من وحي أعماق البحر.. الصين تطور أسراباً بحرية ذاتية ذكية

من الحركات الجماعية في الطبيعة، استلهمت الصين تصميم مركبات بحرية ذكية مستوحاة من أسماك “المانتا راي” المعروفة بأجسامها الانسيابية وزعانفها العريضة التي تمنحها قدرة فائقة على الانزلاق بسلاسة تحت الماء، في خطوة واعدة نحو ثورة تكنولوجية في عالم المركبات تحت الماء.

وتتميز أسماك مانتا العملاقة أيضاً بنسب أبعادها العالية، مما يسمح برفع أكبر مع أقل قدر من السحب، مما يجعلها نموذجاً رائعاً لأنظمة الدفع المصممة للعمل تحت الماء، وفق “إنتريستينغ إنجينيرينغ”.

واستلهم علماء من جامعة نورث وسترن بوليتكنيك ومعهد نينغبو التابع لها في الصين من أسماك مانتا، لتحسين أداء المركبات تحت الماء، مستكشفين كيف تؤثر تشكيلات مجموعاتها المختلفة على كفاءة السباحة، وهي معرفة يعتقدون أنها ستُثري الجيل القادم من الروبوتات المائية المنسقة.

وقال الباحث بينغتشنغ غاو: “مع ازدياد تعقيد مهام التشغيل تحت الماء، والتي غالباً ما تتطلب مركبات متعددة تحت الماء للقيام بعمليات جماعية، من الضروري الاستلهام من السباحة الجماعية للكائنات الحية لتوجيه تشكيلات المركبات تحت الماء، ويعد كل من أشكال أسماك مانتا وأدائها الدفعي ذا قيمة كبيرة في مجال المحاكاة الحيوية”.

كشف أسرار الديناميكا المائية
وباستخدام صور لمجموعات أسماك مانتا حقيقية، صمم الباحثون محاكاة لثلاثة أسماك مانتا في التشكيلات التالية: تشكيلات مزدوجة خطية، واحدة بشعاع واحد يسبق اثنين في مثلث على شكل حرف V، ومثلث مقلوب بشعاع واحد خلف الاثنين.

ووجدوا أن تشكيلات الترادف كانت مميزة بشكل ملحوظ، ولكن فقط لسمكة مانتا في الوضع الأوسط. تلقت هذه السبّاحة دفعة من التدفق الناتج عن الشعاع الأمامي، مما عزز قدرتها على المناورة بشكل كبير.

ومن ناحية أخرى، بدا أن الترتيبين يحدّان من الكفاءة مقارنة بقياس سباحة فردية.

وقال غاو: “التشكيل الثنائي والشكل المثلث هما التشكيلان اللذان تستخدمهما أسماك مانتا غالباً أثناء السباحة الجماعية، وتدعم هذه المعلومات البيولوجية أيضاً فكرة إمكانية استخدام مجموعة صغيرة من ثلاثة أفراد كوحدة أساسية للسباحة الجماعية الأكثر تعقيداً، ومن المثير للاهتمام، أنه على الرغم من أن التشكيلات القائمة على المثلثات أظهرت نتائج أقل إيجابية من منظور هيدروديناميكي، إلا أنها لا تزال شائعة في سلوك أسماك مانتا الطبيعي، وهذا يشير إلى أن عوامل أخرى غير حيوية، مثل الإشارات الاجتماعية أو الملاحية، قد تؤثر على تفضيلها لهذه الترتيبات”.

ويؤكد غاو وفريقه أن تركيزهم على ثلاث مجموعات من أسماك مانتا تشكل نموذجاً أساسياً يمكن توسيعه لفهم مجموعات أكبر.

وبما أن أسماك مانتا معروفة بتنقلها في تشكيلات تتراوح بين أزواج وتجمعات ضخمة مكونة من آلاف الأسماك، فإن دراسة آلية عمل الوحدة الأساسية، المكونة من ثلاث مجموعات، تمكّن من محاكاة وتحسين سلوك السباحة المستقل للوحدات الأكثر تعقيداً.

واختتم غاو قائلاً: “ينبغي أن تركز الأبحاث المستقبلية على أداء السباحة الجماعية في ظل اقتران عوامل متعددة، مثل التشكيلات، والتباعد، واختلافات الحركة، بالإضافة إلى النظر في دمج خوارزميات التعلم العميق لتحقيق التحكم النشط في معايير حركة الفرد في المجموعة”.

لتصلك آخر الأخبار تابعنا على قناتنا على تلغرام: النعيم نيوز

لمتابعتنا على فيسبوك يرجى الضغط على الرابط التالي: النعيم نيوز

كما يمكنك الاشتراك على قناتنا على منصة يوتيوب لمتابعة برامجنا على: قناة النعيم الفضائية

كما يمكنك أيضا الاشتراك بقناتنا على الانستغرام: النعيم نيوز