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人形結構腦洞

時無痕 | 2022-09-20 02:05:33 | 巴幣 1002 | 人氣 633

*此文章完全是腦洞,不喜者請忽略
*此文是 這篇文章 的備份貼文,因為是發在板上的文章,不好一直修改,所以在這裡備份文章,以後有增加或修改的腦洞都會在這裡改

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*此腦洞是融合部分現有科技,並以仿生為方向以仿生為方向不單是以仿生解決問題的設計,更多的是為了讓其擬真程度達到足以消除人類恐怖谷情緒的程度
*只針對人形的機械構造與原理等硬體部分,心智、程式、協議、運作系統之類的軟體不在腦洞範圍內
*以民間的人形為前提的設定。當代是指少女前線的人形科技發展的年代,現代指的是西元2022年的現在

-------以下正文-------

為了無限接近人類,人形的骨骼外型是被做得和人類相仿的,可動範圍也與人類一模一樣。人形的主要處理器在頭部,但是核心在心臟的位置。人形的骨骼關節處有動力伺服馬達,因此光憑骨架便可動作(但是力氣相當微弱)。人形動作的主要動力是使用人造肌肉。人造肌肉很柔軟,但是力量很強大,也很堅固,富有韌性。一副收縮起來的人造肌肉即使被火車輾過也沒有大礙。透過在人造肌肉之間裝置限位膜來限制人造肌肉在人形體內的位置、運動軌跡,以及將人造肌肉叢分組、包裝。另外,部分進入IOP被改良的民用人形在身上某些部位裝有防彈凝膠。軍用等級的人造肌肉比一般的人造肌肉更高級、強力,但是也更重。人形的重心測量傳感器被設置在骼骨兩側以及頭骨太陽穴內側。相比較於男性人形及機械外觀的人形,女性人形的重心平衡更容易維持。

骨骼的中間是管壁稍厚的超聲波製超高強度空心鈦合金管(管道內部空間用以內置電力管線),在鈦合金管與骨骼外層蒙皮中間則是特殊發泡式鈦合金(在電化學沉積時使用特定頻率的超聲波使其在凝固後金屬晶體極度細小與極度不規則的超高強度發泡鈦合金)填充,骨骼蒙皮一樣是鈦合金,而關節受力處則是使用鍍鉻的鋼來蒙皮。骨架上所有的承重關節及活動關節皆有設置額外的植入式液壓減震器,而吸收震動後產生的熱能由循環恆溫系統帶走。較低階、平價的人形的骨架材質是與上述鈦合金骨架相同物理構造的高強度鋁合金。電纜、電線等電力管線集中安置在骨骼裡面(脊隨與骨髓的位置)。骨骼上除了有姿態檢測傳感器之外,特定部位有用於連結其他裝置的數據接口,例如:頸椎後方有著數據接口,用於傳輸重要心智資料與充電(平時接口是有防塵蓋蓋住,並被皮膚基板生長的人工遺跡皮膚覆蓋);脊椎中段有連接身體系統(循環恆溫系統&消化儲能系統等等)的數據接口;骨骼上有連接人造肌肉與人造筋的數據接口,特定人形的可以透過卸除尾骨後,在骶骨的數據接口裝上動物尾巴。另外,在人形的特定皮膚薄弱處(例如膝蓋、腳踝、腳底、手腕骨、手肘骨、頸椎後方或是動物尾巴末端)之下的骨骼有除靜電用接地節點,需接地時只要將小部分皮膚褪去(或在接地節點強制插入接地用線)即可強制接地。

