Maks Plank Cəmiyyəti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Zoopark işçisinin Asiya filinin gövdəsini örtən qeyri-adi bığları hiss etdiyi foto. Müəllif: MPI-IS/A

Maks Plank İntellektual Sistemlər İnstitutunun (MPI-IS) Toxunma Zəkası şöbəsinin rəhbərlik etdiyi Almaniyanın fənlərarası tədqiqat əməkdaşlığı çərçivəsində aparılan yeni bir araşdırma, fil gövdəsinin incə çevikliyinin sirrini ortaya qoyur. Filin gövdəsini örtən 1000 bığ, hər bığ boyunca təmasın harada baş verdiyini vurğulayan qeyri-adi material xüsusiyyətlərinə malikdir və fillərə qalın dərilərini və zəif görmələrini kompensasiya edən inanılmaz bir toxunma hissi verir.

Bu yaxınlarda “Science” jurnalında ” Funksional qradiyentlər fil bığlarında toxunma hissiyyatını asanlaşdırır” başlığı ilə dərc olunmuş bu tədqiqatda fillərin və ev pişiklərinin bığlarının siçovulların və siçanların vahid sərt bığlarından fərqli olaraq yumşaq rezin kimi uclara keçən sərt əsaslara malik olduğu aşkar edilmişdir. Funksional qradiyent kimi tanınan bu sərtdən yumşağa keçid fillərə və pişiklərə obyektlərin yanından asanlıqla keçməyə imkan verir, bığların qırılmasının qarşısını alır və bığların uzunluğu boyunca unikal təmas kodlaması təmin edir.

Tədqiqatçılar düşünürlər ki, bu qeyri-adi sərtlik qradiyenti fillərə 1000 gövdə bığının hər biri boyunca təmasın harada baş verdiyini dəqiq bilməyə kömək edir və beləliklə, onlar tortilla qırıntısını sındırmadan götürmək və ya fıstığı dəqiq tutmaq kimi işləri görə bilirlər. Tədqiqat qrupu fil və pişik bığlarında kəşf etdikləri funksional qradiyentlərdən ilhamlanan yeni robot sensor texnologiyaları icad etməyə çalışır.

Tədqiqata MPI-IS-in Haptik Zəka şöbəsindən doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı Dr. Andrew K. Schulz və professor Katherine J. Kuchenbecker rəhbərlik etmişdir. Onlar Berlin Humboldt Universitetinin nevroloqları və Ştutqart Universitetinin materialşünasları ilə işləmişlər.

Tədqiqatın aparıcı müəllifi və Aleksandr fon Humboldt postdoktoral təqaüdçüsü Şults layihənin başlanğıcını belə izah etdi: “Mən Almaniyaya robototexnika və sensor texnologiyaları haqqında məlumat əldə etmək istəyən fil biomekanikası üzrə mütəxəssis kimi gəldim. Mənim müəllimim professor Kuçenbeker haptika və toxunma robototexnikası üzrə mütəxəssisdir, ona görə də fil bığlarının linzası vasitəsilə toxunma sensor texnologiyaları üzərində birgə işləməyimiz üçün təbii bir körpü idi.”

Qabaqcıl alətlərlə bığların zondlanması

Şulz və həmkarları fil və pişiklərin 5 sm uzunluğundakı bığlarını 1 nanometr (metrin milyardda biri) uzunluğuna qədər təsvir etmək və xarakterizə etmək üçün bir sıra bioloji, materialşünaslıq və mühəndislik texnikalarından istifadə etdilər.

Fənlərarası qrup fil gövdəsinin bığlarını necə formalaşdıqlarını (həndəsə), nə qədər məsaməli olduqlarını (məsaməlilik) və nə qədər yumşaq olduqlarını (material sərtliyi) anlamaq üçün araşdırdı. Əvvəlcə fil bığlarının dairəvi kəsikli, hər tərəfdən möhkəm və təxminən vahid sərtliyə malik siçan və siçovulların konusvari bığlarına bənzəyəcəyini gözləyirdilər. Mikro-KT tədqiqatçılara bir neçə bığın 3D formasını ölçməyə imkan verdi və göstərdi ki, fil bığları qalın və ləçəkvari, yastı kəsikli, içi boş bir bazalı və qoyun buynuzlarının və at dırnaqlarının quruluşuna bənzəyən bir neçə uzun daxili kanala malikdir.

Bu məsaməli quruluş bığın kütləsini azaldır və zərbəyə davamlılıq təmin edir, fillərin heç vaxt geri böyüməyən bığlarına zərər vurmaqdan narahat olmadan hər gün yüzlərlə kiloqram yemək yeməsinə imkan verir.

Sərtlik qradiyentinin kəşfi

Həm fil, həm də pişik bığlarının nanoindentasiyası, bığ divarlarına dövri olaraq itələnən tək bir hüceyrə ölçüsündə bir almaz kub indent ilə həyata keçirildi. Fil və pişik bığlarının bazasında və ucunda aparılan indentasiya, sərt, plastikə bənzər bir bazadan daimi olaraq indentasiya edilə bilməyən yumşaq, rezin kimi bir ucuna keçid göstərdi ki, bu da elastiklik adlanır. Komanda həmçinin bu bığları fil bədən tükləri ilə müqayisə etdi.

