Dies ist eine komplizierte Antwort, da sich jede von Ihnen erwähnte Technologie in diesen 200 Jahren verbessern wird. Abgesehen davon denke ich, dass die Antwort tatsächlich eine Mischung aus mehreren erneuerbaren Ressourcen sein wird.

Werfen Sie einen Blick auf dieses Solareffizienzdiagramm von NREL (National Renewable Energy Laboratory): http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg

Der Kern des Diagramms ist, dass der Wirkungsgrad der Energieumwandlung in den letzten 40 Jahren stetig gestiegen ist.

Computer und andere elektrische Geräte verbessern sich ständig, indem sie die Leistung bei reduziertem Energiebedarf erhöhen oder aufrechterhalten.

Solar deckt Ihre Roboter jedoch nur für den halben Tag ab (mehr oder weniger), aber andere Fortschritte wie die Biobatterie ( http://en.wikipedia.org/wiki/Biobattery ) könnten dazu beitragen, die Unterschiede in der Beleuchtungsstärke auszugleichen.

Biobatterien wandeln so etwas wie Glukose über Enzyme in Energie um; sehr ähnlich wie Pflanzen und Tiere Nahrung für Energie abbauen. Diese Batterien könnten mit verschiedenen enzymatischen Komponenten konstruiert werden, die es Ihren Robotern ermöglichen, verschiedene Materialien zu "fressen", um eine Auswahl von Batterien in Abwesenheit von gutem Sonnenlicht zu betreiben. Nicht zu verschieden von Futuramas Robotern, denen Alkohol ausgeht.

Dies gibt ihnen die menschenähnliche Eigenschaft, sich zu einer Mahlzeit zu setzen (oder ein zuckerhaltiges Getränk zu trinken), um sie durch den Teil des Tages zu bringen.

Die Leistungsanforderungen werden sehr variabel sein. Denken Sie nur an die heutige Elektronik – Sie könnten einen Satz AA-Batterien in Ihre TV-Fernbedienung stecken und sie jahrelang funktionieren lassen, aber ein identischer Satz Batterien aus genau derselben Verpackung in Ihrer Stereo-Fernbedienung stirbt in 6 Monaten.

Was Roboter betrifft, so haben Sie so viele verschiedene Möglichkeiten, Bewegungen zu implementieren - Servos, Schrittmotoren, "Muskeldraht", um nur einige zu nennen -, dass es wirklich unmöglich ist, dies mit Sicherheit zu sagen wie viel Akku Sie benötigen würden, geschweige denn, ob er passen würde.

Allerdings liegt dies natürlich in der Zukunft, und wir sehen ziemlich geschickte Fortschritte sowohl bei der Miniaturisierung als auch bei der Leistung von Batterien – als nur ein Beispiel mein Samsung Galaxy S5, obwohl es mehr Strom für seinen größeren und schnelleren Bildschirm verbraucht Prozessor, hält mit einer einzigen Ladung viel länger als mein altes S3, obwohl die Batterien ungefähr den gleichen Formfaktor haben. Ich denke also, dass es durchaus vernünftig ist zu sagen, ja, Sie könnten durchaus eine Batterie herstellen, die stark genug ist, um Ihren Roboter den ganzen Tag zu betreiben, und klein genug, um irgendwo im Chassis des Roboters zu leben.

Dann wieder: Warum? Die Verwendung einer ganztägigen Batterie hält Ihre Roboter immer noch an, obwohl die physische Verbindung nur über Nacht (oder was auch immer) hält – sie müssen immer noch nah genug bleiben, um nachts angeschlossen werden zu können. Das bedeutet, dass sie nicht mit ihren menschlichen Freunden auf einen Wochenend-Campingausflug gehen oder eine Woche in der (machtlosen) Seehütte abhängen können. Das wird viel unnötigen Kummer verursachen.

Warum geben Sie ihnen nicht stattdessen ein RTG ? Sie klingen beängstigend, aber im Grunde setzen sie in erster Linie nahezu harmlose Alpha-Partikel frei, die leicht von der eigenen „Haut“ des Roboters (oder sogar Ihrer eigenen!) abgeschirmt werden, ganz zu schweigen von der Abschirmung des Geräts selbst. Diese Dinge können problemlos viele Jahre lang Strom liefern, und wenn sie ersetzt werden müssen, könnte eine einfache Batteriesicherung den Roboter "am Leben" halten, während das alte RTG ausgesteckt und ein neues eingesteckt wird.

