Μια ομάδα φυσικών και μαθηματικών από το Κέντρο μαλακής και ζωντανής ύλης του Ινστιτούτου Βασικών Επιστημών στη Νότια Κορέα, σε συνεργασία με έναν συνάδελφό του από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης, ανέπτυξαν έναν αλγόριθμο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του σχήματος ενός αντικειμένου, ώστε να θα κυλήσει κάτω από μια ράμπα προς την επιθυμητή κατεύθυνση. .
Στη μελέτη τους που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, η ομάδα συζητά πώς κατασκεύασαν τον αλγόριθμό τους και τις πιθανές εφαρμογές του. Στο ίδιο περιοδικό, ο Henry Segerman του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια και η Elisabetta Matsumoto από το State University της Οκλαχόμα δημοσίευσαν ένα άρθρο News & Views που συνοψίζει το έργο της ομάδας σε αυτή τη νέα προσπάθεια.
Η ομάδα που διεξήγαγε αυτή τη νέα μελέτη ξεκίνησε με ένα συναρπαστικό αίνιγμα που απαιτούσε να φανταστεί κανείς μια σφαίρα που κυλούσε στην κατηφόρα. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η σφαίρα είναι κατασκευασμένη από πηλό, μπορεί να λυγίσει (παραμορφωθεί) καθώς κυλά για να ακολουθήσει μια προκαθορισμένη διαδρομή.
Οι νέες ανωμαλίες σχήματος της σφαίρας την αναγκάζουν να ακολουθήσει την ίδια διαδρομή όταν κυλήσει ξανά στη ράμπα. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι, λόγω ενός σχεδόν άπειρου αριθμού νοητών παραμορφώσεων, η σφαίρα μπορούσε να πάει σχεδόν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.
Αφού έφτασαν σε αυτό το γεγονός, άρχισαν να ερευνούν αν οι παραμορφώσεις που αναπτύσσονται σε μια τέτοια σφαίρα θα μπορούσαν να συνδεθούν μαθηματικά με την πορεία της. Και αν συμβαίνει αυτό, θα μπορούσαν τέτοια μαθηματικά να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη ενός αλγόριθμου που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την τρισδιάστατη εκτύπωση μιας σφαίρας με παραμορφώσεις που θα την έκαναν να ακολουθήσει μια συγκεκριμένη διαδρομή;
Αποδεικνύεται ότι η απάντηση και στις δύο ερωτήσεις είναι ναι. Χρησιμοποιώντας μαθηματικές και φυσικές αρχές, η ομάδα ανέπτυξε τύπους για τον προσδιορισμό των παραμορφώσεων που θα προκαλούσαν ένα δεδομένο αντικείμενο να ακολουθήσει μια επιθυμητή διαδρομή σε ένα κεκλιμένο επίπεδο. Στη συνέχεια ανέπτυξαν ένα πρόγραμμα υπολογιστή που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την τρισδιάστατη εκτύπωση ενός τέτοιου αντικειμένου στον πραγματικό κόσμο.
Η ομάδα ονόμασε αυτά τα αντικείμενα τροχιακά. Το καθένα ζυγιζόταν από ένα συμπαγές μεταλλικό ρουλεμάν μέσα. Ανακάλυψαν επίσης ότι μπορούσαν να παράγουν τροχιές που κόβουν μια δεδομένη διαδρομή δύο φορές. Έδωσαν τον όρο «τροχίες δύο περιόδων» σε αυτές τις τροχιές.
Η ερευνητική ομάδα λέει ότι οι τύποι και ο αλγόριθμος που ανέπτυξαν θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε εφαρμογές στη ρομποτική, στην έρευνα της φυσικής που περιλαμβάνει τη γωνιακή ροπή ενός ηλεκτρονίου ή στην κβαντική έρευνα που περιλαμβάνει την ανάπτυξη ενός κβαντικού bit.
Πηγή: phys.org/news/2023-08-algorithm-ramps-desired-path.html
📩 13/08/2023 18:30