Olympiques de Rio en 2016 quelqu'un ou quelque chose de mieux à la gymnastique que Simone Biles

Moins de la moitié de ses premiers jeux olympiques, Simone Biles est déjà une légende.

Mais, si le mouvement a été réalisé par un homme ou une femme, la physique ne semblait logique. Lorsque vous regardez quelqu'un effectuer une mise en page, ils ont l'air surréaliste.

tchèque V # Gymnaste 283; ra # 268;áSlavská exerce dans les Jeux Olympiques de 1968 (Jeux Olympiques)

Ceci est gymnaste tchèque V # 283; ra # 268;áSlavská dans sa Jeux olympiques de 1968 routine au sol, ce qui lui a valu l'or. En dehors de l'atterrissage désynchronisation, où sa jambe droite vers l'avant pivote pour frapper le sol d'abord, il semble à peu près comme la première moitié du Biles- # 268;áSlavskáson départ au-dessus de » bras avant de passer vers le bas, tandis que son corps reste presque entièrement droit pendant le flip. Voici la chose qui fait la gymnastique si fascinant: # 268;áSlavská ne devrait pas être en mesure de garder son corps si droit tout en feuilletant. Même le plus infime de la imprécision façon dont elle a décollé du tapis aurait dû envoyer sa torsion du corps et tourner.

Essayez de prendre une Barbie ou un crayon (ou tout autre objet, vraiment) et retourner dans l'air sans l'avoir torsion du tout. Il est pratiquement impossible. Mais les meilleures gymnastes du monde restent presque parfaitement droite. De toute évidence, les scientifiques pensaient, ces gymnastes ont une certaine intelligence kinesthésique que Barbies ne le font pas.

Ciarán McInerney, un entraîneur de gymnastique et chercheur au doctorat au Centre des sports de recherche en génie de l'Université de Sheffield Hallam, dit Biles accomplit la quasi-impossible. Imaginez, dit-il, ce qu'il serait de se coucher sur le sol et un ami que vous soulevez pieds d'abord, puis vous secouer, pendant que vous essayez de ne pas plier une partie de votre corps dans toutes les directions.

Lorsque Biles lance hors du tapis, elle pousse vers le bas avec ses pieds, envoyant son corps vers le haut. Il faut beaucoup plus de travail pour les plus lourds gymnastes pour gérer les mêmes sauts. avantages Biles d'avoir comme la plupart des courts athlètes une construction musculaire tout en pesant relativement peu. En d'autres termes, Biles a le type de corps idéal pour ce genre de truc.

Après Biles capte la vitesse, elle doit diriger toute cette vitesse vers son saut périlleux arrière. Elle doit décoller à l'angle droit exact, et elle a besoin de faire quelques blink-of-the-eye ajustements en plein vol. Il se résume à ceci: tout au long de l'affaire, Biles est elle-même fait toujours plus courte. Elle commence par ses bras au-dessus de sa tête, avant de les déplacer vers le bas, puis cambrant son dos. Ce faisant, elle peut augmenter sa vitesse, ce qui signifie qu'elle va faire des sauts périlleux plus vite que si elle a gardé son corps tendu. Cela lui donne le temps de terminer deux pleines flips.

Voici une expérience: obtenir dans une chaise de bureau et commencer à tourner. Maintenant, vous pelotonner dans une boule. Est-ce que vous faites tourner plus vite? (Vous devriez).

Participez au concours non humain

Une « poupée » jeté dans l'air va naturellement tordre et tourner comme culbutes (à gauche). Mais lorsque vous remplacez les articulations de l'épaule avec des ressorts, il peut se stabiliser en utilisant la dynamique passive (MIT Leg Lab)

la poupée de Playter était une première version d'une machine qui dynamique passive signifie que ses mouvements ne nécessitent pas d'énergie. Il est un type d'engin d'abord développé dans les années 1980 par un professeur de génie nommé Tad McGeer, qui a créé un « marcheur passif » alimenté uniquement sur la gravité et l'inertie.

Consultez le GIF à droite et vous remarquerez immédiatement que le mouvement du marcheur est plus humanlike que les robots qui sont technologiquement beaucoup plus avancés.

Il se trouve que la gravité et les forces naturelles comme l'inertie peuvent surperformer le mouvement dur câblé. Parce que cela arrive, les robots sont vraiment terribles à copier tous les petits mouvements qui nous rendent humains. Mais en appliquant une compréhension approfondie de la « dynamique passive », nous pouvons être assez proche de la fabrication mouvement « organique ».