Natürlich würde dies Auswirkungen auf Dinge wie radioaktiven Abfall haben, wenn abgebrannte Brennelemente entfernt werden, und die Maschinenstürmer der Ära könnten nie über den "radioaktiven" Teil des RTG hinwegkommen und daher natürlich (aber zu Unrecht) davon ausgehen, dass sie es sind wandelnde Atombomben. Alle möglichen lustigen sozialen Probleme, mit denen Sie davonlaufen könnten, zusätzlich zu dem ganzen "Roboter sind keine Menschen"-Aspekt.

Sicherheit: RTGs sind deutlich sicherer als Spaltreaktoren. Bei einem RTG ist die einzige Reaktion ein stetiger und unveränderlicher (wenn auch abnehmender) radioaktiver Zerfall des Brennstoffs; Bei der Spaltung handelt es sich um eine kontrollierte Spaltungsreaktion, bei der jederzeit die Möglichkeit besteht, dass die Kontrolle verloren geht, was zu Very Bad Things (R) führt.

RTG-Kraftstoffe werden ausgewählt, um Alpha-Partikel zu emittieren, die nicht einmal in Ihre Haut eindringen, und für eine hohe Produktionsrate dieser. Dies macht sie zwar viel gefährlicher, wenn Sie sie einnehmen (tun Sie das nicht!), Es bedeutet jedoch, dass jede Umweltverschmutzung weitaus weniger besorgniserregend ist, da sie ihre Radioaktivität in Jahrzehnten und nicht in Jahrhunderten verlieren wird. (Vorausgesetzt, wir reinigen den Kraftstoff nicht, was wir natürlich tun würden!) RTGs sind außerdem mit nahezu unzerstörbaren Behältern ausgestattet, um die Wahrscheinlichkeit einer Umweltverschmutzung weiter zu verringern. Als Russlands gescheiterte Mars-96-Sonde wieder in die Atmosphäre eintrat, wurde angenommen, dass ihre beiden RTGs den Wiedereintritt und den Aufprall auf den Boden überstanden hatten, ohne die Abschirmung zu beschädigen. also, solange sie nicht geborgen wurden, praktisch niemand'

Um es zusammenzufassen: Ja, Sie könnten durchaus eine Batterie haben, die stark genug und kompakt genug ist, um Ihren Roboter mit Strom zu versorgen, insbesondere in 200 Jahren. Sie könnten sogar einige Solarzellen darauf schlagen, damit sie ihre Batterien aufladen (oder zumindest Batteriestrom sparen) können, während sie draußen in der Sonne sind. Oder Sie könnten ins Weltraumzeitalter gehen und das gleiche Ding verwenden, das wir verwenden, um viele unserer Raumsonden anzutreiben, in Ihre Roboter einbauen und Ihrer Welt den "anti-nuklearen" sozialen Aspekt der Luddite hinzufügen.

Und das ist alles, ohne irgendwelche neuen wissenschaftlichen Durchbrüche anzunehmen: Denken Sie daran, laut Back to the Future sollten wir Mr. Fusion bis zum nächsten Jahr haben – wenn es die 1,21 Gigawatt liefern kann, die für Zeitreisen notwendig sind, kann es sicherlich ein schäbiges altes laufen. Roboter!

Eine der mir bekannten vielversprechenden Formen der Energiegewinnung, die noch nicht weit genug entwickelt ist, aber durchstarten könnte und wissenschaftlich fundiert ist, ist die Fokusfusion , wie sie bei einem dichten Plasmafokus angewendet wird ^{[ 2 ]} . Die Vorteile sind, dass Sie einen Generator praktisch jeder Größe bauen können, der direkt Strom erzeugt, indem er Wasserstoff (Deuterium) und Bor verwendet (derzeit, aber andere Brennstoffe können verwendet werden, und Sie können einen fiktiven idealen Brennstoff finden, der einen höheren Ertrag liefert ).

So sieht der Querschnitt des dichten Plasmafokus aus:

Das ist futuristisch genug, kann sowohl für große als auch für kleine Generatoren verwendet werden, die Sie an Ihren Robotern anbringen können, und verwendet eine relativ reichlich vorhandene Form von Kraftstoff. Du könntest sogar schick werden und blaue Röhren für Wasserstoff und rote für Bor haben und ein superfuturistisches Herz für sie erschaffen: P

Die Zahlen

Mal sehen, wie viel Energie wir brauchen:

Mit diesem Rechner habe ich berechnet, dass Sie maximal (harte Arbeit ist der Grund, warum wir Roboter haben) ungefähr 1,8 m 300e3 kJpro Tag benötigen würden, wenn der Roboter den ganzen Tag 24 Stunden lang harte Arbeit leisten würde, vorausgesetzt, er wiegt 200 kg groß und hat natürlich die Leistungsfähigkeit menschlicher Muskeln (der Rechner berücksichtigt den Stoffwechsel etc., aber wir sollten es sicherheitshalber überschätzen). Angesichts des täglichen Energiebedarfs, 300e3 kJder ungefähr gleich ist 84 kWh, und verglichen mit dem, was US-Haushalte im Durchschnitt pro Tag verbrauchen ^{[ 4 ]} (hier wieder für die höchste Marge), was ungefähr 30 kWhpro Tag ist, ist das fast dreimal so viel. Niemand hat gesagt, das wäre billig!

