Các nhà toán học tại Đại học New York công bố một nghiên cứu giải thích cách đàn chim và đàn cá chuyển động cùng nhau; công trình được đăng trên Physical Review Fluids và phát triển từ kết quả trước đó của Phòng thí nghiệm Toán Ứng dụng của NYU. Nhóm đề xuất coi các đàn này như một "tinh thể mềm" — một cấu trúc có các phần tử xếp theo mạng lưới và giữ nhau bằng các liên kết linh hoạt.
Theo mô hình, từng con chim hoặc con cá hành xử như một "nguyên tử" trong mạng lưới: chúng giữ khoảng cách tương đối đều và biểu hiện như một vật liệu đàn hồi được nối bằng những liên kết giống lò xo. Cấu trúc này dễ bị biến dạng nhưng đồng thời rất nhạy với thay đổi của dòng không khí hoặc nước và với các vật thể lân cận, kể cả kẻ săn mồi; tính nhạy này giải thích nhiều đặc điểm của chuyển động tập thể.
Để kiểm chứng, nhóm phân tích các thí nghiệm trước đây, trong đó có thí nghiệm dùng các cánh vỗ cơ khí được in 3D bằng nhựa và gắn motor để vỗ trong nước. Các mô phỏng di chuyển ở nhiều tốc độ và có thể tự sắp xếp thành một hàng hoặc hàng dây; hành vi tập thể của các cánh vỗ phù hợp với dự đoán của mô hình. Công trình có sự tham gia của Christiana Mavroyiakoumou — khi làm nghiên cứu bà thuộc Viện Courant của NYU và hiện là nghiên cứu viên tại Viện Toán học của Đại học Oxford — và của giáo sư Leif Ristroph, giám đốc Phòng thí nghiệm Toán Ứng dụng của NYU. Nhóm còn có thành viên Jiajie Wu khi đó là sinh viên đại học. Các tác giả lưu ý hiểu biết này có thể quan trọng cho hàng không vũ trụ, kỹ thuật ôtô, robot học và khai thác năng lượng; nghiên cứu được hỗ trợ bởi một khoản tài trợ từ National Science Foundation.
Từ khó
- tinh thể mềm — cấu trúc có phần tử xếp theo mạng lưới
- liên kết — sự nối giữa các phần tử, giữ chúng lại
- đàn hồi — có khả năng trở về hình dạng ban đầu
- tính nhạy — khả năng phản ứng mạnh với thay đổi
- mô phỏng — sử dụng mô hình để tái tạo hành vi
- cánh vỗ — bộ phận vỗ tạo lực trong nước hoặc không khí
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Bạn nghĩ việc coi đàn chim và đàn cá như "tinh thể mềm" sẽ ảnh hưởng thế nào tới thiết kế robot hoặc hệ thống khai thác năng lượng? Nêu lý do.
- Những lợi ích và hạn chế của việc dùng cánh vỗ cơ khí in 3D để mô phỏng hành vi tập thể là gì?
- Nghiên cứu này có thể ứng dụng trong hàng không, ôtô hoặc robot. Hãy nêu một ví dụ cụ thể và giải thích vì sao nó hợp lý.
Bài viết liên quan
Các nhà khoa học giải trình tự RNA cổ từ voi ma mút gần 40,000 năm
Các nhà nghiên cứu tách và giải trình tự RNA từ mô voi ma mút bảo quản trong băng vĩnh cửu ở Siberia, mẫu RNA cổ nhất từng thu hồi. RNA cho biết gen nào hoạt động gần thời điểm chết và nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell.
