เผยฟิสิกส์ขุดปลาทราย

จิ้งจกปลาทรายดิ้นไปมาในทะเลทรายราวกับสัตว์ประหลาดไซไฟ นักวิจัยจาก Georgia Tech ในแอตแลนต้าใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และหุ่นยนต์ที่โก่งตัว ได้พิจารณาฟิสิกส์ประจำวันของสัตว์ในโพรงที่สมบูรณ์ที่สุด และเจ้าหนู สัตว์เลื้อยคลานตัวนี้ดิ้นไปมา ทีมงานรายงานออนไลน์วันที่ 23 กุมภาพันธ์ในJournal of the Royal Society Interface นักฟิสิกส์ Daniel Goldman หนึ่งในผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า “พฤติกรรมเฉพาะนี้สร้างขึ้นเพื่อความรวดเร็ว

เช่นเดียวกับหนอนทรายที่อันตรายถึงชีวิตในซีรีส์นิยายวิทยาศาสตร์ Dune 

ฝูงสัตว์ตั้งแต่แมงป่องไปจนถึงงูตามหลอกหลอนทะเลทรายใต้ดินทั่วโลก ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะศึกษาว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ดูแลสภาพแวดล้อมอย่างไร Goldman กล่าว นักวิทยาศาสตร์มีความคิดที่ดีว่าน้ำมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อปลาไหลเป็นคลื่นหรืออากาศไหลผ่านปีกนกอย่างไร แต่เม็ดทรายที่สับเปลี่ยนกันเหมือนการเล่นพูลที่ซับซ้อนอย่างชั่วร้าย

การศึกษาเอ็กซ์เรย์พบว่ากิ้งก่าปลาทราย ( Scincus scincus) นำทางความโกลาหลด้วยการบิดตัวเหมือนหนอน โกลด์แมนพูด ซุกขาของพวกเขาและม้วนตัวจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งด้วยคลื่นรูปตัว S การดำน้ำจิ้งจกปลาทรายอย่างรวดเร็วครอบคลุมความยาวสองส่วนต่อวินาที และสิ่งมีชีวิตสามารถเติบโตได้ยาวถึง 4 นิ้ว เขากล่าวเสริม แต่วิธีที่กิ้งก่าบรรลุความเร็วเช่นนี้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นทรายที่ซับซ้อนนั้นยังไม่ชัดเจน ด้วยเหตุนี้ ทีมของโกลด์แมนจึงหันไปใช้เครื่องมือชุดใหม่

อย่างแรก นักวิจัยได้จำลองจิ้งจกปลาทรายว่ายผ่านทุ่งลูกปัดแก้วกว้าง 3 มิลลิเมตร

บนคอมพิวเตอร์ โปรแกรมซึ่งกินเดสก์ท็อปพีซีมากถึง 20 ถึง 30 เครื่องและยังใช้เวลาหลายวันกว่าจะใช้งานได้ แสดงให้เห็นว่าลูกปัดทุกชิ้นกระแทกและกระตุกเมื่อจิ้งจกเสมือนเดินผ่านไปอย่างไร 

ความสนุกที่แท้จริงมาถึงแล้ว ทีมงานได้สร้างสัตว์เลื้อยคลานโรโบที่คลุมด้วยผ้าสแปนเด็กซ์ซึ่งสามารถบิดตัวไปมาได้เหมือนกับของจริง “ความงามของวิทยาการหุ่นยนต์เมื่อเทียบกับการจำลองและทฤษฎี: ทั้งหมดอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริง” โกลด์แมนกล่าว หากทีมต้องการให้หุ่นยนต์งอมากหรือน้อย นักวิจัยก็แค่ขอให้หุ่นยนต์งอไม่มากก็น้อย

บนหน้าจอหรือหุ้มด้วยผ้าสแปนเด็กซ์ การทดสอบตกลงกัน หากกิ้งก่าเสมือนขดตัวมากเกินไป พวกมันจะเคลื่อนไปข้างหน้าได้ไม่มากพอในการดิ้นไปมา หากงอน้อยเกินไป กิ้งก่าจะดันได้ไม่เพียงพอ กิ้งก่าปลาทรายในชีวิตจริงเดินหรือบิดตัวไปมา เส้นละเอียดนี้เกือบจะสมบูรณ์แบบ “พวกมันดำดิ่งลงไปในทรายให้เร็วที่สุด” โกลด์แมนกล่าว

โรบิน เมอร์ฟี ผู้อำนวยการศูนย์ค้นหาและกู้ภัยด้วยหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสเอแอนด์เอ็มในคอลเลจสเตชั่นกล่าว เธอออกแบบหุ่นยนต์เพื่อช่วยหลังภัยพิบัติ เช่น แผ่นดินไหวหรือดินถล่ม แต่เมื่อพูดถึงเครื่องจักรที่สามารถขุดได้เหมือนไส้เดือนและไถลผ่านเศษหินหรืออิฐ ไม่มีอะไรแบบนั้นเลย เธอกล่าว “ขาดเทคโนโลยีใด ๆ ที่ขาดพลั่ว” สัตว์ที่ขุดโพรงสามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับเครื่องจักรใหม่ได้ แต่จนถึงขณะนี้ มีการศึกษาเพียงไม่กี่ชิ้นที่สามารถจับข้อจำกัดที่หุ่นยนต์จะเผชิญในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยสิ่งสกปรกหรือเป็นโคลน “นี่เป็นครั้งแรกที่ฉันเห็นและพูดว่า ‘โอเค เราเข้าใจแล้ว’” เธอกล่าว

Eric Tytell นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins ยอมรับว่า หุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสัตว์นั้นดูเรียบร้อยดี ซึ่งศึกษาว่าปลาว่ายอย่างไรในน้ำ แต่ทีมจอร์เจียก็พลิกแรงบันดาลใจนั้นไปรอบ ๆ เช่นกัน โกลด์แมนและเพื่อนร่วมงานของเขาใช้หุ่นยนต์เพื่อทำความเข้าใจชีววิทยาให้ดีขึ้น และนั่นก็ฉลาดมาก Tytell กล่าว

โกลด์แมนกล่าวว่าการศึกษาของเขาทำให้เขาเชื่อว่ากิ้งก่าปลาทรายดำดิ่งด้วยเหตุผลเดียว — เพื่อหลบหนี ในทะเลทรายไม่มีที่อื่นให้หลบซ่อน “คุณแค่ต้องการออกจากนรกให้เร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้” เขากล่าว

กิ้งก่าปลาทรายที่มีถิ่นกำเนิดในทะเลทรายซาฮาราอาจดำดิ่งลึกเพื่อหนีจากผู้ล่า

เครดิต: Ryan Maladen, Yang Ding, Paul Umbanhower, Adam Kamor, Daniel Goldman/Georgia Institute of Technology

การดำน้ำ ในทะเลทรายจากScience NewsบนVimeo

กิ้งก่าปลาทรายแหวกว่ายในทรายโดยซุกขาและบิดตัวไปมาไม่ต่างจากหนอนบางตัว

เครดิต: Ryan Maladen, Yang Ding, Paul Umbanhower, Adam Kamor, Daniel Goldman/Georgia Institute of Technology

แนะนำ : รีวิวเครื่องใช้ไฟฟ้า | รีวิวอาหารญี่ปุ่น| รีวิวที่เที่ยว | ดาราเอวี