Wie viel Kraftstoff für die benötigte Leistung?

Nach diesem Artikel von 2011 (und seiner Behauptung, wie viel der gesamten Borproduktion benötigt würde, um den weltweiten Energiebedarf im Jahr 2011 zu decken) und den relevanten Wikipedia-Artikeln scheint es, als könnten wir ein Prozent Bor kWhoder 2.71 mgfür 227.64 mgunseren täglichen Gebrauch bekommen. Das ist winzig und bedeutet, dass wir mit einer sehr ineffizienten Conversion-Rate umgehen können.

Es ist bereits schwierig, Zahlen über die benötigte Kraftstoffmenge zu erhalten, aber sicher ist, dass für diesen Prozess Energie benötigt wird. Wenn dem Roboter also der Kraftstoff vollständig ausgeht, bräuchte er eine Sicherheitsfunktion, um genügend Energie zu speichern Starten Sie den Prozess neu, ähnlich wie wir Batterien für Motherboards haben (dies könnte ein großartiges Plotgerät sein, aber die Energie ist wahrscheinlich nicht viel und es ist einfach, es einfach anzuschließen und ihm genug zu geben, um den Fusionsprozess neu zu starten).

Fiktionale Vorteile

Dies ist vielleicht noch keine ausgereifte Technologie, aber es wird aktiv daran gearbeitet und es ist realistisch, also ist es ein überzeugendes Feature für Science-Fiction und es gibt viele Artikel für weitere Informationen, die helfen können, es zu konkretisieren. Es gibt viel Platz für Energie, sodass sich Ihre Roboter sehr anstrengen und sogar viel mehr verbrauchen können, als ich hier geschätzt habe. Ein Problem ist, wie stark es sich erwärmt, aber Sie können die zusätzliche Wärme wahrscheinlich nutzen, um die Körpertemperatur Ihrer Roboter auf menschenähnliche zu erhöhen, oder ein schickes Peltier-Gerät verwenden ^{[ 8 ]}um es entweder loszuwerden oder auf wandmontierte Kühlkörper oder ähnliches zu übertragen. Damit sind keine Sonnenkollektoren oder Steckdosen erforderlich - sie können wahrscheinlich ein Kilogramm Bor und ebenso viel Deuterium speichern (ich denke, es ist eine 1: 1-Reaktion) und tagelang laufen.

Da diese Antwort wegen ihrer Mathematik abgelehnt wurde, füge ich diesen Nachtrag hinzu, der genau zeigt, wie die obigen Zahlen berechnet werden und woher sie kommen.

Berechnung des Energiebedarfs für den Roboter

Ich gehe bei meiner Schätzung davon aus, wie viel Energie ein Mensch pro Tag benötigt, da der Roboter humanoid und somit für die Arbeit eines Menschen konzipiert ist. Ich habe die größte Schätzung verwendet, die ich vernünftigerweise machen konnte, um eine obere Marge anzugeben - die Logik ist, wenn unsere Energiequelle diesen Schwellenwert erreichen kann, sollte sie auf jeden Fall in Ordnung sein. Ich habe diesen Rechner mit dem Alter 7yrs(da niedrigere Altersstufen die Stoffwechselrate erhöhen und eine höhere Schätzung ergeben), 200kgdem Gewicht, 1.8mder Größe und 24 hrsder schweren Übung verwendet. Ich summiere sowohl die Energiekosten des Stoffwechsels als auch die Energieabgabe und runde auf 300e3 kJ(unter Verwendung der Metrik auf dem Taschenrechner).

Denken Sie daran, dass dieser Rechner anscheinend ungenau ist oder in seiner Ausgabe stark variiert - Saidoro berichtet, dass er ihm mit den gleichen Eingaben von bis so 274e3 kJwenig wie 144e3 kJfür die Gesamtenergie gab, was weniger als die Hälfte des Wertes ist, den ich hier verwendet habe . Mit diesem Wert würden wir die Hälfte des Bors usw. benötigen - der Sinn der Berechnungen besteht hauptsächlich darin, eine Obergrenze festzulegen, damit sie gelten und sich das Ergebnis trotz der signifikanten Änderung der Werte nicht effektiv ändert.

