यह लड़खड़ाता है। यह फुसफुसाता है। यह काले लैगून से किसी प्रकार के बहु-तंतु वाले आतंक की तरह चलता है। यह … ब्लैकवॉर्म की एक बूँद है। और बस समय के लिए हेलोवीन!
कैलिफ़ोर्निया ब्लैकवॉर्म (लुम्ब्रिकुलस वेरिएगाटस) साधारण जलीय कृमि की एक प्रजाति है जो आम तौर पर लगभग 1.5 इंच (4 सेंटीमीटर) से अधिक लंबी नहीं होती है। लेकिन जब पर्यावरणीय तनावों से खतरा होता है – जैसे कि सूखा – ये कीड़े नमी को बनाए रखने और एक दूसरे की रक्षा करने के लिए खुद को एक साथ बड़े पैमाने पर बांधते हैं। यह काफी डरावना है, लेकिन ये जनता भी एक रूप में आगे बढ़ सकती है जिसे शोधकर्ता “आकस्मिक हरकत” कहते हैं। कोई भी प्रभारी नहीं है, लेकिन कृमि बूँदें अभी भी अपने निकटतम पड़ोसियों के साथ प्रत्येक कृमि की बातचीत के द्वारा खुद को अधिक आरामदायक वातावरण में ले जा सकते हैं।
अब, शोधकर्ताओं ने यह पता लगा लिया है कि कृमि चंचलता और अकड़न के सावधानीपूर्वक अंशांकित मिश्रण के साथ इसे खींच लेते हैं।
कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय के बायोफ्रंटियर्स इंस्टीट्यूट के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता चैंटल गुयेन ने कहा, “हमने पाया कि एक बहुत ही बढ़िया संतुलन की आवश्यकता है।”
परिणाम एक साथ काम करने वाले कई छोटे, सरल भागों के साथ नरम, झुंड जैसे रोबोटिक्स विकसित करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।
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कीड़े की बूँद
जब उनका वातावरण प्रतिकूल हो जाता है, तो सुरक्षा के लिए कई तरह के कीड़े एक साथ जमा हो जाते हैं (किसी भी कंपोस्टिंग ब्लॉग पर एक नज़र डालें केंचुआ “बॉलिंग”) पर अधिक जानकारी के लिए। लेकिन जब वे इन समूहों में होते हैं तो कुछ को एक के रूप में स्थानांतरित करने के लिए प्रलेखित किया जाता है। जर्नल में फरवरी में प्रकाशित शोध के अनुसार, कैलिफ़ोर्निया ब्लैकवॉर्म हजारों लोगों द्वारा एक साथ द्रव्यमान कर सकते हैं, और परिणामी बूँदों का अपना दिमाग होता है राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही. उस शोध में पाया गया कि ब्लैकवॉर्म की बूँदें अनिवार्य रूप से एक गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ, या एक तरल पदार्थ की तरह काम करती हैं, जो तनाव की मात्रा के आधार पर मोटाई बदलती है। (इस तरल पदार्थ के क्लासिक रसोई मिश्रण में कॉर्नस्टार्च और पानी का मिश्रण होता है, जो अगर आप इसे अचानक निचोड़ते हैं तो ठोस लगता है और अगर आप धीरे-धीरे उंगली चलाते हैं तो तरल होता है।) दूसरे शब्दों में, कीड़े का एक पूरा गुच्छा एक दूसरे से कसकर चिपक जाता है। एक ठोस की तरह थोड़ा सा कार्य करें, लेकिन अगर वे थोड़ा ढीला हो जाते हैं, तो वे एक तरल की तरह होते हैं।
गुयेन जॉर्जिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ता यासेमिन ओज़कान-आयडिन और एम। साद भामला में शामिल हो गए, जिन्होंने उस अध्ययन का नेतृत्व किया, ताकि इन कृमियों की गति का मॉडल तैयार किया जा सके।
गुयेन ने कहा, “इन कीड़ों की इस विशालकाय बूँद को इधर-उधर खिसकते हुए देखना वास्तव में अच्छा लगता है।” वह सामूहिक प्रणालियों के मॉडलिंग पर काम कर रही थी, इसलिए उस काम को कीड़ों पर लागू करने का अवसर पेचीदा लग रहा था।