羽中直播曾說過,人形不需要呼吸。但是我認為人形還是會呼吸:一是為了無限地接近人類;二是為了不引發恐怖谷效應;三是我認為人形會呼吸的主要原因:透過呼吸讓胸腔裡的散熱模組以及鼻腔內的散熱模組散熱(會從水分循環管線輸送水分至散熱模組,由水分吸收熱量變成水氣後,透過呼吸將熱帶出體外);四是細菌發電需要空氣(需要空氣作為發電原料 & 將細菌發完電後產生的二氧化碳透過呼吸排出);五是為了無限地接近人類而讓發聲模組採用和人類一樣的發聲結構,所以需要吸氣才能說話。研發初期階段的試製人形曾使用AI彷聲並導入情感參數使其更能融入人類社會,但後來因其嘴型對不上等問題導致恐怖谷而讓技術研發趨向人工喉嚨等較複雜的發聲技術。

人形身體裡的紅色仿生血液其實根本不是血液,是恆溫散熱劑,透過循環恆溫系統的血管往遍布全身,由人造心臟幫浦達成循環。保持恆定溫度(35°C 或 95°F)的目的,一來是讓人形更像人,二來是防止過熱(主要是透過恆溫散熱劑的流動,將主要迴路產生的熱能平均分攤至身上各處,並藉由大面積的皮膚以熱輻射方式散熱)。透過身上的人工神經傳感系統監控體溫並傳訊息給頭部的核心處理器,由頭部的核心處理器判斷並下達指令給身體各處的循環恆溫器調整溫度(透過電與化學反應達成熱交換以調節溫度)。若人形溫度過高,會從消化儲能系統緊急調度水分來讓體表流汗以散熱。恆溫散熱劑接觸到氮氣會於接觸面凝固變色,凝固後的恆溫散熱劑堅硬耐壓,但是不耐剪力。人形對於乾燥環境的耐受溫度為-40°C ~60°C (此為人形按照環境溫度增減衣物之試驗結果) ,對於潮濕環境的耐受溫度則為-20°C ~45°C(此為人形按照環境溫度增減衣物之試驗結果) 。機體內部溫度在5°C 以下或45°C 以上時可能當機。

人形的腹腔內是消化儲能系統,消化儲能系統擁有和人類相仿的消化功能,但是不同的是人形會攝取到的的養分只有水和會產生熱量的物質(醣類、蛋白質、脂肪、酒精)。透過消化儲能系統中釋放人工消化酶溶液,食物會在人形的消化儲能系統中被殺菌消化,然後透過電位控制人工消化酶使人工消化酶回到指定滲透壓的儲存槽位置(以重複利用),之後會產生熱量的物質被吸收,然後被人造轉換酶轉換成糖水,儲存在身上各處(為了無限地接近人類,通常糖水儲存處會設置得和人類的脂肪的位置相同,例如腹部、大腿、乳房等等)。消化並吸收完畢的殘渣會被壓縮並吸收水分,然後殺菌並染色後排出體外,達成模仿人類排遺的行為與目的(通常人形的排遺無菌無臭,可以直接當成堆肥原料或燃料)。被吸收的水分會先進入消化儲能系統內的過濾器,被過濾成超純水後再進入水分循環管線內。過濾出來的廢料與電解質會在摻入少部分的水後進入細菌發電動力爐的廢水儲存區。另外,消化儲能系統有獨立的糖水循環管線及獨立的水分循環管線(水分循環管線遍佈全身),直通各個糖水儲存處、水分儲存處與細菌發電動力爐。(消化儲能系統、糖水循環管線與水分循環管線中設有紫外線殺菌節點,避免腐壞)

人形的腎臟的位置是兩具細菌發電動力爐,由消化儲能系統供給無菌糖水,提供給動力爐內的基因改造發電細菌發電的原料,發完電的廢料會連同水一起殺菌後排泄出體外,達成模仿人類排泄的行為與目的。雖然此發電方式能量轉換率高,但以細菌發電方式充電效率仍較直接外部電源供給充電差。