Umgewandelt in kWserhalten wir 300e3 kJ = 300e3 kWsoder 300 MWs. Umgewandelt in, kWhdamit es mit den anderen Zahlen vergleichbar ist, 300e3 kWs = 83,333 kWh. Ich habe diese Zahl auf gerundet 84 kWh. Über einen Zeitraum von 24 Stunden sind das insgesamt 3,5 kW per hour.

Daraus wird der durchschnittliche Haushaltsverbrauch entnommen, der Jahres- und Monatsmittelwerte liefert. Der monatliche Durchschnitt wird mit 903 kWh. Geteilt durch , 30um den Tagesdurchschnitt zu erhalten, erhalten wir 903/30 = 30.1 kWh, was ich 30 kWhpro Tag gemittelt habe. Division 84 kWh / 30 kWh = 2.8, auf die ich gerundet habe, 3obwohl ich die Zahl nicht wiederverwende.

Ich habe versucht, Informationen darüber zu finden, wie viel Kraftstoff das Gerät pro Einheit Ausgangsenergie benötigt. Alles, was ich finden konnte, war eine Erwähnung in diesem Artikel , dass „wenn die gesamte Energie der Welt aus Bor erzeugt würde, sie nur 10 % unserer derzeitigen Produktion [von Bor] verbrauchen würde“. Ich fand den gesamten Energieverbrauch weltweit im Jahr 2011 aus dieser Quelle , die zu sein scheint 12675 Mtoe, wo Mtoeist Megatons oil equivalent. Ich habe die gesamte Borproduktion aus dem Wikipedia-Artikel über Bor gefunden , die, soweit ich das beurteilen kann, nach 2011 liegt. In dem Artikel heißt es: „Die weltweit nachgewiesenen Reserven an Bormineralien übersteigen eine Milliarde Tonnen bei einer jährlichen Produktion von etwa vier Millionen Tonnen“, daher bin ich davon ausgegangen, dass die globale Jahresproduktion gleich 4e6 tist4e9 kg. Zehn Prozent davon sind 4e8 kg.

Der umgerechnete globale Energieverbrauch kWhentspricht 1.474e14 kWhden Umrechnungen aus dem Wikipedia-Artikel über Tonnen Öläquivalent, der als angegeben ist 1 toe = 11630.0 kWh. Um zu erfahren, wie viel Bor wir pro Energieeinheit benötigen, habe ich die zwei geteilt, 4e8 / 1.474e14 = 2.71e-6die in sind kg/kWh. kgDa die Zahl klein ist, ist es vorteilhaft , in eine kleinere Einheit umzuwandeln : 2.71e-6 kg = 2.71 mg.

Um den Gesamtborbedarf pro Tag für unsere Berechnung zu erhalten, 84 kWhmultiplizieren wir mit 2.71 mg/kWh: 84 * 2.71 = 227.64- das Ergebnis ist mg.

Die ursprünglichen Fehler, bei denen:

• Den Energieverbrauch pro Stunde für den Roboter berechnen und in der falschen Einheit angeben. Diese Nummer wurde nie verwendet .
• Berechnung des Verhältnisses von Bor zu Mtoe und anschließende Umrechnung in kWh. Dies war ein Fehler aufgrund der Wiederverwendung von Zahlen aus anderen Berechnungen – hätte sie alle am Ende wiederholen sollen – das Ergebnis war, dass die Bor-Berechnungen rückwärts waren .
• Keine Verwendung von 10 % der Borproduktion. Dies hatte zur Folge, dass die Berechnung das 10-fache der tatsächlich benötigten Bormenge auswies – der vorherige Irrtum trübte diese Tatsache allerdings .

• Das Bor pro kWh wird nicht mit der insgesamt benötigten kWh multipliziert. Obwohl das Ergebnis in diesem Fall praktisch das gleiche ist, da es selbst beim 80+-fachen des benötigten Bors immer noch sehr wenig ist, war es ein schwerwiegender Fehler, dass bei einer anderen Berechnung das Ergebnis hätte geändert werden können .

  Diese Fehler wurden in der Antwort korrigiert und wären früher behoben worden, wenn der Downvoter den Grund angegeben hätte .