सबसे पहले, अनुसंधान दल ने अलग-अलग कृमियों पर यह देखने के लिए प्रयोग किए कि वे पानी के विभिन्न तापमानों में कैसे चले गए। यह वास्तविक दुनिया के कृमि आंदोलन डेटा को उनके अंतिम कंप्यूटर मॉडल में इकट्ठा करना था। ८६ डिग्री फ़ारेनहाइट (३० डिग्री सेल्सियस) या उससे कम के पानी में, कीड़े का पता लगाने के लिए प्रवण थे। वे आम तौर पर एक सीधी रेखा में तब तक निकलते हैं जब तक कि वे उस डिश की दीवार से नहीं टकराते, जिसमें वे थे, और फिर किनारे के आसपास नाक में दम कर दिया। ८६ एफ से ऊपर, कीड़े कुंडलित हो गए और बहुत कम चले गए। जीवित कृमियों के लिए ९३.२ F (३४ C) से अधिक का तापमान खतरनाक और अंततः घातक साबित हुआ।
इसके बाद, शोधकर्ताओं ने अध्ययन किया कि विभिन्न तापमानों में वास्तविक कीड़े कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। 50 एफ (10 सी) और उससे कम के कम तापमान पर, कीड़े एक दूसरे से एक तंग द्रव्यमान में चिपके रहते हैं। ७७ एफ (२५ सी) पर, उन्होंने एक ढीले द्रव्यमान में थोड़ा आराम किया, लेकिन एक साथ रहे। उत्तरजीविता के किनारे के पास उच्च तापमान पर, वे जल्दी से अलग-अलग कॉइल में विघटित हो जाते हैं।
मॉडल कीड़े
शोधकर्ताओं ने तब इन व्यवहारों का उपयोग कीड़े का एक कंप्यूटर मॉडल बनाने के लिए किया जो झुक सकता है, आत्म-प्रेरण कर सकता है और एक दूसरे के साथ बातचीत कर सकता है। मॉडल दो आयामों में था, तीन नहीं, इसलिए यह ब्लैकवॉर्म ब्लॉब्स का सटीक प्रतिनिधि नहीं था, गुयेन ने कहा; – पर्याप्त गहरे पानी में, बूँदें गोलाकार हो सकती हैं। लेकिन शोधकर्ता यह खोजने में सक्षम थे कि स्व-चालित झुर्री और कृमि चिपचिपापन का मिश्रण वास्तविक कृमि की बूँद में देखी जाने वाली गति को पुन: उत्पन्न करने में सक्षम था। शोधकर्ताओं ने अपने आभासी कृमि की दुनिया में एक तापमान ढाल बनाया ताकि मॉडल कीड़ा-बूँद के बाड़े का एक पक्ष दूसरे की तुलना में ठंडा हो। उन्होंने पहले एक एकल कृमि का अनुकरण किया और पाया कि विभिन्न तापमानों में कृमि के स्वचालित आंदोलनों ने कीड़ा को ठंडा पक्ष “खोज” दिया: ठंडे पानी में, कीड़े सीधे बाहर निकल गए और आगे की ओर रेंगते हुए, एक प्रकार का फीडबैक लूप बना दिया जैसे कि बाड़े जितना ठंडा था, उतना ही कीड़ा अपने आंदोलन को सीधे आगे बढ़ा सकता था।
शोधकर्ताओं ने तब एक कीड़ा बूँद का अनुकरण किया। उन्होंने पाया कि बूँदें भी ठंडे पानी में चली जाती हैं। लेकिन ऐसा करने के लिए, उन्हें अपनी मंडली को तोड़े बिना आगे बढ़ने के लिए पर्याप्त रूप से हिलना-डुलना पड़ा।
गुयेन ने कहा, “केवल सक्रिय बलों और कीड़े के बीच आकर्षण के बीच एक बहुत ही अच्छे संतुलन के लिए हम कृमि बूँद को गर्म से ठंड में सामूहिक रूप से देखने में सक्षम थे,” गुयेन ने कहा।
अगला कदम मॉडल को 3D बनाना है, गुयेन ने कहा, और फिर कृमियों की अजीब हरकतों के आधार पर रोबोट विकसित करना शुरू करना है। रोबोटिक्स क्षेत्र में झुंड रोबोटों में बहुत रुचि है, जो साधारण व्यक्तिगत रोबोट हैं जो एक दूसरे के साथ बातचीत करके अधिक जटिल कार्यों को पूरा कर सकते हैं जो वे स्वयं कर सकते हैं। प्रकृति से प्रेरित सॉफ्ट रोबोट में भी काफी दिलचस्पी है। गुयेन ने कहा कि उनके लचीलेपन और लचीलेपन के लिए धन्यवाद, सॉफ्ट रोबोटिक्स बायोमेडिसिन के लिए प्रौद्योगिकी का वादा कर रहे हैं। उसने कहा कि कृमि बूँद झुंड रोबोटिक्स और सॉफ्ट रोबोटिक्स दोनों को जोड़ती है।
“बहुत सारे मौजूदा झुंड रोबोटिक सिस्टम में कठोर तत्व होते हैं, ” उसने कहा, “और इस प्रकार नरम झुंड रोबोटिक्स अनुसंधान का एक खुला क्षेत्र है।”
निष्कर्ष 30 सितंबर को जर्नल में प्रकाशित हुए भौतिकी में फ्रंटियर्स.
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।