Şulz dedi: “Asiya fillərinin başındakı, bədənindəki və quyruğundakı tüklər dibindən ucuna qədər sərtdir və fil gövdəsinin bığlarının təəccüblü sərtlik qradiyentini aşkar edərkən gözlədiyimiz də məhz bu idi.” Həyəcanverici olsa da, bu kəşf əvvəlcə komandanı çaşdırdı, çünki bığ boyunca sərtliyin dəyişməsinin toxunma hissinə necə təsir edəcəyindən əmin deyildilər.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

3D çap olunmuş çubuqdan anlayışa

Səbəbini anlamaq üçün Şulz MPI-IS-dəki həmkarları ilə birlikdə sərt, tünd əsaslı və yumşaq, şəffaf ucu olan böyüdülmüş bığ 3D çapı üzərində işləyib. Bu fiziki “bığ çubuğu” prototipinə sahib olmaq tədqiqatçılara fil gövdəsinin bığları vasitəsilə necə hiss etdiyinə dair intuisiyalarını inkişaf etdirməyə kömək edib.

Şults görüşdən sonra çubuğu müəlliminə qoydu və bir neçə gün sonra… Evrika! Kuçenbeker İnstitutun dəhlizlərində gəzərkən sütunlara və məhəccərlərə yumşaqca vurarkən çubuğu əlində tutdu. O, xatırlayırdı: “Bığ çubuğunun müxtəlif hissələri ilə məhəccərə vurmağın fərqli hiss olunduğunu gördüm – ucu yumşaq və incə, dibi isə iti və güclü idi. Təmasın harada baş verdiyini bilmək üçün baxmağa ehtiyac yox idi; sadəcə hiss edə bilirdim.”

Simulyasiyalar təcəssüm olunmuş zəkanı ortaya qoyur

3D çap olunmuş bığ çubuğundan irəli gələn hipotezlərini sınaqdan keçirmək üçün tədqiqatçılar ölçdükləri unikal həndəsə, məsaməlilik və sərtlik qradiyentlərinin bığın təmasa necə reaksiya verdiyini qiymətləndirmək üçün hesablama modelləşdirmə alətləri dəsti hazırladılar. Simulyasiyalar göstərdi ki, sərt bazadan yumşaq ucuna keçid, filin bığ boyunca bir şeyin toxunduğu yeri hiss etməyi asanlaşdırır və bu da filin lazımi reaksiya verməsinə və tortilla çipləri kimi həssas əşyalarla belə diqqətlə manipulyasiya etməsinə imkan verir.

Şulz dedi: “Bu, olduqca heyrətamizdir! Sərtlik qradiyenti, fillərin hər bığ boyunca təmasın harada baş verdiyini aşkar etməsinə imkan verən xəritə təmin edir. Bu xüsusiyyət onlara gövdələrinin bir obyektə nə qədər yaxın və ya nə qədər uzaq olduğunu bilməyə kömək edir… hamısı bığların həndəsəsinə, məsaməsinə və sərtliyinə uyğundur. Mühəndislər bu təbii hadisəni təcəssümlü zəka adlandırırlar.” Maraqlıdır ki, ev pişiklərinin bığları da eyni sərtlik qradiyentini göstərir.

Robototexnika və nevrologiya üçün ilham

Bu kəşf, təbiətdən əldə edilən bu anlayışları robototexnika və ağıllı sistemlərdə tətbiq etmək üzərində çalışan Şulz və Kuçenbekeri həyəcanlandırır. Şulz bildirib ki, “Süni fil kimi sərtlik qradiyentinə malik bioilhamlı sensorlar, yalnız ağıllı material dizaynı sayəsində az hesablama xərci ilə dəqiq məlumat verə bilər”.

Tədqiqatın həmmüəllifi və Berlin Humboldt Universitetinin nevrologiya üzrə mütəxəssisi Dr. Lena V. Kaufmann, nevrologiya ilə əlaqələrdən həyəcan duyur. “Tapıntılarımız bu maraqlı heyvanların toxunma qavrayışını anlamağımıza kömək edir və bığ materialının xüsusiyyətləri ilə neyron hesablamaları arasındakı əlaqəni daha da öyrənmək üçün maraqlı imkanlar açır.”

Kuchenbecker bütün layihəni belə xatırlayır: “Fənlərarası birgə çalışaraq nələri anladığımıza görə çox qürur duyuram. Endryu beş fərqli tədqiqat qrupundan olan mühəndislər, materialşünaslar və nevroloqlardan ibarət inanılmaz bir komanda topladı və bizi güclü filin incə toxunma hissinin arxasındakı sirləri kəşf etmək üçün həyəcanverici üç illik səyahətə çıxardı.”

Nəşr detalları

Funksional qradiyentlər fil bığlarında toxunma hissiyyatını asanlaşdırır, Science (2026). www.science.org/doi/10.1126/science.adx8981

Jurnal məlumatları: Elm 

Əsas anlayışlar

gəmiricilərFillərMexaniki və akustik xüsusiyyətlərStruktur xüsusiyyətləriBioloji materiallarAtom texnikalarıMexaniki sınaq

Maks Plank Cəmiyyəti tərəfindən təmin edilir