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Die reale Wissenschaft hinter den unverschämtesten Science-Fiction-Filmen des Sommers

2021

"copyright": "(c) 2013 Warner Bros. Entertainment Inc. - USA, Kanada, Bahamas und Bermuda (c) 2013 Village Roadshow Films (BVI) Limited - Alles, was Sie von Oth Warner Bros. benötigen, ist tödlich

In Edge of Tomorrow spielen Exoskelette eine entscheidende Rolle im verzweifelten Kampf der Menschheit gegen außerirdische Invasoren. Es wäre leicht anzunehmen, dass die futuristischen Systeme digitale Illusionen sind, die auf die Bewegungen der Schauspieler abgebildet sind, aber sie sind tatsächlich aufwendige Requisiten. Der Modellbauer Pierre Bohanna fertigte für jeden Anzug 350 bis 400 Einzelteile an, die zusammen ein voll bewegliches Gerät bilden. Die Materialien umfassen Standard-Nylon, hochwertiges Aluminium und ein speziell für die Folie hergestelltes leichtes Polymer. "Es ist kein Kostüm, das Bohanna sagt, es ist eine Maschine."

Unglücklicherweise für die Schauspieler treiben die Menschen die Anzüge an, nicht umgekehrt. Sie mussten durch Kampfszenen sprinten und dabei 72 bis 132 Pfund mehr aufbringen. "Diese Dinge waren unglaublich harte Arbeit, und alle Schauspieler und Stunt-Jungs mussten in ihnen Bootcamp machen", sagt Bohanna. Der Schweiß auf Tom Cruises Stirn? Es ist auch echt.

Die Antwort : Es gibt nichts Geheimnisvolles an Hollywoods Liebesbeziehung mit humanoiden Außerirdischen. Es ist einfacher, Schauspieler mit Prothesen und Gesichtsbemalungen zu versehen, als Menagerien wild unmenschlicher Charaktere zu fabrizieren (oder zu animieren). Aber wenn wir Lehren aus unserer eigenen Entwicklung auf andere Welten übertragen, sind Filmemacher vielleicht nicht so weit weg.

Laut Stuart Sumida, einem Biologen an der California State University in San Bernardino, der als Berater für Guardians of the Galaxy fungierte, würde ein Alien, der weit genug fortgeschritten ist, um die Raumfahrt zu meistern, ein großes Gehirn benötigen. »Wenn Sie ein großes Gehirn haben, müssen Sie es schützen«, sagt Sumida. Das bedeutet einen Schädel, der ganze Taxonomien von Würmern, Schnecken und anderen potentiellen Wirbellosen ausschließt. Und weil Exoskelette mit zunehmender Größe unhaltbar werden und unter ihrem Gewicht mit Ausnahme der niedrigsten Schweregrade zusammenbrechen, können Insekten vernünftigerweise ausgeschlossen werden. Mit der Fähigkeit, Werkzeuge zu manipulieren, werden unsere jenseitigen Gefährten vertraut.

Aber selbst bei prominenten Gehirnen, Knochen und geschickten Gliedmaßen gibt es keinen Grund anzunehmen, dass ferne Arten wie kleine Variationen von uns aussehen würden. "Die Tatsache, dass wir vier Anhänge haben, ist ein Zufall der Evolution", sagt Seth Shostak, leitender Astronom am SETI-Institut in Mountain View, Kalifornien. "Die meisten Lebewesen auf unserem Planeten haben sechs." Natürliche Selektion könnte Aliens mit einer effizienteren physiologischen Struktur hervorbringen: Anstatt beispielsweise auf zwei Beinen zu gehen, kann ein Außerirdischer Babys und Werkzeuge halten, während er unterwegs ist Haben Sie mehr Geschwindigkeit und Stabilität auf vier oder mehr unteren Gliedmaßen. Sie könnten mehr Waffen haben, um Werkzeuge zu manipulieren, um sich besser vor Raubtieren zu verstecken, oder eine beliebige Anzahl von Merkmalen, die nicht mit den Wookiees, Klingonen und anderen Menschen in der Nähe zusammenpassen, aus denen der Schmelztiegel der Science-Fiction-Interspezies besteht.

