Исследования роботов — рыб продемонстрировали, что синхронизированные движения во время плавания в стае дают возможность использовать турбулентные вихри соседей и экономить энергию.
Многие рыбы двигаются многочисленными косяками, совершая при этом синхронные движения телом. Такие объединения безопаснее, потому что в них легче отыскать партнера — и просто проще плыть. Обоюдные движения дают возможность экономить энергию и недавно это получилось показать, применяя биометрических роботов – рыб. Об этом сообщает свежая статья экспертов из Института поведения животных Общества Макса Планка, которая написана в журнале Nature Communications.
Разумеется, что напрямую определить энергетические затраты вольно плавающей в стае рыбы не представляется возможным, и до этого момента подобные работы выполнялись только на математических и компьютерных моделях. Чтобы проделать нужные исследования, немецким ученым пришлось создать роботов — рыб с мягкими хвостами, чьи движения имитируют реальных живых. Проделать требуемые замеры на роботах намного легче.
Эксперты вынуждали пару таких машин двигаться в воде как по отдельности, так и в стае, на разных расстояниях и в разном положении друг от друга. Для того чтобы можно было визуально зарегистрировать гидродинамику этого действия, в воду выпускали маленькие газовые пузыри, которые освещали при помощи лазера. Всего провели больше 10 000 заплывов, которые однозначно показали, что обоюдное движение дает возможность ведомой рыбе плыть существенно легче.
Эта экономия измерялась сочетанием расстояния до ведущего и частотой биений хвоста. При грамотном сочетании ведомая рыба может подхватывать турбулентные вихри, возникающие от хвоста ведущей, и применять их для вспомогательной тяги. Такой подход ученые назвали “фазовой синхронизацией вихрей” (vortex phase matching) и дополнительно удостоверились в том, что он работает, перенеся аналогичные движения на компьютер.
“Мы раскрыли простое правило синхронизации с соседями, которое помогает ведомым постоянно применять создаваемые другими вихри, — добавляют авторы. — До подобных экспериментов с роботами мы просто не представляли, как это реализовать, хотя решение было почти у нас перед глазами”.
