Исследователи из Корнелльского университета (США) разработали вычислительную модель, объясняющую как морфология насекомых влияет на стабильность их полета. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Больше 10 лет команда ученых изучала полет плодовых мушек. С помощью 3D‑моделирования ученые выяснили, что насекомые чувствуют положение тела и корректируют его каждый раз при взмахе крыльев — примерно раз в 4 мс.
Затем исследователи преобразовали трехмерную модель в более продвинутую версию. Они выделили пять ключевых параметров, влияющих на полет:
- отношение массы крыла к массе тела;
- нагрузку на крыло;
- положение шарнира крыла;
- частоту взмахов;
- амплитуду движения крыла.
Эти параметры образуют так называемое «пятимерное морфологическое и кинематическое пространство». Благодаря ему можно анализировать стабильность полета у самых разных видов.
Анализ данных позволил вывести две формулы стабильности. Они учитывают взаимосвязь инерции крыла и корпуса — и помогают понять, как летающие животные контролируют колебания тела в воздухе.
Сила этой модели в том, что она дает нам гораздо более четкое представление о том, что было раньше. Мы знали фундаментальные законы физики. Благодаря тому, что в новой модели отражены основные физические законы, мы можем концептуально понять каждый ее элемент, а также упростить вычисления для исследования большого пространства параметров
Результаты исследования дают новые возможности для робототехники. Теперь можно проектировать летающих роботов с машущими крыльями, опираясь на оптимальную форму и частоту взмахов — это упростит управление полетом. Кроме того, модель поможет лучше понять эволюцию полета у животных.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ИИ сортирует насекомых по взмахам крыльев.