Wenn wir in Zukunft von massiven Steigerungen der Computer-Energieeffizienz ausgehen, ist das Fujitsu K ( http://www.fujitsu.com/global/about/businesspolicy/tech/k/qa/index.html#qa12 ) gut für ein Haufen Dinge, aber leider nicht für sich selbst gedacht, verbraucht 12,66 Megawatt pro Stunde. Selbst wenn wir die notwendige Hardware verkleinern und einen ganzen denkenden Roboter mit der gleichen Leistung wie ein moderner Supercomputer herausholen könnten, müssten Sie eine riesige Menge an Leistung erzeugen, um alles zum Laufen zu bringen.

Verdauung

Ich denke, der einfachste Weg, eine interne Lösung zu finden, wäre einfach, sie Gegenstände in einen leicht zu lagernden Brennstoff zerlegen zu lassen, den sie mit sich herumtragen würden. Im Wesentlichen würden die Roboter Materialien und Lebensmittel "verdauen" (mit dem Nebenprodukt, dass sie menschlicher erscheinen, wenn sie essen), sie zu einer konzentrierten, energiereichen Aufschlämmung zermahlen und diese nach Bedarf in einem internen Motor verbrennen. Was nicht im Kraftstoff verwertet werden kann, wird einfach sauber entsorgt, so wie wir es auch tun würden. Leider ist die Machtordnung, die wir betrachten, ... unergründlich. 1 kcal sind 1,163 Wattstunden (und ein W/h sind 0,86 kcal, also müsste dieser Roboter essen

12,66 MW/h = 12.660.000 W/h

12.660.000 W/h = 10.887.600 kcal

und der durchschnittliche erwachsene Mann sollte etwa 2.500 kcal zu sich nehmen. Siehst du das Problem?

http://www.unitjuggler.com/convert-energy-from-kcal-to-Wh.html

Nuklear

Anscheinend erzeugt ein Gramm des Urans, das wir in unseren Kernkraftwerken verwenden, etwa 1 MW Energie pro Tag oder 0,04 MW/h ( http://www2.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/14/1.html ). ein winzig kleiner Kernspaltungsreaktor, der abgesehen von seiner Größe derzeit zur Erzeugung eines Großteils der weltweiten Energie verwendet wird, könnte also möglicherweise genug Energie aus 24 Gramm Uran erzeugen, um ihn einen Tag lang mit Strom zu versorgen. Dies ist definitiv möglich. Ich konnte die Größe eines Gramms Uran nicht finden, aber ich kann Ihnen sagen, dass Sie genug Uran einbauen könnten, um diesen Roboter mindestens einen Monat lang mit Energie zu versorgen, aus einem Klumpen von der Größe eines Tennisballs.

Solar

Äußerlich bin ich mir nicht sicher, ob sie allein mit Sonnenlicht betrieben werden könnten. Ich denke, wir betrachten definitiv eine interne Brennstoffquelle, es sei denn, es gibt weitaus mehr Energie im Sonnenlicht der Welt, auf der sie gerade leben. Hier auf der Erde erzeugt die Sonne im Durchschnitt 1120 Watt pro Quadratmeter, daher ist es wahrscheinlich, dass sie im Allgemeinen die meiste Zeit sogar noch weniger abbekommen, selbst wenn sie einen vollen Quadratmeter Solarpanel auf ihrer humanoiden Form haben ( wie groß ist dein Kopf?) und die Sonnenkollektoren wandeln Energie mit 100 % Effizienz oder nahe genug um.

Summe

Also, zusammenfassend, gehen Sie nuklear. Ich glaube nicht, dass ich meine Berechnungen vermasselt habe, aber wenn Sie einen Fehler entdecken, können Sie ihn gerne darauf hinweisen. All dies setzt keine radikale Änderung in der Architektur voraus, die das Denken wirklich energiesparend macht (offensichtlich haben wir ein Geheimnis, weil wir es verwalten). Wenn etwas käme, um die Notwendigkeit für all diese Hardware zu beseitigen, dann werden sowohl die Sonne als auch die Verdauung zu gültigen Energiequellen.

Energiespeicherung: Nanokondensatoren

Ein Kondensator besteht aus zwei Schichten aus leitfähigem Material, die durch eine Isolatorschicht getrennt sind. Sie enthalten keine beweglichen Teile, haben keine chemischen Reaktionen und laden sich extrem schnell auf. Ihre Energiespeicherung wächst mit der Oberfläche der beiden leitenden Schichten und wie nahe sie beieinander liegen.

In einer Gesellschaft mit Nanofabrikation oder zumindest der Fähigkeit, extrem dünne Wafer effizient zu verlegen und sie in einem Schaltkreis zu verwenden, werden Kondensatoren ziemlich leistungsfähig und könnten für eine ordnungsgemäße Energiespeicherung geeignet sein.

