चित्रित माछाको अनौठो ढाँचा ट्युरिङ समीकरण प्रयोग गरेर मोडल गरिएको छ

धेरै वर्षको लागि नम्र किरण-फिन भएको माछाले वैज्ञानिकहरू र समुद्र प्रेमीहरू दुवैलाई छक्क पार्न छोड्दैन।

तिनीहरूको कोण आकारको बावजुद, तिनीहरू आश्चर्यजनक चपलताका साथ पौडी खेल्छन्, अनुसन्धानकर्ताहरूलाई तिनीहरूले यो कसरी गर्छन् भनेर छक्क पर्छन्। अझ के छ, तिनीहरू धेरै आकर्षक छन्: मोटा ओठहरू र घन आकारको शरीरहरूका साथ, उज्यालो, आँखा आकर्षक ढाँचाहरूमा चित्रित – पोल्का थोप्लाहरू, स्ट्रिपहरू र थप।

बाट अनुसन्धानकर्ताहरू कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय म विशेष गरी अस्ट्रेलियाई अराकाना ओर्नाटाको चित्रित शरीरमा दागहरू, स्ट्रिपहरू र हेक्सागनहरूमा रुचि राख्छु। पछिल्लो शताब्दीको मध्यमा आधुनिक कम्प्युटिङका ​​पिता मानिने एलन ट्युरिङले विकसित गरेको सिद्धान्तको प्रयोग गरेर उनको छालामा रहेका यी सबै ढाँचाहरूलाई गणितीय रूपमा वर्णन गर्न र पुन: उत्पादन गर्न सकिने उनीहरूले पत्ता लगाए।

एक गणितीय मोडेल जसले प्राकृतिक अन्न र अन्य “अपूर्णताहरू” सहित पेन्ट बडीको ढाँचाको सबैभन्दा सानो विवरणहरू पनि सही रूपमा पुन: उत्पादन गर्दछ, पत्रिकामा प्रस्तुत गरिएको छ। समस्या। यसले वैज्ञानिकहरूलाई माछा र अन्य जीवित जीवहरूको छालामा प्रकृतिमा कसरी यस्ता जटिल ढाँचाहरू बनाइन्छ भन्ने कुरा बुझ्नको लागि नजिक ल्याउँछ, लेखकहरूमध्ये एक केमिकल इन्जिनियर अंकुर गुप्ता बताउँछन्।

यस ज्ञानले प्राकृतिक रङहरूको नक्कल गर्ने वा कठोर संरचनाहरूको सट्टा लचिलो सामग्रीहरू प्रयोग गर्ने नरम रोबोटहरूको विकासलाई प्रवर्द्धन गर्ने क्यामोफ्लाज कपडाहरू सिर्जना गर्न मद्दत गर्न सक्छ।

70 वर्ष पहिले विकसित विचार

यस अनुसन्धानले सन् १९५२ मा ट्युरिङले प्रकाशित गरेको सैद्धान्तिक मोडेलको विकास गर्छ। यो दुई प्रक्रियाहरूको अन्तरक्रियामा आधारित छ: प्रसार, जब कणहरूले उपलब्ध सबै ठाउँलाई समान रूपमा भर्ने प्रयास गर्छन्, र तिनीहरूबीचको रासायनिक प्रतिक्रियाहरू।

सामान्यतया, प्रसारले एकरूपता निम्त्याउँछ – उदाहरणका लागि, यदि तपाईंले पानीमा रंग छोड्नुभयो भने, यसले बिस्तारै एक रङको समाधान बनाउँछ। तर ट्युरिङले देखाउनुभयो कि, केहि परिस्थितिहरूमा, प्रसार र रासायनिक प्रतिक्रियाको संयोजन, यसको विपरित, सहज रूपमा क्रमबद्ध संरचनाहरू सिर्जना गर्न सक्छ: स्ट्रिपहरू, दागहरू र अन्य ढाँचाहरू। यी पछि ट्युरिङ मोडेलको रूपमा चिनिन थाले।

