажется странной — механизмы запасения энергии, кажется, вообще не туда — жиреющий лев не тратит меньше энергии на обогрев пространства вокруг, у него просто поступление энергии с пищей превышает расход, за счёт чего и получается положительный баланс. Доля теплового расхода в общих расходах у него всё равно остаётся значительной, и в состоянии покоя он всё равно потребляет больше энергии, чем крокодил. Напомню, что теплокровный хищник добывает добычу чаще холоднокровного именно из-за больших проблем с тепловым балансом, то есть с растратой ресурсов организма на обогрев. Даже пассивный лев (не занятый охотой — сидящий возле убитой добычи или питающийся тем, что ему дают работники зоопарка) — более энергоёмок, чем крокодил, причём те же полпорядка разницы сохраняются.
Хотя сама эта подветка, конечно, следствие нашего недопонимания друг друга. Но я его тут продолжаю чтобы сопоставить аргументацию уже в рамках этой подветки — интересно, как вы воспринимаете там «основные причины» (тезис показался мне небезынтересным, потому проверяю — может, это я уже в очерченных рамках что-то недопонимаю?)
Не затрагивая вопрос существования бога эволюции, скажу, что некоторая направляющая сила в природе все-таки имеется. И учитывая, что крокодилы гораздо древнее, чем те же кошачьи или приматы, если бы поперечно-полосатая мускулатура давала им конкурентное преимущество, они бы уже давно ей обзавелись со всеми соответствующими вспомогательными системами. А если бы они проигрывали теплокровным хищникам, хоть засадным хоть загонным, с текущим оснащением, то их бы уже не осталось вовсе.
От вопроса теплообмена я отстранился именно потому, что говорил о другом уровне получения энергии. Да, теплокровным приходится совершать работу по самообогреву, и на это тратится немало энергии. Но это именно работа, а не побочный продукт, на который энергия уходит впустую. И я не думаю, что это стоит называть проблемой с теплобалансом. Это приспособление, которое требует своего обеспечения. Гадюка после укуса вынуждена усиливать свой метаболизм на 10%, но мы же не говорим, что у нее проблемы с ядообразованием. Или мозг, расходующий уйму энергии не считается источником проблемы мышления.
И да, я готов продолжить общение с вами в этой подветке) Но тогда нам, вероятно стоит более однозначно сформулировать «основные принципы»)
Возможно я неудачно выразился. Негативную реакцию у меня вызывает, когда ссылки на википедию высылают мне, а не когда ей пользуется собеседник. То есть предложение собеседнику изучать вопрос по википедии мне кажется не очень корректным. Я никоим образом не говорю про мнение о собеседнике — я говорю о том, что отно
Замечу пока по тому, за что цепляется глаз:
Вот тут могу сказать, что мне сдаётся, что вы переоцениваете «направляющую» силу и слишком тяготеете к вере в «разумность замысла». Я не биолог-профессионал, конечно, но вот любительски когда-то увлекался ей довольно плотно. Фокус в том, что метания в смысле эволюционных изменений весьма произвольны (и существуют вещи вроде закона Долло, который говорит, грубо говоря, что спектр возможных решений очень велик, а эволюционно доступных из текущей «конфигурации» — мал, потому утраченные эволюционно решения никогда не восстанавливаются в прежнем виде). То есть не стоит переоценивать как эффективность решений, так и абсолютность приспособления в текущей конфигурации — а то вы, кажется, смешиваете две вещи: эффективность в текущей нише и полезность приобретения или утраты.
Проиллюстрирую примером с крокодилами. Проблема крокодилов в том, что «рыбка задом не плывёт» и «отыграть» часть эволюционных решений они не могут (или цена слишком высока — что, впрочем, одно и и то же). В своей нише (засадный прибрежный хищник в тёплом климате) они держатся прочно — собственно, млекопитающие пытались занять аналогичную минимум один раз (предки китообразных), но не выдержали конкуренции. А вот выйти за пределы этой ниши крокодилы не могут — в том числе и из-за той же неэффективности мускулатуры. При этом такая мускулатура вполне давала бы им конкурентное преимущество при освоении иных ниш, и как раз пустующие ниши как сухопутного хищника, так и активного морского крокодилы за свою историю не раз пытались занимать. Пример первого — мегафауна Австралии, например, где была квинкана, или разные варианты верховных островных хищников (вообще, крокодиломорфы без давления млекопитающих давали очень широкий спектр форм). Морские крокодилы вообще возникали минимум четырежды. Но итог как раз один и тот же — в случае проникновения в их области сколько-то развитых теплокровных конкурентов, крокодилы не выдерживали и снова откатывались к нише хищника полуводного, а не обзаводились новыми системами. Вообще, ограничения крокодилов как раз хорошо заметны на примере последствий эволюционно проигранной млекопитающими схватки за берега — потомки этой линии в виде хищников морских (косаток, например) сейчас ареалом охватывают фактически весь океан, а вроде бы куда ранее ушедшие в воду крокодилы морскими хищниками являются в весьма ограниченной области…
(Да, про другие уровни я и так понял, а вот про вопросы целесообразности и пр. мы развернём позже, если получится… )
Если бы более эффективная нескольких мускулатура крокодилов давала им преимущество перед остальными своими сородичами, то, начал бы работать вполне обычный естественный отбор. Мускулистые крокодилы оставляли бы больше потомства, которое еще эффективнее оставляло бы без пищи беломускульных крокодилов, и в конечном итоге заместили бы своих отстающих братьев полностью. Возможно, получив подобное преимущество мускулистые крокодилы в последующем стали бы сухопутными хищниками. Но так как ничего подобного не происходит и не произошло за очень долгий период времени, значит той версии крокодилов, которую мы на сегодняшний день, ни новые ареалы, ни мощные мышцы не нужны для эффективного выживания.
