Eine Gruppe von Physikern und Mathematikern vom Soft and Living Matter Center des Institute of Basic Sciences in Südkorea hat in Zusammenarbeit mit einem Kollegen der Universität Genf einen Algorithmus entwickelt, mit dem sich die Form eines Objekts bestimmen lässt Es rollt eine Rampe in die gewünschte Richtung hinunter. .
In ihrer in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie diskutiert die Gruppe, wie sie ihren Algorithmus entwickelt haben und welche möglichen Anwendungen er hat. In derselben Zeitschrift veröffentlichten Henry Segerman vom Georgia Institute of Technology und Elisabetta Matsumoto von der Oklahoma State University einen News & Views-Artikel, in dem sie die Arbeit des Teams an diesem neuen Projekt zusammenfassen.
Das Team, das diese neue Studie durchführte, begann mit einem faszinierenden Rätsel, bei dem es darum ging, sich eine Kugel vorzustellen, die bergab rollt. Da die Kugel aus Ton besteht, kann sie sich beim Rollen verbiegen (verformen), um einer vorgegebenen Bahn zu folgen.
Die neuen Formanomalien der Kugel führen dazu, dass sie beim erneuten Herunterrollen die gleiche Bahn einschlägt. Die Forscher fanden heraus, dass sich die Kugel aufgrund einer nahezu unendlichen Anzahl denkbarer Verformungen in nahezu jede Richtung bewegen kann.
Nachdem sie diese Tatsache erkannt hatten, begannen sie zu untersuchen, ob die sich in einer solchen Kugel entwickelnden Verformungen mathematisch mit ihrem Verlauf verknüpft werden könnten. Und wenn das der Fall ist, könnte diese Mathematik dazu verwendet werden, einen Algorithmus zu entwickeln, mit dem eine Kugel mit Verformungen in 3D gedruckt werden könnte, die dazu führen würden, dass sie eine bestimmte Route einschlägt?
Es stellt sich heraus, dass die Antwort auf beide Fragen „Ja“ lautet. Mithilfe mathematischer und physikalischer Prinzipien entwickelte die Gruppe Formeln zur Bestimmung der Verformungen, die dazu führen würden, dass ein bestimmtes Objekt einer gewünschten Bahn in einer schiefen Ebene folgt. Anschließend entwickelten sie ein Computerprogramm, mit dem sich ein solches Objekt in der realen Welt in 3D drucken ließ.
Die Gruppe nannte diese Objekte Orbitale. Jedes wurde durch ein massives Metallkugellager im Inneren beschwert. Sie entdeckten auch, dass sie Flugbahnen erzeugen konnten, die einen bestimmten Pfad zweimal schneiden; Sie gaben diesen Umlaufbahnen den Begriff „Zweiperiodenbahnen“.
Das Forschungsteam sagt, dass die von ihnen entwickelten Formeln und Algorithmen auf Anwendungen in der Robotik, der physikalischen Forschung, bei der es um das Drehmoment eines Elektrons geht, oder der Quantenforschung, bei der es um die Entwicklung eines Quantenbits geht, angewendet werden könnten.
Quelle: phys.org/news/2023-08-algorithm-ramps-desired-path.html
📩 13/08/2023 18:30