นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างหุ่นยนต์ที่ช่วยหาว่าปลาว่ายน้ำในโรงเรียนได้อย่างไรและทำไม

นักวิจัยใช้หุ่นยนต์ชีวมิติคล้ายปลาพบว่าปลาที่เคลื่อนที่เข้ามา

ปรากฎว่าหุ่นยนต์กําลังได้รับอุทกพลศาสตร์ได้รับประโยชน์จากเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดในวงกบไม่ว่าพวกเขาจะอยู่ที่ไหนนี่เป็นเพราะกลยุทธ์ ของ "การจับคู่เฟสกระแสน้ําวน"กฎของพฤติกรรมของปลาในโรงเรียนดังกล่าวไม่เป็นที่รู้จักมาก่อน 

การประหยัดพลังงาน

“ สันดอนของปลาเป็นสังคมที่มีพลวัตมากระบบ” Ian Cousin ผู้เขียนการศึกษาอาวุโสอธิบาย “ ผลลัพธ์ของเราอธิบายว่าปลาสามารถทำกำไรจากกระแสน้ำวนที่สร้างโดยเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดได้อย่างไรโดยไม่ต้องรักษาระยะห่างจากกันที่แน่นอน”

เพื่อตอบคำถามว่าปลาสามารถช่วยชีวิตได้หรือไม่พลังงานการว่ายน้ำกับปลาอื่น ๆ จำเป็นต้องวัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน การทำเช่นนี้อย่างถูกต้องกับปลาว่ายน้ำเป็นไปไม่ได้และการวิจัยที่ผ่านมาได้พยายามตอบคำถามนี้ด้วยแบบจำลองและการคาดการณ์ทางทฤษฎี

โซลูชันหุ่นยนต์

อย่างไรก็ตามการวิจัยใหม่เอาชนะสิ่งนี้ได้อุปสรรคในการทดสอบทดลอง นักวิจัยได้พัฒนาปลาหุ่นยนต์สามมิติที่มีครีบหางอ่อนที่ว่ายได้อย่างแม่นยำเพื่อเลียนแบบการเคลื่อนไหวของปลาจริงๆ แต่แตกต่างจากสิ่งมีชีวิตหุ่นยนต์ช่วยให้คุณสามารถวัดการใช้พลังงานที่เกี่ยวข้องกับการว่ายน้ำด้วยกันได้โดยตรงแทนที่จะอยู่คนเดียว

แหล่งที่มาของ

ในการทดลองมากกว่า 10,000 ครั้งพวกเขาได้ทดสอบหุ่นยนต์ปลาในทุกตำแหน่งที่เป็นไปได้เทียบกับผู้นำแล้วเปรียบเทียบการใช้พลังงานกับการว่ายน้ำเพียงอย่างเดียว

"การจับคู่เฟส Vortex"

ผลการวิจัยพบความแตกต่างที่ชัดเจนในการใช้พลังงานของหุ่นยนต์ที่ว่ายน้ำคนเดียวและหุ่นยนต์ที่ว่ายเป็นคู่ พวกเขาพบว่าสาเหตุนี้คือปลาที่อยู่ด้านหน้ามีผลต่ออุทกพลศาสตร์ของปลาด้านหลังอย่างไร พลังงานที่ปลาสะกดรอยตามกินนั้นพิจารณาจากปัจจัยสองประการ มันมีความสำคัญไม่ว่าปลาผู้ติดตามจะอยู่ใกล้กับหัวหน้าโรงเรียนหรืออยู่เบื้องหลังและวิธีที่ผู้ติดตามปรับหางเตะเพื่อใช้กระแสน้ำวนที่ผู้นำสร้างขึ้น

ปรากฎเคล็ดลับในการประหยัดพลังงานคือการประสาน นั่นคือปลาที่ติดตามจะต้องจับคู่จังหวะของหางกับจังหวะของผู้นำโดยมีการหน่วงเวลาที่แน่นอนตามตำแหน่งเชิงพื้นที่ นักวิจัยเรียกกลยุทธ์นี้ว่า "vortex phase matching" เมื่อผู้ติดตามอยู่ใกล้กับปลาผู้นำวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการทำเช่นนี้คือประสานการเตะหางกับผู้นำ แต่ในขณะที่ผู้ติดตามล้าหลังพวกเขาต้องออกจากการซิงค์ล้าหลังมากขึ้นเรื่อย ๆ ตามจังหวะหางของผู้นำ

อ่านยัง

นักวิทยาศาสตร์พบว่าความเครียดจากความร้อนทำลายตัวอสุจิอย่างไร

ภารกิจประจำปีในอาร์กติกสิ้นสุดลงแล้วและข้อมูลน่าผิดหวัง อะไรรอมนุษยชาติอยู่?

ในวันที่ 3 ของการเจ็บป่วยผู้ป่วย COVID-19 ส่วนใหญ่สูญเสียความรู้สึกในการดมและมักจะมีอาการน้ำมูกไหล