هوش ازدحام ناشی از مکانیسم های فیزیکی

13 ژانویه 2023 (اخبار نانوورک) رفتار ازدحام به ظاهر خود به خود هماهنگ که توسط گروه های بزرگی از حیوانات به نمایش گذاشته می شود یک پدیده جمعی جذاب و چشمگیر است. آزمایش‌هایی که توسط محققان دانشگاه لایپزیگ بر روی میکروشناگرهای مصنوعی کنترل‌شده با لیزر انجام شد، اکنون نشان می‌دهد که هوش ازدحام فرضی گاهی اوقات می‌تواند نتیجه مکانیسم‌های فیزیکی ساده و عمومی باشد. تیمی از فیزیکدانان به سرپرستی پروفسور فرانک سیچوس و پروفسور کلاوس کروی دریافتند که به نظر می رسد دسته ای از ریزشناگران براونی که به طور مصنوعی تولید شده اند، به طور خود به خود تصمیم می گیرند به جای حرکت مستقیم به سمت نقطه هدف خود، به دور آن بچرخند. آنها به تازگی یافته های خود را در مجله منتشر کرده اند طبیعت ارتباطات (“Spontaneous vortex formation by microswimmers with retarded attractions”). این عکس اپتیک لیزری را نشان می‌دهد که در آزمایش برای هماهنگ کردن مدارس میکروشناگرهای مصنوعی براونی استفاده شده است. (تصویر: Xiangzun Wang) "تحقیقات علمی در مورد رفتار گله و گله معمولاً بر اساس مشاهدات میدانی است. در چنین مواردی، معمولاً ثبت وضعیت‌های داخلی حیوانات گله دشوار است.» در نتیجه، تفسیر مشاهدات اغلب بر مفروضات قابل قبولی تکیه می کند که قوانین رفتاری فردی برای گروه های جمعی پیچیده تحت مشاهده ضروری است. بنابراین، محققان دانشگاه لایپزیگ یک سیستم مدل تجربی از ریزشناگران را توسعه دادند که ویژگی‌های هوش ازدحام طبیعی را برمی‌انگیزد و کنترل کاملی بر حالات درونی افراد، استراتژی‌ها و تبدیل درک سیگنال به یک واکنش ناوبری فراهم می‌کند. به لطف یک سیستم گرمایش لیزری پیچیده (تصویر را ببینید)، شناگران کلوئیدی که فقط در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند، می توانند به طور فعال در یک محفظه آب با نوعی "خود رانش گرما" حرکت کنند در حالی که سفر آنها برای همیشه مختل می شود. یک روش تصادفی با حرکت براونی. سیچوس گفت: «علاوه بر حرکت تصادفی براونی که در میکروفیزیک همه جا وجود دارد، مجموعه آزمایشی کنترل کاملی بر پارامترهای فیزیکی و قوانین ناوبری تک تک شناگران کلوئیدی فراهم می کند و امکان مشاهدات طولانی مدت از گروه های با اندازه های متغیر را فراهم می کند. به گفته Cichos، وقتی فقط یک قانون ناوبری بسیار ساده و عمومی به طور یکسان توسط همه شناگران رعایت شود، یک رفتار ازدحام پیچیده به‌طور شگفت‌انگیزی نتیجه می‌شود. به عنوان مثال، اگر شناگران در یک نقطه ثابت هدف قرار دهند، به جای اینکه در همان مکان جمع شوند، نوعی چرخ فلک ایجاد می شود. مشابه ماهواره ها یا الکترون های اتمی، شناگران سپس به دور مرکز جذاب خود در مسیرهای دایره ای با ارتفاع های مختلف می چرخند. تنها قانون رفتاری "هوشمند" مورد نیاز برای این کار این است که خود رانش به ادراک محیطی با تاخیر زمانی مشخص پاسخ می دهد، که معمولاً در پدیده های ازدحام طبیعی از رقص پشه ها تا ترافیک جاده رخ می دهد. به نظر می رسد که چنین اثر "تاخیر" به تنهایی برای تشکیل الگوهای پویا پیچیده مانند چرخ فلک که در بالا توضیح داده شد کافی است. کروی گفت: «از لحاظ فیزیکی، هر شناگر می‌تواند به‌طور خودبه‌خود تقارن شعاعی سیستم را بشکند و وارد حرکت دایره‌ای شود، اگر حاصل ضرب زمان تاخیر و سرعت شنا به اندازه کافی بزرگ باشد. در مقابل، مدار گروه‌های بزرگ‌تر و هماهنگ‌سازی و تثبیت آن‌ها به جزئیات بیشتری مانند برهمکنش‌های فضایی، فورتیک و هیدرودینامیکی بین شناگران منفرد بستگی دارد. از آنجایی که تمام فعل و انفعالات سیگنال-پاسخ در دنیای زنده به شیوه ای با تأخیر زمانی رخ می دهد، این یافته ها همچنین باید درک شکل گیری الگوی پویا در مجموعه های ازدحام طبیعی را بیشتر کند. محققان به عمد قوانین ناوبری بدوی و یکنواخت را برای آزمایش خود انتخاب کردند. این به آنها اجازه داد تا توصیف ریاضی دقیقی از پدیده های مشاهده شده ایجاد کنند. در تجزیه و تحلیل معادلات دیفرانسیل تصادفی تاخیری مورد استفاده برای این منظور، همگام سازی موثر ناشی از تاخیر شناگران با گذشته خود مکانیزم کلیدی برای حرکت دایره ای خود به خودی بود. تا حد زیادی، این نظریه به ما اجازه می دهد تا مشاهدات تجربی را به صورت ریاضی پیش بینی کنیم. در مجموع، ما موفق به ایجاد آزمایشگاهی برای انبوهی از ریزشناگران براونی شده ایم.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62161.php