Inspiriert von Guardians of the Galaxy

Die Handlung : Nachdem eine Gruppe von Kriminellen dem Falschen eine mysteriöse Kugel gestohlen hat - einem Alien, der auf galaktische Herrschaft aus ist -, werden sie zu unwahrscheinlichen Helden. Obwohl der verwegene Science-Fiction-Film Teil von Marvels kombiniertem filmischem Universum ist (zusammen mit The Avengers), sind die meisten seiner überlebensgroßen Charaktere keine Übermenschen, sondern humanoide Außerirdische.

Science-Fiction-Debüt : HG Wells 'Roman „ Die Ersten Männer auf dem Mond “ von 1901 zeigt die insektoiden Zwerge Seleniten, die Kleidung tragen, Werkzeuge verwenden und nicht gern Besuche von Erdlingen entgegennehmen.

DES PLANETEN DER APES "

New Orleans Mitte Juli ist kein Ort für einen Schimpansen. Das schwüle, von Mücken befallene Set der Morgendämmerung des Planeten der Affen ist ein kleines Wunder der Technik, ein dreistöckiger Lebensraum mit verschlungenen Baumstämmen, vertieften Räumen und Durchgängen und einem fließenden Aquädukt, der den Boden in einen Sumpf aus verwandelt Pooling Wasser und Schlamm saugen. Die Filmemacher nennen es Ape Village, und es sieht wirklich so aus, als ob etwas überintelligentes, herrschsüchtiges von Affen konstruiert werden könnte. Bis Sie die Dutzende von Motion-Capture-Kameras bemerken, die die Struktur markieren, und die Jungs in grauen Ganzkörperanzügen, die in der unbarmherzigen Sonne und der dampfenden Luftfeuchtigkeit grillen. Sie sind die schweißtreibendsten und elendesten Schimpansen, die man sich vorstellen kann.

Und dann beginnen sie sich zu bewegen. Zwei der grauen Anzüge klettern an den Seiten des Lebensraums entlang und greifen nach getarnten Griffen, ohne die Vorteile von Sicherheitsgurten oder Matten. Sie springen zwischen festgelegten Elementen wie ausgebildeten Akrobaten, die es tatsächlich sind. Während sich Rise of the Planet der Affen (veröffentlicht 2011) auf Stunt-Leute stützte, hat die Fortsetzung des Science-Fiction-Neustarts die Darsteller des Cirque du Soleil besetzt. "Anstelle eines VFX-Typen, der versucht, sich ein Bild davon zu machen, wie es für einen Schimpansen wäre, von einem Ast zum anderen zu fliegen, haben wir jetzt Leute, die tatsächlich die 20 Fuß hoch springen können", sagt Produzent Dylan Clark.

Aus Sicht von VFX ist Dawn of the Planet of the Apes kein einziger Glaubenssprung, sondern eine Serie von ihnen. Der erste Film definierte die Möglichkeiten der Performance-Erfassung neu und verwandelte Caesar, einen von Andy Serkis gespielten Schimpansen, in einen glaubwürdigen, vollständig computergenerierten (CG) Charakter. Dawn hat eine viel größere Anzahl von Affen, und ihre erweiterte Bildschirmzeit stellt eine viel größere Herausforderung dar. Die Standardprozedur für die Leistungserfassung besteht darin, die Schauspieler auf Green-Screen-Umgebungen in Innenräumen zu beschränken und sich ausschließlich auf am Kopf montierte Kameras zu verlassen, um ihre Aktionen zu filmen. Für Dawn entschied sich VFX-Supervisor Joe Letteri, Daten an einem Outdoor-Set zu sammeln, indem er die Schauspieler mit Konstellationen kleiner Motion-Capture-Kameras umgab.

