Vědci vytvořili robota, který pomohl zjistit, jak a proč ve školách plavou ryby

Pomocí biomimetických robotů podobných rybám vědci zjistili, že ryby se pohybují dovnitř

škola, může využívat vířivky,vytvořili ti, kteří jsou napřed. Ukázalo se, že roboti dostávají hydrodynamické výhody od svého nejbližšího souseda ve škole, bez ohledu na to, kde se nacházejí. K tomu dochází díky strategii „vírové fáze přizpůsobení“. Toto pravidlo chování ryb v hejnu bylo dříve neznámé. 

Úspora energie

"Hejna ryb jsou velmi dynamicky společenská."systémy, “vysvětluje hlavní autor studie Ian Cousin. "Naše výsledky vysvětlují, jak mohou ryby těžit z vírů vytvořených jejich nejbližšími sousedy, aniž by musely udržovat pevné vzdálenosti od sebe."

Odpovědět na otázku, zda mohou ryby zachránitenergie, plavání s jinými rybami, je nutné měřit její energetický výdej. Přesné provedení s volně plavanými rybami není možné a předchozí výzkum se pokusil odpovědět na tuto otázku pomocí teoretických modelů a předpovědí.

Robotické řešení

Nový výzkum to však překonalpřekážka experimentálního testování. Vědci vyvinuli trojrozměrnou robotickou rybu s měkkou ocasní ploutví, která plave přesně jako skutečná ryba. Ale na rozdíl od jejich živých protějšků vám roboti umožňují naměřit spotřebu energie spojenou s plaváním přímo, nikoli samostatně.

Zdroj

Ve více než 10 000 pokusech testovali robotické ryby v každé možné poloze vzhledem k vedoucímu a poté porovnali spotřebu energie se samotným plaváním.

Porovnání fází víru

Výsledky ukázaly jasný rozdíl vspotřeba energie robotů, kteří plavali sami, a robotů, kteří plavali ve dvojicích. Zjistili, že důvodem je to, jak ryby vpředu ovlivňují hydrodynamiku ryb vzadu. Energii spotřebovanou pronásledující rybou určují dva faktory. Záleží na tom, zda je sledovací ryba blízko vedoucího školy nebo daleko za sebou, a jak si sledující upravuje kopy ocasem, aby využil víry vytvořené vedoucím.

Ukázalo se, že tajemství úspory energie jesynchronizace. To znamená, že sledující ryba musí s určitým časovým zpožděním na základě prostorové polohy odpovídat rytmu ocasu s vůdcem. Vědci tuto strategii nazvali „shoda fází víru“. Když jsou následovníci blízko rybářského vůdce, energeticky nejúčinnějším způsobem, jak toho dosáhnout, je synchronizovat ocasní kopy s vedoucím. Ale jak následovníci zaostávají, musí se vymanit ze synchronizace a stále více zaostávat za ocasními údery vůdce.

Přečtěte si také

Vědci přesně zjistili, jak tepelný stres poškozuje spermie

Roční mise v Arktidě skončila a data jsou zklamáním. Co čeká lidstvo?

Ve 3. dni nemoci většina pacientů COVID-19 ztratí čich a často trpí rýmou.