人形的電池在胸腔內,肺的位置的下半部。設置在肺部是為了方便散熱,以及距離細菌發電動力爐與主要儀器系統較近(主要儀器放胸腔內可以受到肋骨保護)。在距離電池較遠處,例如四肢末端,有針對需要使用大量電力的極端運動狀況(例如勞力工作型人形躲避工作意外)而在大腿、小腿、前臂內設有電容。
人形的人工電子神經是對遺跡科技材料逆向工程與當代感測器技術結合的結果。人形的人工電子神經與人類相仿,皆是以物體碰觸到神經感受器產生的放電與動作電位去區分壓、冷、熱、癢、痛等觸覺的感覺。理論上人形的人工電子神經可以直接給人類使用並當成驅動義肢的媒介,但是有可能發生排斥反應,且多出來的人形驅動用的神經電導資訊可能會造成人類神經紊亂。人類還是使用人類專用醫療等級的人工神經較為安全。人工電子神經技術是構成蝕刻理論與ASST的技術基礎之一。

人形的五官五感:

-人形的臉龐內部,為了能做出豐富的表情而有許多細緻的人造肌肉。豐富、生動、不死板且細膩的情緒表現,使之幾乎與人類無異,也能使人感受到親切與願意親近。另外,人形的臉部皮膚基板上的類比神經訊號轉換器數量是其他區域的皮膚基板的三倍。

-人形的舌頭是由一塊人造肌肉、人造電子神經和味覺傳感器組成。人形牙齒的材質是陶瓷或樹酯。唾液腺位置有糖水循環管線和水分循環管線,可以提供消毒過的糖水,用於口腔消毒(以高濃度無菌糖水抑制口腔細菌與滅菌。用過的糖水會被人形自己喝掉再重新進入消化儲能系統),以及清潔和滋潤口腔的純水。人形在每頓飯後都會刷牙和漱口。

-人形的嗅覺是結合人工電子神經與現代的電子鼻技術而成。另外,在鼻腔內較靠近鼻孔出口的地方,有設置可拆卸式空氣濾網 (因為在鼻孔內,所以從外觀上無法直接看到)。此空氣濾網的作用是模擬人類鼻毛,過濾掉會造成散熱模組效率下降或致使硬體故障的塵埃,這在遭受坍塌污染的環境中是有必要的。此空氣濾網是個類似心臟瓣膜的閥門結構,只有在吸氣時會閉鎖並過濾空氣;而呼氣時則打開濾網閥讓從散熱模組呼出來的空氣直接通過。人形在每天早上盥洗或晚上盥洗的時候會將空氣濾網拆下來清潔或更換。(喉嚨處也有空氣濾網,以供在使用嘴巴呼吸時過濾空氣。但喉嚨處的濾網能藉由水分循環管線輸送來的水分自行沖洗,因此不像鼻腔內的濾網那樣需要頻繁清洗或更換。用來清洗過喉嚨處的空氣濾網的水會重新進入消化儲能系統並進入消化儲能系統內的過濾器過濾,以回收再利用)

-人形的眼睛由防水眼球形超高分辨率變焦數位鏡頭元件(8億畫素)和人造肌肉等部件組成。淚腺位置有水分循環管線,可以提供清潔眼睛(和情感用途)的純淨水。虹膜顏色可調整,瞳孔處的相機鏡頭如同人類眼睛會隨光線與對焦距離收放,且眼球會隨著人形的感情起伏而顫動或增減反光、眼白變紅(透過水分增加反光;透過眼白上的血管網狀散佈的超微小冷光光纖控制是否變紅)。少部分人形的眼球同時具有熱成像儀功能。

