Mi a közös egy medúzában, egy macskában, és egy asztronautában? A matek.

Mi a közös egy medúzában, egy macskában, és egy asztronautában? A matek. a Caltech kutatója, Peter Schröder által vezetett kutatócsapat azt mondja, felfedeztek egy algoritmust, amely leírja mindkét fajta mozgást és sok más állatét, melyek alakváltoztatással jönnek-mennek.

Az állatvilágban vannak, akik  nem úgy közlekednek, hogy sétálnak, futnak, vagy másznak, hanem megváltoztatják testük alakját. Ez a fajta helyváltoztatás van a kígyóknál, ahogy csúsznak, a rájáknál, ahogy úsznak, és a macskáknál is, amikor megcsavarják magukat, hogy eséskor a lábukra érkezzenek. - írja Emily Velasco a Caltech munkatársa a phys.org- on.

Úgy tűnhet, hogy egy eső macska megcsavarodása és egy oldalazó kígyó közt nincs sok közös, de egy a Caltech kutatója, Peter Schröder által vezetett kutatócsapat azt mondja, felfedeztek egy algoritmust, amely leírja mindkét fajta mozgást és sok más állatét, melyek alakváltoztatással jönnek-mennek. Dolgozatukat az ACM Transactions on Graphics magazin augusztusi számában publikálták és az idei, a Los Angelesi Konferencia Központban tartott SIGGRAPH (Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques) konferencián adták elő.

Sok állat van, melyekben közös vonás, hogy alakjuk változtatásával közlekednek. Egy klasszikus példa egy egysejtű organizmus. Nincsenek lábai, nincsenek szárnyai, az egyetlen dolog amire képes, hogy alakját változtatja.
Ha megértjük ezt az alapvető megfigyelést, látjuk, hogy mindenféle állat van, akik alakjuk változtatásával mozognak. Egy kígyó hullámzó mozgást végez és mégis sikerül előre haladnia. Az asztronauták zéró gravitációban meg tudnak fordulni egy táncszerű mozgással, anélkül, hogy el kellene lökniük magukat egy felülettől. Mindez a mozgás megmagyarázható a legkisebb energiapazarlás elvével, mely azt állítja, hogy a természetes rendszerek mindig próbálnak a lehető leghatékonyabbak lenni. Egy példa erre egy jégkorcsolya, ami könnyen csúszik előre, vagy hátra a jégen, de nagyon nehezen mozog oldalról oldalra. Ha egy korcsolyát viselő személy előre akar korcsolyázni, korcsolyáit oldalra nyomja testének középvonalától elfele. Mivel egy korcsolyának nehéz oldalvást csúsznia, a korcsolya (és az azt viselő személy) előre fog haladni, mert az előre mozgás könnyebb és hatékonyabb. A rendszer, ami a korcsolyázóból, a korcsolyákból és a jégből áll, az előre mozgásnak kedvez, mert ez kevesebb energiaveszteséggel jár.

Mi a közös egy medúzában, egy macskában, és egy asztronautában? A matek. a Caltech kutatója, Peter Schröder által vezetett kutatócsapat azt mondja, felfedeztek egy algoritmust, amely leírja mindkét fajta mozgást és sok más állatét, melyek alakváltoztatással jönnek-mennek. Forrás: https://phys.org/news/2023-08-jellyfish-cat-snake-astronaut-common.html

Ugyanez az elv működik, amikor egy kígyó hullámzik egy sivatag homokos talaján. Egy hosszú és vékony kígyó sokkal könnyebben csúszik előre és hátra, mint oldalra. Mivel ez a hullámzás testének oldalra csúszását okozza egy hátra-előre mozgásban, sokkal több energia vész el a súrlódás miatt - kivve, ha a kígyó előre halad hullámzás közben. Mivel a mozgás a kígyó hossza mentén kevesebb súrlódással találkozik, a rendszer ennek kedvez, és a kígyó szépen tud siklani útján.

Mindezen mozgásokat számítógépen modellezték kezdőpontként a legkisebb energiaveszteség elvét alkalmazva. A kutatók az állatokat szilárd rudakhoz kapcsolódó rugalmas csomók halmazaként adták megvizsgálták, hogy mozognak az állatok egy szimulált térben és összehasonlították a valós élet adataival.

A legkisebb energiaveszteség elve (és más matematika) által vezérelve ezek az állati modellek figyelemreméltóan úgy mutatták a mozgásokat, ahogy a való világban láthatók. Schröder azt mondja, ez nem 100%-osan pontos, de figyelemreméltó egyezést mutat a való életben megfigyelt mozgással, ami azt sugallja, hogy megragadja egy jelentős részét annak, ami a természetben történik.

(Forrás: https://phys.org/)