Математики знайшли закон побудови термітників
(На фото - гнізда африканських термітів Apicotermes lamani - споруди з глини, що нагадують за формою керамічні вироби), повідомляє РИА новости.
Американські і французькі вчені розробили математичну модель, що пояснює складну архітектуру жител термітів і способи їх побудови. Результати дослідження опубліковані в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Термітники - одні з найскладніших архітектурних споруд, побудованих групою тварин без будь-якого плану і виникають в результаті самоорганізованих будівельних дій тисяч крихітних сліпих істот.
Дослідники з Гарвардського університету під керівництвом Олександра Хейден (Alexander Heyde) разом з колегами з Тулузького університету Поля Сабатьє розкопали дві підземні колонії африканських термітів Apicotermes lamani, вивчили внутрішню будову методом комп'ютерної томографії та візуалізували їх структуру. Також автори кількісно оцінили архітектурні пропорції і параметри елементів будівель.
Виявилося, що термітники мають певні повторювані архітектурні "рішення", що забезпечують ефективний доступ, вентиляцію та охолодження гнізд комах.
Тривимірні комп'ютерні реконструкції демонструють гарні гвинтові сходи і витончену гармонію архітектури гнізд, в яких рівномірно розташовані поверхи, що обмежують камери, з'єднані лінійними і спіральними пандусами.
Автори з'ясували, що в основі будівель лежить чітка біотектоніческая схема, яку можна описати математичними рівняннями просторово-часової еволюції, що зв'язують фізичні властивості навколишнього середовища з колективним поведінкою комах-будівельників, що використовують чіткі будівельні правила.
Крім того, важливу роль в самоорганізації процесу будівництва, на думку дослідників, грають виділяються термітами феромони, які служать індикаторами попередньої активності і дають сигнали для подальших дій.
На основі польових спостережень автори розробили математичну модель будівництва термітника, головними параметрами якої виступають: зміна кількості робочих термітів, щільність будівельного матеріалу і концентрація феромонів.
Результати моделювання показали, що в процесі будівництва житла терміти спонтанно відтворюють постійний вертикальний крок поверхів і горизонтальний крок пандусів.
Автори вважають, що самоорганізована архітектура виникає як результат зворотного зв'язку між індивідуальним поведінкою термітів і структурою гнізда в період будівництва. Подібні багатомасштабного процеси, що зв'язують фізику і соціальну поведінку, на думку вчених, можна використовувати в таких областях, як групова робототехніка - новий підхід до координації дій систем роботів, що імітують колективну поведінку.