DES PLANETEN DER APES "

Die Kameras verfolgen LED-beleuchtete Kugeln, die mit Klettverschlüssen an den Anzügen der Schauspieler befestigt sind, und reflektierende Markierungen, die auf ihren Gesichtern angebracht sind. "Dann verwenden wir einen Lernalgorithmus, um zu erraten, was alle Punkte des Gesichts in drei Dimensionen bewirken", sagt Letteri. Das Ergebnis ist eine äußerst detaillierte und flexible Leistungserfassung, bei der mehrere Kameras Ausdrucks- und Chemieunterschiede zwischen den Akteuren erfassen, die andernfalls verloren gehen könnten. Mit mehr Daten können Animatoren die gesamte unterstützende Besetzung dreidimensional modellierter Primaten mit dem gleichen unheimlichen Aufflackern von Intelligenz erfüllen, das Caesar zu einem sofortigen CG-Star gemacht hat.

Es ist diese Mischung aus praktisch und digital, menschlich und unmenschlich, die Dawn zum Leben erweckt oder zerstört. Denn im Gegensatz zu Monstern, Mutanten und anderen VFX-optimierten Flügen mit ausgefallenen Sci-Fi-Filmen sind Affen (auch kluge) keine Einfälle. "Wir wollen, dass die Schimpansen handeln und aussehen und fotorealistisch sind", sagt Clark. "Wir wollen, dass sich dieser Film echt anfühlt." Wenn wir das durchziehen, wird es supercool. "

Die Antwort : Die Filmemacher von Jupiter Ascending haben menschliche Charaktere mit tierischen Genen angereichert, um sie körperlich imposanter zu machen. In Wirklichkeit waren Mensch-Tier-Hybriden nie Menschen mit tierischen Merkmalen, sondern Tiere, die so verändert wurden, dass sie die menschliche Biologie beherbergen oder von ihr profitieren. Das erste dokumentierte Beispiel fand im Jahr 2004 statt, als die Mayo-Klinik humane Stammzellen in Fötusschweine injizierte und mit menschlichem Blut Schweine erzeugte, um zu untersuchen, wie Viren zwischen Arten wechseln. Im vergangenen Jahr haben Neurowissenschaftler der Stanford University die Intelligenz von Mäusen mit menschlichen Gehirnzellen gesteigert. In beiden Fällen haben die Forscher jede tatsächliche Gentechnik umgangen, indem sie einfach fremdes Gewebe eingeführt und es wurzeln lassen haben.

Theoretisch könnten ähnliche Experimente am Menschen zu unglaublichen Ergebnissen führen, z. B. die Modifizierung von Fotorezeptoren, um ein katzenähnliches Nachtsichtvermögen zu ermöglichen, oder die Fähigkeit eines Molches, amputierte Gliedmaßen nachwachsen zu lassen. Aber selbst wenn die blitzsaubere Injektion von Katzen- oder Amphibienzellen in menschliche Feten kein ethisches Schwarzes Loch wäre (und das ist es absolut), könnte der Brute-Force-Ansatz leicht nach hinten losgehen: Das körpereigene Immunsystem greift normalerweise fremdes Gewebe an. Das Stanford-Team verhinderte die Ablehnung, indem es das Immunsystem seiner Probanden dauerhaft unterdrückte.
Eine Lösung, die den Menschen anfällig für katastrophale Krankheiten und Infektionen macht.

Laut Randy Lewis, einem Biologen an der Utah State University, liegt das Problem bei chimären Verbesserungen in ihrer Komplexität. Es ist eine Sache, ein einzelnes Protein umzudrehen, wie er es getan hat, um transgene Ziegen zu erzeugen, die in ihrer Milch Spinnenseidenprotein produzieren. Aber komplexe Eigenschaften wie Kraft oder Regeneration hinzufügen? "Um dies zu erreichen, ist eine enorme Menge Gentechnik erforderlich", sagt Lewis. Bis die Wissenschaftler ein tiefgreifendes Verständnis des menschlichen und tierischen Genoms erreicht haben, werden übermenschliche Hybriden nur eine filmische Konfektion bleiben.

