خبر

  • تک بورد - سنجاب ها حرکات پارکور قاتل را هنگام پرش از شاخه ای به آن شاخه نشان می دهند

    سنجاب ها حرکات پارکور قاتل را هنگام پرش از شاخه ای به آن شاخه نشان می دهند
    17 روز و 22 ساعت قبل

    هل دادن سطح عمودی به سنجاب ها کمک کرد تا سرعت خود را برای فرود بهتر تنظیم کنند.
    محوطه دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی ، دارای سه جمعیت شناخته شده از سنجاب روباه است که روزهای خود را در میان شاخه های درختان چرخ می زنند و برای امرار معاش غذا می گیرند. آنها همچنین به لطف مجموعه ای از آزمایشات محققان UC-Berkeley با هدف ارزیابی نحوه تشخیص سنجاب ها مبنی بر اینکه آیا از یک شاخه درخت به شاخه دیگر می پرند ی

    ویدئویی با سرعت بالا از سنجاب هایی که در جستجوی بادام زمینی جهش های شگفت انگیزی را انجام می دهند ، راه حل های ابتکاری حیوانات را برای رسیدن به هدف خود ثبت می کند. ویدئو از روکسان مکاسجیان و جرمی اسنودن ، دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی تهیه شده است. ویدئویی با سرعت بالا از سنجاب هایی که در جستجوی بادام زمینی جهش های شگفت انگیزی را انجام می دهند ، راه حل های ابتکاری حیوانات را برای رسیدن به هدف خود ثبت می کند. ویدئو از روکسان مکاسجیان و جرمی اسنودن ، دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی تهیه شده است.

    در این فرایند ، تیم چندین سنجاب را گرفتار کردند که برای انجام مانورهای پیچیده به حرکتهای نوآورانه ، یادآور پارکور می پردازند و بدن خود را جهت حرکت مجدد به سطح عمودی جهت اطمینان از فرود صاف و ایمن ، تغییر می دهند. این تیم یافته های خود را در مقاله جدیدی که در مجله Science منتشر شده است توضیح داد. ناتانیل هانت ، یکی از دانش آموزان سابق کارشناسی ارشد دانشگاه برکلی که اکنون در حال مطالعه بیومکانیک در دانشگاه نبراسکا است ، می گوید: "من به عنوان یک ارگانیسم نمونه برای درک محدودیت های بیولوژیکی تعادل و چابکی ، می گویم که سنجاب ها بی نظیر هستند." ، اوماها "اگر بخواهیم بفهمیم سنجاب ها چگونه این کار را انجام می دهند ، ممکن است اصول کلی حرکت با عملکرد بالا را در سایبان و دیگر زمین های پیچیده که در حرکات سایر حیوانات و روبات ها کاربرد دارد ، کشف کنیم."

    دانشگاه برکلی تیم تصور می کرد که کلید ممکن است یادگیری آزمایش و خطا باشد و یک دوره موانع در فضای باز در یک منطقه جنگلی کوچک واقع در ضلع غربی پردیس (منطقه طبیعی نخلستان اوکالیپتوس/گرینل) ایجاد کرد. نویسندگان در مطالب تکمیلی خود می نویسند: "سنجاب های این جمعیت روزانه به طور قابل اطمینان در منطقه مورد مطالعه یافت می شوند." آنها از سرنگ برای علامت گذاری سنجاب های جداگانه با رنگ خز سیاه در الگوهای مختلف برای ردیابی آنها استفاده کردند.

    دستگاه آزمایش شامل یک سطح شیب دار بود که منجر به راه اندازی سکوهایی با انعطاف پذیری و استحکام مختلف می شد - اساساً میله هایی که شاخه ها را شبیه سازی می کردند. ، به صورت مغناطیسی به یک دیوار فولادی عمودی متصل شده است - و یک فرود فرود روبرو (یک رولپلاک پیچیده در نوار ورزشی) ، با فاصله های مختلف بین آنها. همچنین یک فنجان بر روی پرنده فرود وجود داشت که یک بادام زمینی را در خود نگه داشت تا به سنجاب ها انگیزه دهد تا بین سکوی پرتاب کننده و پرنده فرود پرش کنند.

    تبلیغات

    قبل از یک دوره آموزشی که در آن قطعات کوچکی از بادام زمینی را روی سطح شیب دار قرار داده و به سکوی پرش می رسند تا سنجاب های گرسنه را به خود جلب کند ، با نصف بادام زمینی در یک فنجان در انتهای پرتو به عنوان پاداش. هنگامی که سنجاب ها راحت بادام زمینی را از جام برداشتند ، تیم به تدریج فاصله بین انتهای تیر و سکوی فرود را افزایش داد. اکثر سنجاب ها این کار را در عرض 30 دقیقه انجام دادند.

    اولین آزمایش بر تصمیم گیری متمرکز بود. این تیم از سه "شاخه" با انعطاف پذیری متفاوت متصل به سکوی پرش استفاده کرد: یک میله توس ، یک لوله پلاستیکی و یک لوله پلاستیکی که میله ای از برنج را می پوشاند ، همه در نوار ورزشی پیچیده شده بودند تا سنجاب ها کشش ثابتی داشته باشند. تغییر انعطاف پذیری پره ها برای آزمایش بسیار مهم بود ، زیرا سنجاب های شرکت کننده را مجبور کرد تا یک معامله قابل اجرا بین ثبات و فاصله جهشی را بیابند.