Wir sind derzeit um Größenordnungen von der Leistung entfernt, die Ihre Roboter benötigen würden, aber Volvo hatte ein Konzeptauto, das mit Kondensatoren betrieben wurde, die in die Paneele der Karosserie eingebaut waren. http://www.21stcentech.com/transportation-update-volvo-e-car-concept-runs-super-capacitor/

Als Bonus könnten Sie Ihre Roboter damit rechtfertigen, dass sie eine Körperhöhle haben, die mit Schichten aus Material mit großer Oberfläche gefüllt ist, das die gleichen Funktionen wie die Lunge und der Verdauungstrakt eines Menschen erfüllt.

Als Nachteil führt dies zu all den anderen gesellschaftlichen Auswirkungen der Nanofabrikation im industriellen Maßstab, die schwer aufzuzählen und vorherzusagen sind. Ich weiß nicht, ob du die Dose Nanowürmer öffnen willst.

Energieübertragung: Magnetresonanzkopplung

Elektrische Schaltungen in einem oszillierenden Magnetfeld lassen sich zum Schwingen bringen, wie eine Glasscheibe in einem Raum mit dem sprichwörtlichen Opernsänger. Dieses Prinzip kann verwendet werden, um Energie drahtlos und richtungslos an einen Empfänger zu übertragen, wobei relativ wenig Energie an die Umgebung verloren geht.

Derzeit gibt es mehrere konkurrierende Standards, aber die Alliance for Wireless Power hat ein Gerät, das in einer Reichweite von mehreren Zentimetern aufladen kann. http://www.rezence.com/technology/meet-rezence

Das könnte auch das Prinzip hinter Teslas unveröffentlichten Partytricks sein, die sich durch den Raum oder bis in seinen Hinterhof erstreckt haben sollen.

200 Jahre könnten ausreichen, um das je nach Ihren Bedürfnissen auf ein Feld von der Größe eines Raums, eines Gebäudes oder einer Raumstation zu skalieren.

Annahmen : Ein typischer Mensch hat eine Masse von etwa 70 kg. Sie verbrauchen ungefähr 1,1 W/kg kontinuierlich (ich schätze) den ganzen Tag über oder ungefähr 96 kJ/kg täglich. Dies zusammen mit der durchschnittlichen Masse ergibt etwa 80 W kontinuierlich oder 7 MJ täglich (gerundet). Sie haben eine Gesamtfläche von ca. 1,75 m und ein Volumen von ca. 66 l. Ein Roboter benötigt eine Menge an Leistung, die einem Vielfachen dessen entspricht, was ein Mensch benötigt, was je nach Effizienz variiert. Wahrscheinlich ein sehr großes Vielfaches.

Batterien : Unsere besten wiederaufladbaren Batterien haben eine Energiedichte von etwa 2,6 MJ/L und 0,875 MJ/kg, was bedeutet, dass etwa 3 Liter und 8 kg Batterie benötigt würden, wenn Roboter so viel Energie wie Menschen aufnehmen würden. Das ist eine große Komponente, aber nicht unmöglich. Es skaliert jedoch nicht sehr gut, wenn die Roboter mehr Energie verbrauchen als Menschen, wenn es fünfmal so viel Energie kostet, einen Roboter zu betreiben wie ein Mensch (was eine sehr, sehr kleine Schätzung ist), sind es fast bis zu 15 Liter ein Viertel Ihres Volumens. Und Sie benötigen dieses Volumen für andere Komponenten. Es gibt auch das Kostenproblem, High-End-Batterien kosten 300 US-Dollar pro MJ und müssen alle zwei Jahre durch kontinuierliches Laden und Entladen ersetzt werden. Diese Kosten bleiben konstant, unabhängig davon, wie Sie die Ladungen aufteilen. Batterien verschleißen beim Laden und Entladen, nicht mit der Zeit.

Solar : Wird einfach nicht funktionieren. Ein Mensch hat eine Oberfläche von 1,75 Quadratmetern. Sie können vielleicht 0,75 Quadratmeter davon kontinuierlich in die Sonne richten. Wenn die Sonne scheint. Und es ist nicht bewölkt. Und es stehen keine Gebäude im Weg (keine Stadtroboter hier). Aktuelle Solarzellen können 150 Watt pro Meter erzeugen. Sie übersteigen also gerade mal knapp den Energiebedarf eines Menschen für den halben Tag. Roboter benötigen wahrscheinlich viel mehr Energie als Menschen. Das wird nicht fliegen. Oder sogar zu Fuß.