Inspiriert von Jupiter Ascending

Die Handlung : Das Universum ist voll von Mensch-Tier-Hybriden und wird von einer intergalaktischen Monarchie regiert (Neuigkeiten für Earthlings). Wenn ein bescheidener Hausmeister ermordet werden soll, kommt ein teilmenschlicher teilhundeartiger Söldner zu ihrer Rettung.

Science-Fiction-Debüt : Das Biestvolk, das sich durch HG Wells 'Roman " Die Insel von Dr. Moreau " von 1896 bewegt, ist durch grausige chirurgische Experimente entstanden.

Die technisch herausforderndste Szene in Jupiter Ascending zeigt den Helden des Films (Channing Tatum), der mit Antigravitationsstiefeln durch die Stadt flüchtet und auf der Suche nach seiner Fracht (Mila Kunis) aus einem Raumschiff flieht. "Die meisten Leute werden wahrscheinlich denken, dass es digital ist, aber es ist nicht", sagt VFX-Supervisor Dan Glass. Vielmehr handelt es sich bei der Sequenz um Stunt-Doubles, die an einem Hubschrauber aufgehängt sind, der durch Chicagos städtische Canyons fliegt.

Glass 'Team hatte nur 15 Minuten am Tag Zeit, um die Szene zu filmen - ein winziges Fenster mit Tageslicht -, also entwickelten sie eine Kamera, die in der Lage ist, bei jedem Shooting mehr Fotos zu machen. Das an der Nase eines Hubschraubers montierte Sechs-Kamera-Rig (Panocam) konnte fast 180 Grad Filmmaterial aufnehmen.
Durch das Zusammennähen mehrerer überlappender Winkel konnten die Filmemacher unabhängig von der tatsächlichen Flugbahn des Hubschraubers effektiv durch die Aktion in der Postproduktion schwenken und schwingen. Es überrascht nicht, dass die Innovation schnell die Aufmerksamkeit anderer Direktoren auf sich zog. "Dieses Rig wird jetzt in den meisten Filmen verwendet, die uns folgten", sagt Glass.

Die Antwort : Die riesigen Alien-Roboter in Michael Bay's Transformers- Franchise werden nicht in Fabriken gebaut. Sie wachsen in eiförmigen Hülsen und werden als Jungtiere bezeichnet. Sie weisen die Art von physischer und Verhaltensvielfalt auf, die der biologischen Fortpflanzung näher steht als der Massenansammlung. So wie keine zwei Menschen identisch sind (mit Ausnahme von Zwillingen), hat jeder Autobot und jedes Decepticon einen einzigartigen Charakter und eine einzigartige Form, sei es ein humorloser Sattelzug oder ein heißgelaunter Tyrannosaurier.

Mit anderen Worten, die Transformers scheinen Produkte der evolutionären Robotik zu sein, einem aufstrebenden Forschungsgebiet, das biologische Prinzipien auf die Erschaffung und das Verhalten von Robotern anwendet. Anstatt einfach einen Bot zu konstruieren, um eine bestimmte Aufgabe auszuführen, wie zum Beispiel sich einem Licht zu nähern, können Forscher dieses Ziel in ein Computerprogramm einbinden und genetische Algorithmen automatisch eine Vielzahl von Designs züchten lassen. Und da diese Algorithmen die Natur nachahmen und die Auswirkungen von Mutation, Selektion und anderen biologischen Prozessen modellieren, sind die Designs, die sie produzieren, oft überraschend. "Der Computer wird Maschinen für uns entwickeln, die Formen haben, an die wir nie gedacht hätten", sagt Josh Bongard, Evolutionsrobotiker an der Universität von Vermont. Selbst wenn nur sehr wenige Teile und Motoren zur Verfügung stehen, haben sich Bots, die aus Algorithmen stammen, aus so unterschiedlichen Formen wie einem hügeligen Fisch und einer schlurfenden Pyramide effizient fortbewegt.