यी ढाँचाहरू पछाडिको गणितले कसरी प्रकृतिले चितुवाको दागहरू, मोलस्क शेलहरूमा घुमाउरो र अन्य धेरै जैविक ढाँचाहरू आकर्षित गर्छ भनेर व्याख्या गर्न मद्दत गर्दछ। एउटै मोडेलले मानव फिंगरप्रिन्टहरूको गठन, तल बालुवा लहरहरूको ढाँचा, र आकाशगंगाहरूमा पदार्थको वितरणको वर्णन गर्दछ।

कम्प्यूटर प्रोग्रामहरू जसले प्रसार र प्रतिक्रिया प्रक्रियाहरूको अनुकरण गर्दछ केही जैविक मोडेलहरू पुन: उत्पादन गर्न सक्छन्। तर गुप्ताका अनुसार, तिनीहरूका नतिजाहरू प्रायः धेरै बाँझ र उत्तम देखिन्छन्, प्रकृतिको अन्तर्निहित खुरदरा बिना – दोष रेखा, असमान मोटाई वा दानापन। तिनीहरूको आफ्नै मोडेल, जसले शरीरको छालामा पिग्मेन्ट कोशिकाहरूको व्यवहारलाई अनुकरण गर्छ, सुरुमा धमिलो, अस्पष्ट ढाँचाहरू उत्पादन गर्यो।

2023 मा, गुप्ताका एकजना विद्यार्थीले मोडेलमा फरक प्रकारको सेल आन्दोलन थपेर समाधान फेला पारे। अन्वेषकका अनुसार तरल पदार्थमा रहेका कोशिकाहरू एकै ठाउँमा जम्मा हुन सक्छन् र सँगै जान सक्छन्, अन्य डिफ्युजिङ कणहरूको प्रवाहले बगाउन सक्छन्। यो प्रक्रिया, प्रसार भनिन्छ, उही प्रक्रिया हो जसले साबुनलाई धोएपछि कपडाबाट फोहोर निकाल्छ।

यसको लागि धन्यवाद, कार शरीरको छालामा सिमुलेटेड ढाँचाहरू धेरै स्पष्ट र अधिक अभिव्यक्त भएका छन्। र तिनीहरूको प्राकृतिक त्रुटिहरू थप्न, मोडेल व्यक्तिगत कक्षहरू बीच अनियमित टक्करहरू खातामा लिएर जटिल थियो।

र ढाँचाहरूसँगै, समान “त्रुटिहरू” पनि देखा पर्छन्: स्ट्रिपहरू असमान रूपमा बाक्लो हुन्छन्, ठाउँहरूमा ब्रेकहरू सहित; हेक्सागनका किनाराहरू ठाउँहरूमा भेट्दैनन् र घुमाउरो वा लम्पी देखिन्छन्; हेक्सागन भित्र बिन्दुहरू विस्तार वा एकसाथ मर्ज गर्नुहोस्। सबै भन्दा राम्रो भाग यी दोष को डिग्री समायोजित गर्न सकिन्छ।

वास्तविकता को एक सरल संस्करण

लेखकहरू स्वीकार्छन् कि तिनीहरूको मोडेल वास्तविकताको सरल संस्करण हो। यसले कोशिकाहरू बीचको अधिक जटिल अन्तरक्रियालाई ध्यानमा राख्दैन र, ट्युरिङको मूल मोडेल जस्तै, रङ उत्पादनको विशिष्ट जैविक संयन्त्रहरू प्रकट गर्दैन।

यद्यपि, टुरिङको मोडेलले जग बसायो, जसले वैज्ञानिकहरूलाई धेरै व्यावहारिक उद्देश्यका लागि मोडेल निर्माणमा हेरफेर गर्न अनुमति दियो। अन्वेषकहरूले यसलाई बढ्दो ई. कोलाई उपनिवेशहरूमा ढाँचाहरू सिर्जना गर्न, जेब्राफिशको स्ट्राइपहरू परिवर्तन गर्न, थप कुशल समुद्री पानी फिल्टरहरू विकास गर्न र मानव बसोबासको ढाँचाहरू बुझ्न प्रयोग गरेका छन्।