Rio Olympischen Spielen 2016 Ist jemand oder etwas besser bei Gymnastik als Simone Biles

Weniger als die Hälfte durch ihre ersten Olympischen Spiele, Simone Biles ist bereits eine Legende.

Aber, ob der Umzug von einem männlichen oder weiblichen durchgeführt wurde, schien die Physik nie Sinn zu machen. Wenn Sie sehen jemand ein Layout durchführen, sehen sie surreal.

Tschechische Turner V # 283; ra # 268;áSlavská führt in den Olympischen Spielen 1968 (Olympia)

Dies ist Tschechische Turner V # 283; ra # 268;áSlavská in ihrer Olympischen Spielen 1968 Bodenübung, gewann die ihr das Gold. Abgesehen von der Step-out-Landung, wo ihr rechtes Bein schwingt nach vorn den Boden zuerst zu schlagen, sieht es ziemlich ähnlich wie die erste Hälfte des Biles- # 268;áSlavská‚S Arme über den beginnen, bevor nach unten verschoben wird, während ihr Körper fast vollständig gerade während der Flip bleibt. Hier ist die Sache, die Gymnastik so faszinierend macht: # 268;áSlavská sollte während Flipping ihren Körper zu halten, so gerade nicht in der Lage sein. Selbst die kleinste Ungenauigkeit in der Art und Weise von der Matte sie ihren Körper verdrehen und drehen Sie haben auszog sollte gesendet.

Versuchen Sie, eine Barbie oder einen Bleistift (oder ein beliebiges Objekt, wirklich) und drehen Sie sie in die Luft, ohne es überhaupt mit verdrehen. Es ist im Grunde unmöglich. Aber die besten Turnerinnen der Welt bleiben fast vollkommen gerade. Offensichtlich Wissenschaftler gedacht, haben diese Turnerinnen einige kinästhetische Intelligenz, dass Barbies nicht.

Ciarán McInerney, ein Turntrainer und PhD Forscher an der Sheffield Hallam University Center for Sports Engineering Research, sagt Biles die nahezu unmöglich ist, erreicht wird. Stellen Sie sich vor, wie er sagt, was es sein würde, auf dem Boden liegen und habe einen Freund, heben Sie den Füßen voran und dann schütteln Sie, während Sie einen beliebigen Teil des Körpers in jeder Richtung nicht zu biegen versuchen.

Wenn Biles die Matte startet ab, schiebt sie mit ihren Füßen nach unten, nach oben ihrem Körper zu senden. Es braucht viel mehr Arbeit für schwerere Turner die gleichen Sprünge zu verwalten. Biles Vorteile von mit-wie die meisten kürzeren Athleten-muskulösen bauen beim Wiegen noch relativ wenig. Mit anderen Worten, hat Biles den idealen Körper-Typen für diese Art von Trick.

Nach Biles Geschwindigkeit nimmt, muss sie alle, dass die Geschwindigkeit auf sie zu Backflip lenken. Sie muss genau an dem richtigen Winkel nehmen, und dann muss sie einige blink-of-the-Augen-Anpassungen in der Luft zu tun. Es kommt auf diese: das ganze Trick, Biles macht sich konsequent kürzer. Sie beginnt mit den Armen über dem Kopf, bevor sie nach unten bewegt und dann wölbt sie zurück. Dabei können sie ihre Geschwindigkeit erhöhen, das heißt, sie schneller als Purzelbaum würden, wenn sie ihren Körper ausgestreckt gehalten. Das gibt ihre Zeit zwei volle Flips zu vervollständigen.

Hier ist ein Experiment: erhalten in einem Schreibtischstuhl und Spinnen beginnen. kräuseln sich nun in eine Kugel. Haben Sie schneller drehen? (Du solltest).

Geben Sie den nicht-menschlichen Wettbewerb

A „Puppe“ in die Luft geworfen wird natürlich drehen und wenden, wie es (links) Purzelbäume. Aber wenn man seine Schultergelenke mit Federn ersetzen, können sie stabilisieren sich mit passiver Dynamik (MIT Leg Lab)

Playter Puppe war eine frühe Version einer passiven dynamischen Maschinen was bedeutet, dass seine Bewegungen erfordern keine Energie. Es ist eine Art von contraption zuerst in den 1980er Jahren von einem Ingenieure Professor entwickelte namens Tad McGeer, der einen „passiven walker“ erstellt ausschließlich auf Schwerkraft und Trägheit angetrieben.

Schauen Sie sich die GIF auf der rechten Seite und Sie werden sofort feststellen, dass die Wanderbewegung als Roboter mehr menschenähnliche ist die technologisch weit sind weiter fortgeschritten.

Es stellt sich heraus, dass die Schwerkraft und natürliche Kräfte wie Trägheit fest verdrahteten Bewegung übertreffen können. Denn wie es geschieht, Roboter sind wirklich schrecklich Kopieren alle kleinen Bewegungen, die uns menschlich machen. Aber durch ein erweitertes Verständnis von „passiver Dynamik“ anwenden können wir ziemlich nah an der Herstellung „Bio“ Bewegung bekommen.