La même année, il a fait la poupée springy, Playter construit un autre robot qui pourrait faire des sauts périlleux. Le robot est une sorte d'hybride passive / active: il a comporté une structure métallique fixée à deux « jambes » qui pourraient raccourcir et allonger, en fonction de la rétroaction fournie par des capteurs. Le robot caché et Untucked ses jambes pendant le rabat pour tourner plus vite. Pendant ce temps, la dynamique passive ont été utilisés pour maintenir le robot vers l'avant, sans le faire tourner.

Ce ne fut pas une mise en page salto-ses jambes repliées. Mais il a montré que la physique et la robotique pourraient être un match pour l'athlétisme humain.

Faire avancer les premiers prototypes, cependant, a été difficile. Boston Dynamics, la société qui a conduit Playter avant que Google a acquis, continue à faire des robots « d'équilibrage dynamique », ce qui signifie qu'ils peuvent ajuster leur corps pour rester debout lorsque les chercheurs tentent de les abattre, et peut se relever après la chute. Mais Alphabet cherche à vendre Boston Dynamics, qui aurait été sur les préoccupations qu'ils ont pas été et ne seront pas en mesure de-tourner tous les produits de consommation.

Cela ne veut pas dire qu'ils ont pas fait beaucoup de robots frais. Ils ont construit ceux qui marchent et transportent des paquets, et qui peuvent résister à l'obtenir bousculé fin d'affaires d'un bâton de hockey. Ils ont fait un robot qui se déplace comme un chien. et un autre qui peut fonctionner un peu comme un chat.

Le robot Atlas Boston Dynamics peut ramasser des paquets et l'équilibre après avoir été bousculé par un chercheur. (Boston Dynamics)

Mais ils n'ont pas construit un comme Simone Biles.

Les avantages d'éviter le calcul

La partie la plus compliquée du mouvement de la signature de Simone Biles est la demi-torsion.

En général, la meilleure façon de démarrer ou le filage d'arrêt est de repousser de quelque chose. Mais Biles doit commencer la torsion en plein vol, ce qui signifie qu'elle doit réaligner la rotation à travers son propre corps d'une manière très précise, qui serait difficile, même si elle était pas au milieu d'un double flip.

La physique sous-jacente est incroyablement compliquée:

équations d'Euler pour la dynamique des corps rigides montrent la (complexe) relation entre la façon dont Simone Biles positionne son corps et comment elle flips, tours et détours.

Bien sûr, Biles ne très bien sans le savoir beaucoup sur l'une de ces choses. « La plupart du temps, votre corps est sur le pilote automatique, » Biles a déclaré dans une récente interview avec ABC Nouvelles. « Donc, parfois même après une routine au sol, je suis comme, Est-ce que je fais vraiment cela? »

En d'autres termes, vous pouvez essayer d'appliquer les mathématiques que pour former un robot pour faire un Biles, mais il y a quelque chose d'important qui se perd sur le chemin. Il serait essentiellement travailler trop dur sans comprendre pleinement l'essence de ce qu'il faisait. Comme Playter décrit, « Quand vous êtes dans un saut périlleux ... il y a un sentiment que c'est un peu comme le pompage d'une balançoire. Lorsque vous pompez une balançoire que vous attendez jusqu'à ce que vous êtes en bas de la balançoire et vous étendez vos jambes quand vous sentez que vous avez quelque chose à pousser contre « .

Au fond, il y a un « sweet spot » que les athlètes comme Biles peuvent détecter et répondre. Si nous pouvions comprendre comment reproduire cette compréhension dans une machine, il peut nous donner un robot qui pourrait remettre en question Biles sur le tapis en supposant que nous pourrions aussi comprendre comment la construire pour être suffisamment léger et solide.

Trouver ce sweet spot fournirait également une valeur à la robotique bien au-delà de simplement construire un bot pour contester Biles. Ce genre d'intuition physique pourrait être appliquée à pratiquement toute situation, avec un ensemble de variables. Il serait également, dit Playter, « l'essence de la façon de faire des robots auto-amélioration. » C'est une priorité majeure pour la construction de robots qui peuvent faire des choses les humains, que ce soit mises en page double ou aider à la livraison de colis. La vraie vie comprend beaucoup de facteurs qui ne sont pas facilement pris en compte dans les simulations, et dans l'impulsion du moment, il n'y a pas toujours le temps pour un calcul détaillé. Quantifiant la « sweet spot » qui indique à l'homme comment se déplacent et quand serait une percée.

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