Mit anderen Worten, Roboter, die sich entweder durch das Gestieren in Eiern oder durch genetische Algorithmen entwickeln, könnten von derselben Vielfalt und denselben praktischen Mutationen profitieren, die einige lebende Arten so widerstandsfähig machen. Aber genau wie eine ungeprüfte Transformer-Reproduktion eine schlechte Nachricht für alle Menschen sein könnte, die in das unvermeidliche Kreuzfeuer geraten, könnten Maschinen auch gefährlich sein, warnt Bongard, wenn sie sich ohne strenge Anleitung weiterentwickeln würden. "Selbstreproduzierende Roboter wären per Definition ein außer Kontrolle geratener Prozess", sagt er. "Sie könnten uns auf unangenehme Weise überraschen."

Inspiriert von Transformers: Age of Extinction

Die Handlung : Die vierte Folge der Transformers- Reihe setzt die Geschichte eines Kampfes von Robotern gegen sich selbst fort. Dieses Rennen ist das bislang exotischste Exemplar der Spezies, der Dinobots.

** Science-Fiction-Debüt: ** Karel Capeks 1920er Stück, RUR, endet mit einem Paar von Liebhabern, die ab Werk dazu bestimmt zu sein scheinen, der neue, weltbevölkerte Adam und Eva zu werden.

Die Antwort : Science Fiction hat sich lange auf Mutation als evolutionäre Abkürzung verlassen. Manchmal ist es die Arbeit externer Kräfte, wie bei den Atomtests, aus denen Godzilla im Originalfilm von 1954 hervorging, und dem glühenden "Schlamm", der aus Schildkröten der Gartenart menschengroße Kampfkünstler machte. An anderen Stellen ist es ein natürlich vorkommender Schluckauf, wie das "X-Gen", das es Übermenschen ermöglichte, Gehirnwellen oder Magnetfelder zu manipulieren. Der rote Faden ist die Geschwindigkeit: Innerhalb einer einzigen Generation verwandeln sich die Protagonisten.

Es ist eine Interpretation, die im Geiste richtig ist: Gene können spontan mutieren oder im Labor manipuliert werden, um neue Merkmale zu erzeugen. Nehmen wir zum Beispiel die Fähigkeit der meisten erwachsenen Menschen, Laktose in Milchprodukten zu verarbeiten. Die Forscher glauben, dass diese Mutation, eine Art gastrointestinale Supermacht, vor etwa 7.500 Jahren in Europa begann. Die plötzliche Veränderung führte zu einem signifikanten langfristigen Nutzen für unsere Spezies und ermöglichte es uns, eine Reihe von Ernährungsoptionen hinzuzufügen. Während die Menschheit dieser mysteriösen Mutante etwas zu verdanken hat, ist das Essen von Käse im Vergleich zu den Laserstrahlen und Krallen, die von X-Men ausgehen, eine geringe Fähigkeit.

Bruce Demple, Biochemiker an der Stony Brook University, nennt dramatischere Beispiele für einzelne Mutationen - solche Dinge, über die Drehbuchautoren nachdenken könnten. "Aber meistens sehen Sie diese Dinge in experimentellen Umgebungen." Mit gezielten chemischen Mutagenen haben Genetiker sowohl beeindruckende Leistungen erbracht, wie z. B. die Vergrößerung des Umfangs der Oberschenkelmuskulatur von Makakenaffen um 15 Prozent, als auch eine Abflachung beunruhigend, wie wenn Beine aus den Köpfen von Fruchtfliegen sprießen. Forscher haben auch Strahlung verwendet, um zufällige Mutationen zu erhöhen.

Aber der Unterschied zwischen diesen im Labor gezüchteten Mutanten und ihren Hollywood-Gegenstücken liegt im Glück. Filmfiguren haben nicht nur einmal die Mutationslotterie gewonnen, sondern eine unglaubliche Fähigkeit erlangt, ohne dass Chemikalien oder Strahlen ihre DNA tödlich ausfransen. Sie gewannen immer wieder, packten gute Eigenschaften an, weichen schlechten aus und verwandelten sich in Kreaturen, die normalerweise mehrere Generationen und unzählige Fehlversuche erfordern würden. In Wirklichkeit würde der Weg zum ungeheuren Erfolg mit den Leichen von Fast-Godzillas und den Ninja-Schildkröten geebnet.