Nuklear : Könnte funktionieren. Das Problem hier ist die Abschirmung. Der Brennstoff ist leicht genug klein, aber Sie möchten nicht, dass Menschen herumlaufen und rund um die Uhr schädliche Strahlung abgeben. Wenn Sie die Komponenten so weit miniaturisieren können, dass der Roboter fast vollständig um die Stromversorgung herum gebaut werden kann, anstatt dass die Stromversorgung eine kleinere Komponente sein muss, könnte dies machbar sein. Auf der anderen Seite würde dies Ihre Roboter zu großen Betonrohren mit angeschraubten Gliedmaßen machen, was möglicherweise nicht zu Ihrer Ästhetik passt. Kromeys RTG ist vielleicht besser, aber ich habe es mir nicht im Detail angesehen.

Es wäre interessant, wenn die Technologie zum drahtlosen Aufladen Ihres Telefons in den nächsten zweihundert Jahren erweitert würde.

Natürlich ist der Traum, dass Ihre Elektronik eines Tages drahtlos aufgeladen werden kann, ohne etwas berühren zu müssen , oder vielleicht sogar immer komplett drahtlos mit Strom versorgt wird, keine Batterien erforderlich. Die Frage ist also wirklich, wie kommen wir dem realistischerweise so nahe wie möglich ? Meiner Ansicht nach gibt es mehrere generische Ideen, aus denen Sie auswählen können, bevor Sie sich genau entscheiden, mit welcher Technologie Sie arbeiten möchten.

Lassen Sie jedes elektronische Gerät seinen eigenen Strom erzeugen

Antworten, die Essen beinhalten, oder dass jeder Roboter seinen eigenen Generator hat oder eine externe Ressource wie Solarenergie zur Stromerzeugung nutzt, sind alle in diesem Abschnitt enthalten. Es scheint natürlicher, weil es das ist, was Pflanzen und Tiere tun. Es ist auch sehr modular - alles hängt nur von sich selbst ab. Die meisten aktuellen Antworten scheinen diesen Abschnitt zu unterstützen.

Haben Sie Geräte, die in der Lage sind, große Energiemengen auf kleinem Raum zu speichern

Batterien zum größten Teil, könnten aber auch für kraftstoffähnliche Quellen wie Gas oder Wasserstoff in Betracht gezogen werden. Wir unterstützen Tankstellen für Autos, wenn Roboter Menschen gleichwertig sind, ist eine neue Funktion von Tankstellen vielleicht, dass sie auch Roboter aufladen können. Die Idee ist, dass die Energie, die wir zum Betreiben unserer Häuser oder dergleichen verwenden, für die spätere Verwendung gespeichert und bei Bedarf einfach nachgefüllt werden kann.

Geräte, die mit Strom betrieben werden, der ihnen zur Verfügung gestellt wird

Die meisten elektrischen Haushaltsgeräte werden einfach an die Wandsteckdose angeschlossen und erfordern keine Speicher- oder Stromerzeugungsmethode. Diese sind möglicherweise die benutzerfreundlichsten. Sie schließen es an, Sie brauchen sich keine Gedanken über das Auftanken oder das Versetzen in die richtigen Bedingungen zu machen, damit es seinen eigenen Strom erzeugen kann. Ich mag die Idee des drahtlos aufladenden Telefons im ersten Absatz, weil es eine der wenigen Ideen ist ( die heute tatsächlich verwendet werden ), die in diese Kategorie passt, ohne einfach an die Wand angeschlossen zu werden. Man könnte auch sagen, dass so etwas wie Autoscooter oder elektrisch betriebene Trolleys ( auch Straßenbahnen genannt ) fahren. Stellen Sie sich vor, die Matte, die Ihr Telefon aufladen kann, könnte einfach an jeder Oberfläche in Ihrem Haus befestigt werden und könnte somit alles laufen lassen, was diese Oberfläche berührt.

Kombinieren und auswählen

Ich denke, ich sollte erwähnen, dass, wenn Sie eine aktuelle Technologie nehmen und versuchen, sie in die Zukunft zu extrapolieren, es ein bestimmtes Gefühl gibt, dass "Autos alle bis zum Jahr 2000 fliegen werden" . Höchstwahrscheinlich möchten Sie mehrere verschiedene Technologien, die zusammen das gewünschte Gefühl erzielen, denn das wird es auch für Ihre Welt einzigartig machen.

