วิศวกรที่มีความสามารถและทุ่มเทใช้เวลานับไม่ถ้วนในการออกแบบระบบรางของญี่ปุ่นให้เป็นหนึ่งในระบบที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในโลก อาจจะถามแค่ราเมือกก็ได้
นักวิจัยจากญี่ปุ่นและอังกฤษรายงานเมื่อนำเสนอด้วยเกล็ดข้าวโอ๊ตที่จัดเรียงตามรูปแบบของเมืองญี่ปุ่นรอบๆ โตเกียว ราเมือกเซลล์เดียวไร้สมองสร้างเครือข่ายท่อส่งสารอาหารที่คล้ายคลึงกับเค้าโครงของระบบรถไฟของญี่ปุ่นอย่างมาก ในสาขาวิทยาศาสตร์ แบบจำลองใหม่ที่อิงตามกฎง่ายๆ ของพฤติกรรมของราเมือกอาจนำไปสู่การออกแบบเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและปรับเปลี่ยนได้ ทีมงานเชื่อว่า
MODEL GROWTH กว่า 26 ชั่วโมง เซลล์ของเชื้อรา
Physarum polycephalum (หยดสีเหลือง) เซลล์เดียวได้เชื่อมต่อชุดเกล็ดข้าวโอ๊ต (จุดสีขาว) เพื่อเลียนแบบศูนย์กลางประชากรรอบโตเกียวในเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพซึ่งสะท้อนเครือข่ายรถไฟของเมืองในญี่ปุ่น ความกว้างของแต่ละแผงคือ 17 ซม.
วิทยาศาสตร์/AAAS
แยกจากกันตั้งแต่เกิด? เครือข่ายสุดยอดของราเมือก (ซ้าย) เชื่อมต่อเกล็ดข้าวโอ๊ตในรูปแบบ (ขวาบน) ที่ชวนให้นึกถึงเครือข่ายรถไฟจริงในโตเกียว (ขวา, ล่างสุด)
วิทยาศาสตร์/AAAS
ทุกๆ วัน เครือข่ายรถไฟรอบโตเกียวต้องตอบสนองความต้องการของระบบขนส่งมวลชน ซึ่งขนส่งผู้คนนับล้านระหว่างจุดที่ห่างไกลได้อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ มาร์ค ฟริกเกอร์ ผู้ร่วมวิจัยจากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดกล่าว “ในทางตรงกันข้าม ราเมือกไม่มีสมองส่วนกลางหรือรู้จริง ๆ ถึงปัญหาโดยรวมที่กำลังพยายามแก้ไข แต่สามารถสร้างโครงสร้างที่มีคุณสมบัติคล้ายกับเครือข่ายรถไฟจริง ๆ ได้”
ราเมือกสีเหลืองPhysarum polycephalumเติบโตเป็นเซลล์เดียวที่ใหญ่พอที่จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เมื่อพบแหล่งอาหารจำนวนมากที่แยกจากกันในอวกาศ เซลล์ราเมือกจะล้อมรอบอาหารและสร้างอุโมงค์เพื่อกระจายสารอาหาร ในการทดลองนี้ นักวิจัยที่นำโดย Toshiyuki Nakagaki แห่งมหาวิทยาลัยฮอกไกโดในซัปโปโร ประเทศญี่ปุ่น ได้วางเกล็ดข้าวโอ๊ต (ราสไลม์อันโอชะ)
ในรูปแบบที่เลียนแบบวิธีที่เมืองต่างๆ กระจายอยู่รอบๆ โตเกียว จากนั้นวางราสไลม์ให้หลวม
ในขั้นต้น ราเมือกจะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วเกล็ดข้าวโอ๊ต สำรวจพื้นที่ใหม่ของมัน แต่ภายในไม่กี่ชั่วโมง ราเมือกก็เริ่มปรับแต่งรูปแบบของมัน เสริมความแข็งแกร่งให้กับอุโมงค์ระหว่างเกล็ดข้าวโอ๊ต ในขณะที่การเชื่อมโยงอื่นๆ ค่อยๆ หายไป หลังจากนั้นประมาณหนึ่งวัน ราเมือกได้สร้างเครือข่ายท่อส่งสารอาหารที่เชื่อมต่อถึงกัน การออกแบบดูเกือบจะเหมือนกับระบบรางรอบๆ โตเกียว โดยมีอุโมงค์ที่แข็งแรงและยืดหยุ่นจำนวนมากซึ่งเชื่อมกับข้าวโอ๊ตที่อยู่ตรงกลาง “มีการทับซ้อนกันในระดับที่น่าทึ่งระหว่างทั้งสองระบบ” Fricker กล่าว
จากนั้นนักวิจัยได้ยืมคุณสมบัติง่ายๆ จากพฤติกรรมของราเมือกเพื่อสร้างคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีววิทยาของการสร้างเครือข่าย เช่นเดียวกับแม่พิมพ์สไลม์ โมเดลแรกสร้างเครือข่ายตาข่ายละเอียดที่ไปได้ทุกที่ จากนั้นจึงปรับแต่งเครือข่ายอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ท่อที่บรรทุกสินค้าส่วนใหญ่เติบโตอย่างแข็งแกร่งและท่อที่ซ้ำซ้อนจะถูกตัดแต่ง
Wolfgang Marwan นักชีวเคมีแห่งมหาวิทยาลัย Otto von Guericke ในเมือง Magdeburg ประเทศเยอรมนี แสดงความคิดเห็นว่าพฤติกรรมของพลาสโมเดียม “ยากที่จะจับได้ด้วยคำพูด” “คุณเห็นว่าพวกเขาเพิ่มประสิทธิภาพตัวเองด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง แต่คุณอธิบายได้อย่างไร” งานวิจัยชิ้นใหม่ “นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายสำหรับปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่ซับซ้อน” Marwan เขียนในบทความในScience ฉบับเดียวกัน
Fricker ชี้ให้เห็นว่าระบบที่อ่อนได้ดังกล่าวอาจมีประโยชน์สำหรับการสร้างเครือข่ายที่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เช่น ระบบไร้สายระยะใกล้ของเซ็นเซอร์ที่จะแจ้งเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับไฟไหม้หรือน้ำท่วม เนื่องจากเซ็นเซอร์เหล่านี้ถูกทำลายเมื่อเกิดภัยพิบัติ เครือข่ายจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนเส้นทางข้อมูลใหม่อย่างมีประสิทธิภาพอย่างรวดเร็ว Fricker กล่าวว่าเครือข่ายที่กระจายอำนาจและปรับเปลี่ยนได้จะมีความสำคัญต่อทหารในสนามรบหรือฝูงหุ่นยนต์ที่สำรวจสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย
โมเดลใหม่นี้อาจช่วยนักวิจัยตอบคำถามทางชีววิทยา เช่น หลอดเลือดเติบโตเพื่อรองรับเนื้องอกได้อย่างไร Fricker กล่าว เครือข่ายหลอดเลือดของเนื้องอกเริ่มต้นจากการพันกันที่หนาแน่นและไม่มีโครงสร้าง จากนั้นจึงปรับแต่งการเชื่อมต่อให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