Inspiriert von Godzilla, TMNT, X-Men: Tage der zukünftigen Vergangenheit

The Plots : Godzilla stößt mit noch bösartigeren Titanen zusammen, die Teenage Mutant Ninja Turtles bekämpfen das Verbrechen in (und unter) New York City und die X-Men schicken Wolverine rechtzeitig zurück, um einen Roboteraufstand zu verhindern. In allen drei Filmen entfesselt die Mutation den inneren Ärger des Organismus.

Science-Fiction-Debüt : Strahlenexposition verwandelt die gleichnamige Kurzgeschichte von The Metal Man of Jack Williamson (1928) in den Vorläufer der heutigen fiktiven Mutanten.

ZEITALTER DER VERNICHTUNG"

Nehmen wir das Schlimmste an: Es gibt Aliens, die in unsere bescheidene Heimatwelt eindringen. Welche Art von Hightech-Waffen würde eine verzweifelte Menschheit aus dem Labor in die Schlacht stürzen? Wir fragten Suveen Mathaudhu,
ein Programmmanager und Materialwissenschaftler beim US Army Research Office, was wir plausibel bei einem solchen Weltuntergangsszenario werfen könnten.

Kampf-Exoskelette wie die von Edge of Tomorrow könnten es der Infanterie ermöglichen, mehr Feuerkraft zu tragen, sagt Mathau dhu. Pistolen, die normalerweise zu viel Rückstoß für den menschlichen Körper erzeugen würden, könnten stattdessen am Anzug angebracht werden und diese Kraft auf den Rahmen verteilen. Heutige Exosuits sind zu leistungshungrig, um effektiv eingesetzt zu werden, aber die Verwendung von Titan, Magnesium und anderen ultraleichten ultraleichten Legierungen könnte ihren Energieverbrauch senken. "Sie werden weniger Kraftstoff verbrauchen, weil Sie kein stählernes Exoskelett bei sich haben", sagt Mathaudhu.

Wenn die Erkältung marsianische Besatzer im Krieg der Welten abwehren kann, warum nicht noch mehr bösartige, mit Waffen versehene Wanzen auf den Feind schleudern? Obwohl Biowaffenvorräte (aus gutem Grund) Mangelware sind, ist Mathaudhu zuversichtlich, dass die Genetiker alle möglichen neuen Seuchen synthetisieren könnten. "Wenn wir annehmen, dass sich das Leben in anderen Teilen des Universums, wo auch immer diese Kreaturen herkommen, ähnlich entwickelt hat, könnten unsere Werkzeuge ähnlich auf sie wirken. Die Technologie, die die genetische Analyse revolutioniert hat und die Sequenzierung der menschlichen DNA im gesamten Genom ermöglicht, könnte dies." ermöglichen auch eine Präzision Krankheitserreger der letzten Instanz.

Wenn es darauf ankommt, schieben wir Roboter an die Front. "Wenn wir durch einen massiven Krieg in eine Art Apollo-Moment gezwungen würden, würde der Großteil der Bemühungen auf unbemannte Bodenfahrzeuge und Robotik abzielen", sagt Mathaudhu. Eine Roboterarmee ist möglicherweise weniger vielseitig als eine lebende, aber die Bots haben sich in den frühen Phasen des Konflikts als Kanonenfutter ausgezeichnet und liefern Informationen zu außerirdischen Waffen und Taktiken, bevor sie in Stücke gerissen werden. "Dem Zögern, einen Soldaten gegen eine unbekannte Bedrohung ins Feld zu schicken, würde durch Robotertechnologie entgegengewirkt", sagt Mathaudhu. Wer braucht Nerven aus Stahl, wenn Ihre Soldaten daraus bestehen?

_Dieser Artikel erschien ursprünglich in der Juli 2014-Ausgabe von _Popular Science.

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