Als dritte Möglichkeit könnten Roboter ähnlich wie Menschen Energieträger wie Öl, Wasserstoff oder Batterien regelmäßig verbrauchen und die Reste dann wieder ausscheiden. Die Technologie dafür ist jetzt verfügbar; Es ist einfach nicht machbar, da diese Art von Mobilität derzeit kein gewünschtes Merkmal für Roboter ist. Ihre Roboter wären nicht eingeschränkt, da die Energiequelle weithin verfügbar sein kann und die Roboter Backup-Energie mit sich herumtragen können – genau wie Menschen.

Es gibt Brennstoffzellen, die mit Zucker betrieben werden. ( hier und hier )

Der Roboter kann autonom sein und hin und wieder seine eigene Dosis Zucker (mit etwas Wasser für die Brennstoffzelle) einnehmen.

Selbst wenn die Elektronik sehr effizient wird (z. B. Quantencomputer, optischer Computer usw.), ist der Mindestenergiebedarf für einen Roboter zur Ausführung physischer Aufgaben derselbe (Treppensteigen, Heben schwerer Gegenstände, Laufen usw.). würden alle eine auf physikalischen Gesetzen basierende Mindestenergieleistung erfordern, und Zahlen können diese Werte nicht unterschreiten).

Aus meinem Kommentar eine Antwort machen. 200 Jahre sind angesichts unserer derzeitigen Entdeckungsrate eine unglaublich lange Zeit ... daher ist es schwer zu sagen, welche Möglichkeiten wir haben könnten ... obwohl ich vorschlagen würde, dass unsere derzeitigen stark begrenzt und wahrscheinlich nicht in einem Roboter machbar sind. Im Moment hinkt die Batterietechnologie den meisten anderen technischen Fortschritten hinterher (die meisten Telefone bestehen zu 80 % aus Batterien … wir haben die Elektronik bis zum n-ten Grad miniaturisiert, aber es ist uns im Grunde nicht gelungen, eine bessere Stromspeicheroption zu finden).

Einige weitere Fortschritte im futuristischen Stil:

Nehmen wir an, wir bekommen einen viel größeren Teilchenbeschleuniger und wir entdecken, dass ein Proton und ein Elektron letztendlich aus demselben Material bestehen. Ein Proton ist tausendmal schwerer als ein Elektron ... aber wenn ein Proton in die gleichen Bestandteile wie ein Elektron zerfällt, was hindert uns daran, diese ehemaligen Protonenteilchen in eine viel größere Anzahl von Elektronen umzuwandeln? Ein einzelnes Proton (auch als Wasserstoffatom bekannt) kann leicht aus Wasser entnommen werden und hinterlässt eine einfache O2-Wolke, da es austritt und gelegentlich Wasser hinzufügen muss.

Wie weit futuristisch wollen Sie gehen? Unsere derzeitige Computertechnik hat fast die Grenze erreicht, wie weit wir einen Computerprozessor miniaturisieren können. Der „nächste“ Schritt, wie einige sich das vorgestellt haben, ist Quantencomputing. Anstatt eine Million 1-Bit-Transaktionen durch den Prozessor zu führen, öffnet der Prozessor 1 Million Dimensionen, die einen Prozessor enthalten, der eine Berechnung durchführt, bevor er zusammenbricht (der Umfang davon ist erstaunlich ... 1 Million Berechnungen durch einen Prozessor im Vergleich zu 1 Million Prozessoren, die 1 calc each. Auf dieser Ebene stelle ich mir vor, dass eine KI möglich wird). Heh, mehrdimensionale Parallelverarbeitung! Was hält uns davon ab, 1 Million Dimensionen zu öffnen und aus jeder ein einzelnes Elektron zu stehlen, bevor wir zusammenbrechen?

hinzugefügt:

wirklich kein Fan der Solaroptionen ... wirklich nicht so machbar, nur weil die Verfügbarkeit von Sonnenlicht unterschiedlich ist. Der pazifische Nordwesten hat ganze Monate unter Wolken verbracht, ohne die Sonne zu sehen. Ein Vulkan bricht aus, spuckt Asche in die Luft und schaltet alle ambulanten Roboter aus, die in der Folge so dringend benötigt werden? Das ist für mich einfach nicht machbar.

Wie wäre es mit dem Mond? Die Nordseite scheint voller Eis (Wasser) zu sein und sie ist schrecklich isoliert ... stellen Sie Tausende von Atomgeneratoren auf, die die benötigte Energie erzeugen und sie zurück zur Erde "strahlen". Ich frage mich, ob die Technologie, Elektrizität auf die gleiche Weise zu übertragen, wie wir derzeit Radiowellen senden, jemals machbar sein wird?