    محققان دانشگاه برکلی کار را برای سنجاب ها کمی سخت تر کردند. در آزمایش دوم ، دامنه انعطاف پذیری یا سفتی شاخه ها و حداقل فاصله شکاف افزایش یافت. آنها از یک تیر محکم به عنوان کنترل استفاده کردند.

    سنجاب ها فهمیدند که چگونه بیومکانیک پرش های خود را به سرعت تغییر دهند. هنگام پرش از شاخه های تقلبی انعطاف پذیر ، آنها کمی محتاط تر بودند و چندین بار برای تسلط بر آنها تلاش کردند. هانت می گوید: "این انعطاف پذیری رفتاری که با مکانیک و هندسه ساختارهای جهشی و فرود سازگار است ، برای پرش دقیق از یک شکاف برای فرود روی یک هدف کوچک مهم است."

    هانت و همکاران. چندین مانور فرود متمایز را مشاهده کرد که سنجاب ها از آنها برای جبران جهش های بسیار سریع یا بسیار کند استفاده می کردند. به عنوان مثال ، آنها در صورت پرش از سکوی فرود هنگام پرش به جلو می چرخند و اگر پرش آنها کمی کوتاه شود ، شاخه را با پاهای جلویی خود می گیرند و زیر آن می چرخند و خود را برای گرفتن بادام زمینی بالا می آورند. و گاهی اوقات سنجاب ها جهش ها را درست انجام می دادند تا به فرود مستقیم برسند.

    تبلیغات

    در نهایت ، تیم دریافتند که انعطاف پذیری یا سفتی سکوی فرود مهمترین عامل در تصمیم گیری سنجاب ها است. برای پرش ، بسیار بیشتر از فاصله فاصله. و هیچ یک از سنجاب ها هرگز سقوط نکردند ، شاید به این دلیل که چنگال های تندی دارند.

    هانت گفت: "آنها همیشه بهترین عملکرد خود را نخواهند داشت - فقط باید به اندازه کافی خوب باشند." "آنها دارای افزونگی هستند. بنابراین ، اگر آنها از دست بدهند ، مرکز جرم خود را دقیقاً بر روی پهلوی فرود نمی زنند ، آنها می توانند به آن چنگ بزنند. آنها از زیر تاب می خورند ، از بالا می چرخند." بالا. آنها فقط نمی افتند. این ترکیب رفتارهای برنامه ریزی تطبیقی ​​، کنترل یادگیری و مانورهای تثبیت کننده واکنشی به آنها کمک می کند تا بدون افتادن سریع در شاخه ها حرکت کنند. "

    محققان شگفت زده شدند که سنجاب ها گاهی اوقات برای بستن فاصله و بدست آوردن آن بادام زمینی خوشمزه ، به حرکتهای ابتکاری و شبیه به پارکور روی آوردند و بدن خود را در جهش مجدد تغییر جهت دادند تا بتوانند از دیوار عمودی خارج شده و در نتیجه سرعت خود را برای فرود راحت تر تنظیم کنند. برای آزمایش اینکه سنجاب ها چگونه به این استراتژی متوسل می شوند ، تیم فاصله فاصله و ارتفاع فرود را افزایش می دهند. در مجموع ، ده سنجاب در مجموع 324 آزمایش پرش پارکور را انجام دادند. تیم دریافتند که سنجاب ها از این مانور برای پرش های متوسط ​​و بلند تقریباً مداوم استفاده می کردند ، اما هرگز برای پرش های کوتاه تر. ارتفاع سکوی فرود عامل مهمی در این تصمیمات نبود.

    "همانطور که حرکت در دنیای واقعی نیاز به انعطاف پذیری و خلاقیت دارد ، محققانی که حرکت طبیعی را مطالعه می کنند باید به اندازه افراد حیوانات خود مبتکر باشند." کارن آدولف (دانشگاه نیویورک) و جسی یانگ (دانشگاه پزشکی شمال شرقی اوهایو) در دیدگاه همراه نوشتند. "ترفند این است که حرکت را با همه پیچیدگی های خود حفظ کرده و کنترل تجربی کافی و وفاداری اندازه گیری را حفظ کنید. مطالعه هانت و همکاران نمونه زیبایی است. نتایج غیر منتظره آنها آنچه را که هر صاحب خانه می داند روشن می کند: سنجاب ها هنگام حرکت در محیط های پیچیده آکروبات های باهوشی هستند. "

    تیم UC-Berkeley به مطالعه پیچیدگی های بیومکانیک سنجاب و چگونگی ارتباط آن با شناخت می پردازد به امید روزی که یک ربات با قابلیت های جهشی مشابه بسازد. رابرت فول ، یکی از نویسندگان مقاله ، می گوید: "من این را مرز بعدی می دانم: تصمیمات حرکت چگونه توسط بدن ما شکل می گیرد؟" این امر بسیار چالش برانگیز است ، زیرا شما همچنین باید محیط خود را ارزیابی کنید. این یک س fundamentalال مهم زیست شناسی اساسی است. خوشبختانه ، اکنون می توانیم نحوه کنترل و توضیح نوآوری را با ایجاد مدل های فیزیکی ، مانند چابک ترین روبات های هوشمند ساخته شده تا کنون درک کنیم. "

    مقاله اصلی: DOI: Science ، 2021. 10.1126/science.abe5753 ( درباره DOI ها).





خبرهای دیگر از علوم پایه