Вчені дослідили рухи восьминогів: це може вплинути на підхід до створення роботів

Восьминоги відомі тим, що можуть прослизати крізь дуже вузькі отвори. Вчені з’ясували, що для цього вони використовують дві різні послідовності рухів, обираючи їх залежно від розміру проходу. Як повідомляє NBC News, це відкриття може допомогти у створенні роботів, здатних проникати у важкодоступні місця.

На відміну від людей і тварин із жорстким скелетом, восьминоги мають надзвичайно гнучке тіло. Його основу становить те, що вчені називають м'язовим гідростатом, – система м'язів, яка забезпечує одночасно підтримку тіла та рух без кісток.

Вісім спритних щупалець восьминога можуть згинатися й видовжуватися, а центральна частина тіла – мантія – змінювати форму. До таких деформацій пристосована й кровоносна система тварини: великі кровоносні судини мають власні м'язові насосні механізми, які допомагають підтримувати рух крові навіть тоді, коли певна частина тіла стискається.

"У природі восьминоги здатні проходити крізь отвори, менші за їхнє тіло. Ця здатність називається поведінкою протискування. Ми досліджували, чи існує загальна закономірність у тому, як ці тварини це роблять, яку в майбутньому можна було б застосувати в робототехніці", – розповів Венсі Сінь, дослідник лабораторії м'якої робототехніки Національного університету Сінгапуру та один з авторів дослідження, опублікованого в журналі Journal of Experimental Biology.

Для експерименту дослідники зняли на відео трьох молодих звичайних восьминогів, які протискалися крізь отвір із регульованою шириною. Вони виявили дві основні стратегії: триетапну, яку тварини використовували, коли отвір був ширшим за відстань між їхніми очима, та чотириетапну – коли він був вужчим.

"Спочатку ми очікували, що тварини використовуватимуть одну й ту саму стратегію. Ми були здивовані, коли виявили, що вона змінюється", – зазначив Сінь.

Під час триетапного маневру восьминіг спочатку обмацує отвір одним щупальцем, потім просуває крізь нього ще кілька щупалець. Після цього він упирається ними в перегородку та використовує їх, щоб протягнути крізь отвір решту щупалець, голову й мантію.

Якщо отвір вужчий, тварина додає ще один етап: спочатку протягує крізь нього решту щупалець, а потім окремо просуває голову й мантію.

Поки що вчені не знають, що саме визначає найменший розмір отвору, крізь який може протиснутися восьминіг. Раніше вважалося, що обмежувальним чинником є його дзьоб, який виконує функцію щелеп і є єдиною жорсткою частиною тіла. Однак, за словами Сіня, результати експериментів свідчать, що вирішальне значення може мати розмір щупалець біля тіла.

Здатність проникати у вузькі отвори допомагає восьминогам рятуватися від небезпеки та діставатися здобичі, до якої інші морські тварини не можуть легко потрапити.

"Ідея полягає в тому, що восьминоги використовують дотик на щупальцях, щоб дослідити отвір", – пояснив Майкл Куба, біолог Неаполітанського університету імені Фрідріха II та співавтор дослідження.

Водночас різні види восьминогів можуть використовувати різні способи подолання вузьких проходів. За словами Куби, звичайний восьминіг – хижак широкого профілю, який живе в прибережних водах, особливо поблизу скелястих берегів, де є багато отворів, крізь які можна протиснутися. Натомість види, що мешкають на піщаному морському дні або мають зовсім іншу форму тіла й довжину щупалець, можуть використовувати інші стратегії.

Як дослідження може вплинути на розвиток роботів

Дослідники сподіваються, що розуміння того, як восьминоги долають такі перешкоди, допоможе інженерам створювати універсальніших роботів для роботи в обмеженому просторі.

За словами Сіня, пошуково-рятувальні роботи, призначені для пересування крізь завали, часто мають видовжену й тонку форму, оскільки їм потрібен невеликий поперечний переріз, щоб проходити крізь вузькі щілини. Натомість робот, створений за зразком восьминога, потенційно міг би нести більше обладнання. Його гнучкі щупальця можна було б оснащувати різними датчиками, інструментами або засобами зв'язку.

Однак створення такого робота становить інженерну проблему. Його щупальця мають бути достатньо м'якими, щоб протискатися крізь вузькі отвори, але водночас достатньо міцними й рухливими, щоб згинатися, скручуватися та розтягуватися, протягуючи решту тіла. Як пояснив Сінь, звичайні приводи, необхідні для керування такими складними рухами, зазвичай додають конструкції жорсткі компоненти, через що робот стає менш гнучким.

Для Куби це дослідження також показує, скільки ще невідомого залишається в житті самих восьминогів.

"Людей приваблюють восьминоги як м'який інтелект океану. Але ми дуже мало знаємо про те, як восьминіг живе своїм повсякденним життям", – зазначив біолог.

Більше цікавого зі світу науки

Раніше повідомлялося, що вчені знайшли найшвидшого павука у світі. Ним виявився австралійський вид Heteropoda jugulans, який пересувається на всіх восьми лапах зі швидкістю понад 3,6 метра за секунду.

Така швидкість зумовлена особливостями його будови. Павук має достатню масу для розвитку м’язової сили, але водночас його черевце досить легке, щоб не сповільнювати рух. Завдяки такому поєднанню він досягає надзвичайної механічної ефективності.

Вас також можуть зацікавити новини:

• Найбільший водоспад планети впливає на клімат Європи, але туристам його не показують
• До Лох-Несса вперше за 500 років повернулися незвичайні мешканці
• У Бразилії відновили ліс на місці ферми та повернули тварин, яких не бачили 100 років