Egyre tökéletesebben utánozzák a dróncsapatok a madárrajok repülését

Az ELTE TTK fizikusai rájöttek, miként képesek a madárrajok felülkerekedni az együttmozgás elvi nehézségein, és a természettől ellesett megoldással most minden eddiginél több drón gyors reakcióidejű, mégis harmonikus együttmozgását tudják koordinálni. Eredményeikről a brit Királyi Tudományos Társaság folyóirata, az élettudományok és a matematikusi, fizikusi szemlélet ötvözésével foglalkozó Royal Society Interface jelentette meg, a 2020. júniusi számának címlapján.

A fizika törvényei szerint ugyanis általános és szigorú tétel köti össze a külső hatás nélküli belső ingadozásokat az ingerekre adott válasszal. Márpedig a madárcsoportoknak egyszerre kellene biztosítani a stabil, zavarmentes haladást és a hirtelen fellépő akadályok miatti gyors reakciót. Ez ellentétes egyedszintű viselkedést feltételez, és az ELTE Biológiai Fizika Tanszék kutatói szerettek volna rájönni, miként tudnak a madarak mindezek ellenére összhangban, mégis gyors reakcióidővel repülni.

A reakciókészség érdekében minden madárnak nagyon szorosan kell követnie a szomszédjai irányváltozását, ezzel tudják együtt elkerülni például a felbukkanó ragadozókat. Ilyenkor azonban a környezeti (például egy széllökés) vagy belső (például fajtárs hibája) „zajok” felerősödnek, így gyengül a csoport stabilitása. A stabilitás akkor marad meg, ha alig-alig vesznek tudomást a változásokról, ilyenkor viszont az újdonságra nem tudnak gyorsan reagálni.

„Nehéz szívósnak lenni, de nem makacsnak. Ahogy rugalmasnak, mégsem céltalannak is” – mondta Balázs Boldizsár, az ELTE Fizika Doktori Iskola hallgatója, a közlemény egyik szerzője. Az ELTE kutatócsoportja azt vizsgálta, hogy az élő rendszerek miként érhetik el egyszerre a stabilitást és a gyors reakciókészséget is.

Rájöttek, hogy a kulcs az egyedekben rejlik: a csoport tagjai képesek megkülönböztetni egymás jelentőségét, és ennek alapján ideiglenes hierarchiákat hoznak létre.

Madarak és más csoportosan élő állatok ugyanis elég fejlettek ahhoz, hogy egyes fajtársaikra fokozott figyelmet fordítsanak azok egyedi képességük, pillanatnyi testhelyzetük vagy a pályájuk apró részletei nyomán.

„Mivel makroszkopikus és élő anyagról beszélünk, az ember mindennapos tapasztalata egyáltalán nem érdektelen. Egy utcán sétáló ember tartása, járása egy regényre való lelkiállapotról árulkodik, de egy konvojban elől haladó kamion éles sávváltása egészen mást jelent a mögötte jövőnek, pedig a különbség csak rövid ideig tart” – említik a tanulmányt jegyző fizikusok.

Az új felfedezés segítségével a kutatók ötvennél is több robotból álló drónraja a korábbiaknál is egységesebb viselkedésre, gördülékenyebb együttműködésre volt képes, ezzel a kutatócsoport továbbra is tartja helyét a önszerveződő mesterséges rendszerek élvonalában.