Роботы научатся идеальности у рыб

Биомеханика перемещений морских рыб привлекла внимание ученых, которые намерены использовать придуманные природой принципы движения в новых инженерных разработках. Это поможет создавать новые системы протезирования и научат роботов будущего двигаться плавно и эффективно.

Сотрудники кафедры биологии американского Университета Мэриленда разработали уникальную в своем роде виртуальную модель движения стайных рыб. В этом исследовании впервые были объединены данные как о работе мышц, отвечающих за плавание, так и о воздействии водной среды на тело рыбы. "Ключом является именно суммирование этих факторов, - объясняет Эрик Тайтл, ведущий автор работы. - При движении рыбы задействуется ее мускулатура, но одновременно корпусу противодействует сопротивление жидкости. Ни в одном более раннем исследовании биомеханики различных видов морских обитателей не учитывались сразу все факторы".

Подобные исследования закладывают основы бионического дизайна, одного из самых перспективных направлений в робототехнике. Так, благодаря специалистам в области биологии стало известно, что механика движений хвоста рыбы по энергоэффективности превосходит большинство известных инженерам средств тяги. Большое внимание уделяется также работам по изучению движений птиц и насекомых. Но рыбы пока превосходят всех собратьев по фауне.

И все же, не исключая возможности применения своих достижений в кибернетике для разработки роботов, в первую очередь ученые планируют использовать полученные в этой работе данные при создании протезов. Комментирует руководитель проекта профессор биологии Авис Коэн: "Сейчас мы приблизились к пониманию общих принципов биодинамики в водной среде. Применяя их, инженеры разработают инновационные модели протезов. Представьте себе протез ноги, который смоделирован таким образом, что человек быстрее учится восстанавливать контроль над искусственной конечностью. Не исключаю, что он будет выглядеть немного иначе, нежели современные протезы".

Именно в этом и заключен основной смысл - дать научное обоснование разработкам в области биодизайна. Ученые полагают, что в процессе создания тех или иных видов рыб, природа "нащупала" идеальную эргономику. Так, основным объектом исследования группы профессора Коэна была морская минога - змееобразное мягкотелое создание. Как показывает виртуальная модель биологов из Мэриленда, даже у столь древнего с точки зрения появления видов (а предки современных миног жили на Земле более 350 млн лет назад, то есть задолго до появления динозавров) биомеханика движений в воде близка к идеальной. За счет специфической работы мускулатуры миноги расходуют энергию очень эффективно. "К эталонной эргономике движения рыб в ближайшем будущем будут стремиться все робототехники", - заключает профессор Авис Коэн.