-人形的觸覺詳見上方的人工電子神經。另外,人形的皮膚材質是藉由對遺跡科技的未知生命進行逆向工程並改良的結果。人形用的一小塊一小塊的皮膚基板,是由人工遺跡皮膚幹細胞、類比神經訊號轉換器與電源供應控制迴路等元件組成(皮膚細胞未增生時就是稀疏地裝在沒有皮膚的人形骨架上的一個一個的小板子,增生後皮膚就會開始覆蓋整個人形軀體,大概就像是鋼鐵人的奈米裝甲那樣)。人形可以透過皮膚基板上的類比神經訊號轉換器給予控制用電位訊號到人工遺跡皮膚幹細胞,再給予皮膚基板特定的電流與電壓作為能量(需要的電量相當巨大,所以一般來說人形皮膚傷口較大時是不會考慮自行消耗自身電力去復原皮膚的),即可從大氣中汲取碳、氧、氮等養分以進行細胞快速增生、減少、變軟或變硬。類似花枝和變色龍,形狀和顏色也能夠透過類比神經訊號轉換器控制,並且能以改變部分皮膚內部形狀將水分循環管線輸送來的水分擠壓出皮膚外以幫助機體流汗散熱。人形的牙齦、指甲、眉毛、睫毛與部分身體裡的肉也是以人工遺跡皮膚幹細胞構成(牙齦、嘴巴裡的肉、舌頭、眼皮、鼻子裡的皮膚等較常接觸水的地方使用的是受滲透壓影響低的改良遺跡皮膚細胞,但此種細胞較不易製造,成本也較高昂)。普通情況下,由於人工遺跡皮膚幹細胞本身的特殊DNA以及內部電位場的緣故,會抵抗皮膚外部來的微弱電力以及部分輻射(但是如果強度足夠高還是能對遺跡人工皮膚細胞造成損害。遺跡細胞能抵禦的電流是45V),同時也會免疫外在導體的影響。但是遺跡皮膚細胞泡水太久(30分鐘以上)受滲透壓影響而發脹後會因為細胞內部結構被拉伸破壞與被水滲透造成斷路而漏電。

-人形的聽覺是以現代收音技術為基礎達成。人形耳朵的軟骨內藏有無線網路的收發裝置,而網路模組在頭顱內。網路模組可以被人形自身強制斷電。些許特定規格的人形的動物耳朵是接在頭蓋骨上的數據接口。

人形的核心是人形的心,承載著人形的記憶與性格,以及運作系統與各種協議。內部除了記憶體之外也有電力儲存維持迴路及微型運算處理器,防止喪失動力後存檔損毀。

人形的核心處理器也有規格上的差異。核心處理器內部的記憶體剩餘容量大小是決定格里芬人形評級(星級)的因素之一。在核心處理器周圍有相當高級的減震構造。第一頸椎骨上方頭骨凹陷處裝有紀錄儀(不在頭顱內,而是裝設在頭骨後方凹槽上,為的是方便拆裝),是個類似黑盒子的東西;格林娜寫她最討厭的作戰報告書要用到的全域經驗就是將紀錄儀的資料匯出後統整出來的。人形的頭髮也是散熱器,使用低密度石墨烯複合纖維製成,用來替藏有眾多處理器及迴路模塊的頭部散熱。

由於細菌發電需要空氣以及內在結構問題、改良遺跡皮膚細胞成本問題,一般人形皆不設計成能完全防水(眼耳口鼻並無完全氣密防水,遺跡皮膚細胞泡水太久會膨脹漏電)。能完全防水之人形,在設計結構上會減少細菌發電的占比(或加裝壓縮空氣罐供給細菌發電之原料),加大電池容量,加強機體內外氣密性,降低整體重量密度(增加浮力),加強循環恆溫系統的導熱性能與恆溫性能,並將全身遺跡人工皮膚替換為受滲透壓影響低的類型。

人形的頭顱內部、胸腔及腹腔內是有多餘空間的。這些空間可以用於加裝插件或模組(例如火控核心、額外運算芯片、偏轉盾發生器、配重用平衡模組、各式傳感器、衝擊吸收材料等等)。不過加裝額外的組件後會使得原本和人類相仿的體重發生變化。

雖然市面上各公司人形產品琳瑯滿目,男性人形、女性人形、機械外觀人形應有盡有,但由於人類社會文化因素(與siri是女聲的因素相同),導致女性人形市占率較高。

人形可以不吃食物,但是不能不充電和不喝水。同時人形也必須定期接受檢修,補給恆溫散熱劑、酵素及發電細菌,維護體內的各項機能。
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