Соответственно, высказывая эту идею, я не вкладывал в нее никакого телеологического мотива, и концепция замысла тут совершенно не нужна))
Ну дык! Просто мы, как обычно, подходим с разной стороны — ниша крокодилов не есть их какой-то обоснованный выбор, а следствие (в том числе) неэффективности мускулатуры, причём на уровне уже биохимических решений. Нельзя так просто перескочить и перейти на иной процесс — хотя крокодилы пытались приблизиться к некоторым решениям теплокровных (в духе четырёхкамерного сердца и пр). То есть ниша крокодилов — это именно их яма, если угодно. Для её удержания им не нужны многие другие решения — но это не то, чтобы их благо, это то, где они смогли зацепиться. Внутривидовая конкуренция их в принципе из этого не вытолкнет.
Я этим иллюстрировал мысль о том, что условно неудачные решения и ямы, в которые загоняются биологические линии вполне существуют (при всей относительности понятия плюс и минус в биологических решениях). «Слепой часовщик» и всё такое, эволюционный отбор не работает с многоходовыми комбинациями.
Именно что ошущение (не исключено, что строго личное) телеологии. «Ведь дырочки на кошкиной шкурке находятся именно там, где у кошки глазки!» (это не шпильки ради, просто чтобы описать ощущение).
Я просто всё ещё, видимо, пытаюсь переносить сюда фоновое ощущение тезисов про энергию — то есть что эффективность устройства в определённых обстоятельствах не говорит про «эффективность вообще» и превосходство возможных аналогов (с мыслью о выходе на тему биопроцессов — которые эволюционно прошли жёсткий отсев, но при этом солидно ограничены «типом тестов»), а лишь о том, что его обладатель смог закрепиться в своей нише и в ней может превосходить конкурентов.
Что до крокодилов — я не спорю с тезисом, что мускулатура крокодилов для их нынешних условий обитания достаточна. Странно было бы спорить. Я просто привожу примеры, что крокодилы вполне себе вынужденно находятся в своей нише (и в целом на эволюционных масштабах свои позиции сдают, а не наращивают). То есть это не только и не столько «элемент приспособленной конструкции», сколько «конструкционная особенность, которая крокодилов ограничивает, но быть изменена ими не может». В случае с устройством мускулатуры — тут всё-таки в большей степени не приспособление к обстановке, а именно что занятая экологическая ниша её следствие.
Ага, нашёл: en.wikipedia.org/wiki/R/K_selection_theory#Continuous_spectrum похоже, эта дихотомия — на самом деле не про крокодилов.
Что если окажется, что ИИ невозможен, точнее возможен только в связке человеческий мозг + суперкомпьютер. И вот наши скованные титаны обслуживают какие-то нужды человечества, гуманные или не очень, сами не осознавая их.
Если у человеков есть некие невоспроизводимые лабораторно свойства, тогда мы используем их
Если нам нужно просто компактно размещать человеков:
Тогда всё-таки объединить человека с компьютером.
Либо потребовать, чтобы на каждый сверхразумный ИИ надо было много подключённых в сеть людей.
Почему нет. ИИ у нас может быть эдаким «левым полушарием» логичным и холодным, а сеть из людей — дублирующей системой. Если принимая решение оба полушария «договорились» — отлично, решение валидно, допускаем его. Если полушария оспаривают решения друг друга — надо разбираться. Будет эдакий вариант Сивиллы + суперкомпьютер.
Нео: Подожди, Морфеус. Но ведь человеческие батарейки не эффективны.
Морфеус: Хорошо, давай так. Ты откуда это знаешь?
Н: Из физики.
М: А физику откуда ты знаешь?
Н: Со школы.
М: А школы ты проходил где?
Н: В матрице.
М: ЧТД.
_____________
[1] — в этом мире мы не заморачиваемся на термодинамику.
Про мозг и вычисления:
цикл про Гиперион Дена Симмонса («Гиперион», «Падение Гипериона» и т.д.) Там интересно описано про сверхкомпьютеры на базе людских мозгов (но до этого ещё дочитать надо, правда). Ещё к этому — Deus Ex: Human Revolution, где такое использовалось для управления Пангеей. Это что первое в голову пришло. Но идея-то древняя жутко и я уверен, что была описана и рассмотрена не один десяток раз.
1) У нас есть большое количество людей, которым достаточно быть подключёнными к интернету и/или личной виртуальной реальности.
2) Им не нужно выходить в реальный мир часто, по крайней мере пока работает наша капсула жизнеобеспечения.
3) При этом особенности картины электропотребления, в целом, остаются подобными современным — есть пики нагрузки, есть времена с низким потреблением.
Как верно заметил Darth Elephant, использование вычислительных ресурсов мозга как-то иначе, чем позволив человеку работать и общаться — весьма далёкая фантастика, так что мы её не рассматриваем. Вместо этого наши люди могут заходить в виртуальные офисы, спорить на форумах, дистанционно управлять роботами и так далее.
Как генератор люди никуда не годятся. Но у них есть потенциал запасать энергию (как мускульную энергию) и отдавать её (будучи подключенными к чему-то вроде велотренажёра, только для всего тела). И план в том, чтобы отдавать её в пики потребления, одновременно упражняя мускулы, чтобы не атрофировались.
Вот так это похоже на технологию, которую можно использовать в мире, которым правят люди.