Im selben Jahr, dass er die federnden Puppe gemacht, gebaut Playter einen anderen Roboter-one, die Purzelbaum könnte. Der Roboter war eine Art passiver / aktiven Hybrid: es einen Metallrahmen auf zwei „Beine“ angebracht, die vorge verkürzen und verlängern könnte, abhängig von Rückmeldungen von den Sensoren zur Verfügung gestellt. Der Roboter versteckt und untucked seine Beine während des Flip schneller zu drehen. Inzwischen wurden passive Dynamik verwendet, um den Roboter nach vorne gerichteten zu halten, ohne zu Verdrehen oder Drehen.

Das war kein Layout Purzelbaum-its Beine versteckt wurden. Aber es zeigte sich, dass die Physik und Robotik möglicherweise ein Spiel für den menschlichen Athletik sein könnte.

Advancing diese frühen Prototypen hat sich aber herausfordernd. Boston Dynamics, das Unternehmen, dass Playter geführt, bevor Google sie erworben hat, ist nach wie vor „dynamisches Auswuchten“ Roboter zu machen, das heißt, sie ihren Körper anpassen können, aufrecht bleiben, wenn die Forscher versuchen, sie abzureißen, und nach einem Sturz aufstehen können. Aber Alphabet sucht Boston Dynamics zu verkaufen, berichtet über Bedenken, dass sie nicht gewesen-und werden nicht-Lage, alle Verbraucherprodukte entpuppen.

Das ist nicht zu sagen, dass sie viele coole Roboter nicht gemacht haben. Sie haben diejenigen gebaut, die Pakete gehen und zu tragen, und das kann standhalten mit dem Geschäft Ende eines Hockeyschlägers geschoben zu werden. Sie haben einen Roboter gemacht, der wie ein Hund bewegt. und eine andere, die Art, wie eine Katze laufen kann.

Boston Dynamics’ Atlas Roboter können Pakete und Balance abholen, nachdem er von einem Forscher geschoben wird. (Boston Dynamics)

Aber sie haben nicht ein wie Simone Biles gebaut.

Die Vorteile der Vermeidung der Mathematik

Der komplizierteste Teil von Simone Biles’ Unterschrift zu bewegen ist der Halb Twist.

Im Allgemeinen ist der einfachste Weg, zu starten oder Stop-Spinnen von etwas abstoßen. Aber Biles muss beginnen mitten in der Luft drehen, was bedeutet, sie den Spin durch ihren eigenen Körper in einer sehr präzisen Art und Weise-die neu ausrichten muss selbst würde eine Herausforderung, wenn sie nicht in der Mitte eines Doppel Flip waren.

Die Physik dahinter ist irrsinnig kompliziert:

Euler-Gleichungen für Starrkörperdynamik zeigen die (komplexe) Beziehung zwischen dem, wie Simone Biles positioniert ihren Körper und wie sie Flips, Drehungen und Wendungen.

Natürlich tun Biles sehr gut ohne viel über all diese Dinge zu wissen. „Die meiste Zeit Ihren Körper auf Autopilot“, sagte Biles kürzlich in einem Interview mit ABC News. „Also manchmal auch nach einer Bodenübung, wie ich bin, hätte wirklich mache ich das nur?“

Mit anderen Worten, Sie könnten versuchen, dass Mathematik anzuwenden, um einen Roboter zu trainieren eine Biles, aber es ist etwas Bedeutsames, die auf dem Weg zu tun, verloren geht. Grundsätzlich wäre es zu hart arbeiten, ohne sie vollständig zu verstehen, die Essenz dessen, was es tat. Wie Playter es beschreibt: „Wenn du in einem Purzelbaum sind ... es ist ein Gefühl, dass die wie Pumpen einer Schaukel Art ist. Wenn Sie eine Schaukel Pumpe warten Sie, bis Sie am Ende des Schwungs, und Sie verlängern die Beine, wenn Sie das Gefühl haben, etwas gegen schieben haben.“

Im Grunde ist es ein „Sweet Spot“, dass Athleten wie Biles erfassen können und darauf zu reagieren. Wenn wir herausfinden konnte, wie man dieses Verständnis in einer Maschine zu replizieren, es könnte uns einen Roboter, der Biles auf der Matte-Annahme in Frage stellen könnten wir auch vorstellen konnte, wie es zu konstruieren ausreichend leicht und stark zu sein.

Die Suche nach diesen Sweet Spot würde auch Wert auf die Robotik bieten Biles weit über die einfache Aufbau eines Bot herauszufordern. Diese Art von körperlicher Intuition könnte im Grunde jede Situation angewandt werden, mit jedem Satz von Variablen. Es wäre auch, sagt Playter „sein, das Wesen, wie Roboter selbst verbessern zu machen.“ Das ist eine wichtige Priorität für Bots bauen, die Dinge tun Menschen tun können, ob es Doppel Layouts oder die Hilfe bei Paketzustellung ist. Das wirkliche Leben beinhaltet viele Faktoren, die in Simulationen nicht leicht berücksichtigt werden, und in dem Sporn des Augenblicks, ist es nicht immer Zeit für eine ausführliche Erklärung. Quantifizieren der „Sweet Spot“, die Menschen wie zu bewegen, und wenn wäre ein Durchbruch erzählt.

Simone Biles 1. Robots 0.