[영화 속 머신러닝 시리즈 1] 스파이더맨의 거미줄은 얼마나 강할까?
데이터 사이언티스트들과 스파이더 맨의 공통점은 세상을 더 좋은 방향으로 바꿀 수 있다는 것입니다. 차이점은 Spider-Man은 인간만한 크기의 거미의 힘을 가졌다는 것 입니다. 머신러닝과 물리학을 활용하여 스파이더 맨의 능력을 알아봅시다.
2. 스파이더맨의 거미줄은 얼마나 빠른 속도의 스파이더맨을 지탱할 수 있을까?
실제 과학을 사용하여 위의 질문에 답하려면 그에 대해 몇 가지 가정을 해야 합니다. 또한 실제 거미의 거미줄 강도에 대한 실제 데이터를 찾고 이 데이터를 사용하여 스파이더맨 거미줄의 강도를 추론해야 합니다.
– 그는 거미로 변신한 인간입니다. 지구상에 알려진 다른 모든 거미와 비교하면 큰 거미입니다.
– 몸무게는 약 75kg(165lbs)입니다.
– 키는 약 175cm(5피트 9인치)입니다.
– 스파이더맨은 매우 강하다. 원작 상에서 그가 10,000Kg(Ford F150 트럭 약 3대)이 넘는 탱크를 들어 올릴 수 있었음을 보여주는 그림이 있습니다. 이 전차는 대형 M1A1 Abrams(62,000Kg)와 비교할 때 작은 것으로 간주되지만 그가 10,000Kg의 전차를 들어 올릴 수 있다는 것은 여전히 인상적입니다.
– 스파이더맨은 손목의 작은 구멍에서 거미줄을 배출하기 위해 팔뚝에 거미줄을 쏘는 샘이 있다고 합니다. 물론 일부 팬들은 손목의 최첨단 기계를 사용하는 것이 맞다고 할 수 있겠지만, 이번 글에서는 스파이더맨을 거미에 물려 거미와 같은 생물로 변한 경우로 간주하고 땀샘을 통해 거미줄을 쏘는, 거미의 생물학적 데이터를 적용하겠습니다.
– 그의 거미줄은 건물, 창문 등과 같은 표면에 스스로 접착하고 접착할 수 있습니다. 거미줄과 표면 사이의 결합력은 거미줄의 강도보다 강합니다.
스파이더맨과 RapidMiner의 만남
우리는 1편에서 래피드마이너를 통하여 스파이더맨 거미줄의 강도를 추론하였습니다.
1편 다시 보기 : https://blog.altair.co.kr/75122
Altair의 ML 모델링 소프트웨어인 RapidMiner를 사용하여 스파이더맨의 신체 크기와 거미줄의 예상 크기를 사용하여 거미줄의 강도를 추정했습니다. 그의 거미줄 지름이 2mm이고 몸의 크기가 175cm라고 가정하겠습니다.
이제 두 번째 질문에 답해 봅시다: 스파이더맨이 건물 사이에서 그네를 타는 동안 거미줄이 이 힘을 견딜 수 있을까요?
아래 그림 3은 스파이더맨이 건물 꼭대기에 있는 위치 A와 그네를 타는 동안 수직 위치에 있는 위치 B를 보여줍니다.
그림 3: 스파이더맨의 최대 속도를 계산하기 위한 에너지 균형표
그림에서 볼 수 있듯이 간단한 에너지 균형을 계산하려면 위치 B에서의 속도(제곱)가 다음과 같이 주어져야 합니다.
v^2 = 2 g L.
그림 4는 점 B에서 스파이더맨에게 작용하는 힘과 가속도(빨간색)를 보여줍니다.
그림 4: 점 B에서 스파이더맨의 자유 몸체 다이어그램(그림 3의)
뉴턴의 운동 제2법칙을 사용하면 다음과 같은 식을 구할 수 있습니다.
T – mg = ma
점 B의 운동학에서 스파이더 맨의 몸체의 가속도는 다음과 같이 주어진 상향 원심 가속도입니다.
a = v^2 / L
운동 방정식을 간단히 대입하고 에너지 균형에서 속도 값을 사용하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
T = 3 mg.
따라서 실크의 장력은 스파이더맨 무게의 세 배입니다. 그리고 앞서 도출했듯이 2mm 실크는 거의 100 톤의 힘을 견딜 수 있으며, 이는 스파이더 맨의 무게만으로 스윙하는 동안의 장력보다 훨씬 더 큽니다. 이제 스파이더맨이 실크를 사용하여 이러한 스윙 동작을 쉽게 수행하고 많은 사람, 자동차 및 무거운 물체를 함께 들어 올릴 수 있다는 것이 분명해졌습니다.
– 출처 : https://medium.com/@Mamdouh.Refaat/spider-man-meets-machine-learning-and-physics-8681a1b12ed6 Mamdouh Refaat, 알테어 최고 데이터 사이언티스트
래피드마이너를 더 알아보고 싶으신 분은 아래 링크를 활용해주세요!
