Oprogramowanie zdradza sekrety biegu karaluchów

Całkowite zrozumienie złożonego problemu, dlaczego karaluch biega tak szybko i nie plączą mu się nogi, przekraczało dotychczas ludzkie możliwości poznawcze — głównie z powodu niedoskonałości naszego zmysłu wzroku. Do teraz! Dzięki nowemu wynalazkowi można w wymiarze 3D obserwować ruch wszystkich 26 stawów w odnóżach owada.

Biolodzy z Case Western Reserve University, chcąc poznać tajemnice ruchu kończyn karalucha, wymyślili, że będą filmować jego bieg przy użyciu dwóch superszybkich kamer. Urządzenia ujmowały w trybie trójwymiarowym poruszającego się karalucha przez 8 sekund.

W każdej sekundzie powstało 500 klatek filmu. Uzyskany obraz został następnie poddany analizie komputerowej. Specjalnie opracowany program przeanalizował w ciągu godziny ułożenie 106 496 punktów 3D z dokładnością do 90% (taka sama analiza wykonana techniką klatka po klatce zajęłaby uczonym ok. dwóch tygodni).

Koszmarnie drogie egzowdzianko

Okazało się, że każda z nóg karalucha podczas biegu tworzy coś na kształt amortyzującej trampoliny przenoszącej siły powstające podczas chodu. Dzięki temu owad stąpa, a jednocześnie przenosi ciężar ciała do przodu.

Teraz naukowcy pracują nad oprogramowaniem, z pomocą którego uda się szczegółowo odpowiedzieć na pytanie, co się dzieje w momencie, kiedy karaluch postanawia zmienić kierunek chodu albo jego szybkość. Owad ma przecież sześć nóg: każda działa osobno, a przy tym jest doskonale zsynchronizowana z pozostałymi pięcioma. Każdy krok tego znienawidzonego przez ludzi karaczana oznacza przesunięcie jego ciała o ok. 2,5 cm. No i każdy, kto widział biegnącego karalucha wie, że z powodu prędkości ruchu ujęcie wzrokiem sposobu, w jaki synchronicznie porusza swoimi nogami, jest niewykonalne.

Robot śpiewa, robot tańczy, robot… Co właściwie jeszcze?

Miałam niedawno okazję oglądać prezentację robotów przypominających owady, wykorzystywanych do celów edukacyjnych. Wniosek nasuwał się sam: im maszyna była mniejsza, tym lepiej wychodziło jej bieganie – ale tylko po prostej. O skręcaniu podczas szybkiego biegu nie było mowy.

Zatem poznanie sekretu synchronizacji ruchu odnóży karaczanów ułatwiłoby inżynierom prace nad tworzeniem sprawnych, zwrotnych, a przy tym szybkich robotów – wszędołazów. Mających sześć nóg albo i zdecydowanie więcej. Takie maszyny można by wykorzystać do różnych zadań: od realizowanych w warunkach ziemskich po te, które należałoby wykonać gdzieś w kosmosie.

Wszędołazy mają, niestety, na razie to do siebie, że im są większe, tym mniej stabilne i wolniejsze.

Źródło: Science Daily