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).

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.

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