NAUKA I TEHNOLOGIJA

Mravi i piškenje kao inspiracija za matematičare i inženjere

Prosečno vreme uriniranja od 21 sekunde sigurno je rezultat evolucije. Možda bi duže vreme privuklo predatore?
Džejms Gorman
Datum: 17/12/2018

Mravi i piškenje kao inspiracija za matematičare i inženjere

Istraživanje dr Dejvida Hua kako se životinje kreću i funkcionišu može da se primeni u inženjerstvu. Fotografija: Melisa Golden za Njujork tajms

Dejvid Hu je menjao sinu pelene kada mu je pala na pamet ideja za studiju koja će mu doneti Ig Nobel nagradu. Ne, ne Nobelovu nagradu već Ig Nobel nagradu koja se dodeljuje za "dostignuća koja najpre zasmeju ljude a onda ih nateraju da razmisle".

Kao i drugi dečkići, i dr Huov sin je punu 21 sekundu piškio po njegovoj košulji. To je dosta dugo za malu bebu, pomislio je on. Koliko bi vremena bilo potrebno odrasloj osobi da isprazni bešiku? Merio je koliko je njemu trebalo – 23 sekunde. "Vau, pomislio sam, moj sin već sad urinira kao pravi muškarac", rekao je on.

Prisetio se svega ovoga u "How to Walk on Water and Climb up Walls: Animal Movements and the Robotics of the Future", gde opisuje i suludost i dubinu svog istraživanja.

Niko ko poznaje dr Hua, 39-godišnjeg diplomca Masačusetskog instituta za tehnologiju (MIT), nije iznenađen ovom pričom. Njegova porodica, prijatelji i životinje oko njega služe kao inspiracija za razna pitanja koja postavlja.

Ponekad se kući vrati sa životinjom na koju je naišao. "Moja prva reakcija nije 'uh, to je odvratno' već 'da li imamo mesta u zamrzivaču'", kaže njegova supruga Džija Fan. On takođe čuva ušni vosak i zube svoje dece, vaške i njihova jaja koja su neizbežna pojava kod školaraca.

Znatiželja ga je podstakla da istražuje trepavice i vatrene mrave, vodene paukove i konjske repove, žablje jezike i zmije.

Dr Dejvid Hu je matematičar na inženjerskom departmanu Tehnološkog instituta Džordžije a bavi se proučavanjem životinja. Njegove čudne teme radova izazvale su kako bes senatora tako i podršku bar jedne osobe u američkoj vojsci zadužene da davanje grantova.

Senator Džef Flejk, republikanac iz Arizone, stavio je tri Huova projekta na listu 20 naučnih studija koje su protraćile federalna sredstva.

Semjuel Stenton, program menadžer vojnog istraživačkog odseka koji je finansirao Huovo istraživanje mrava, ne slaže se s tim. On je iskreno pričao o svim oblastima nauke gde je vojni novac prosleđen, uključujući "fiziku nejednakih informacija, urođeno učenje i kontrola, nelinearni talasi i mreže".

Dejvid Hu ima "nesvakidašnju sposobnost da identifikuje i isprati naučna pitanja koja su skrivena na prvi pogled", rekao je dr Stenton.

Kada je reč o fizici, vojska i dr Hu se dobro slažu. Oboje funkcionišu na ljudskom nivou izvan laboratorije gde su uslovi često blatnjavi, vlažni i teški.

U razumevanju kako fizika funkcioniše u takvim uslovima "varijabile stvarnog sveta na interesantan način utiču", rekao je dr Stenton.

Vojska ne traži uvek "spravice koje može da zakači na tenk", dodao je on. Ona je zainteresovana za suštinske uvide i originalne mislioce.

A strukture potrage za grantovima i napretkom u nauci ponekad suzbijaju kreativnost.

Ponekad je, kaže dr Stenton, deo njegovog posla da ubedi akademske naučnike da "smanje svoje inhibicije".

Valjda nije potrebno reći da to nije bilo slučaj sa Huom.

"Primenjeni matematičari su uvek bili pomalo razigrani", rekao je nedavno Hu dok je govorio o svom obrazovanju – iako možda nisu onoliko razigrani koliko je on. Pre nekoliko godina, izvodio je kolute na sceni kineskog kviza gde ponekad učestvuju i naučnici.

Odrastao je u Betesdi, Merilend, i dok je bio u srednjoj školi, prvi put je objavio rad o jačini metala koji su korodirali. Bio je polufinalista za naučnu nagradu Vestinghaus i dobio je nekoliko drugih nagrada.

Taj rad mu je pomogao da stigne do MIT-a. Jedan od njegovih mentora bio je dr Lakšminarajanan Mahadevan, matematičar koji radi na opisivanju procesa iz stvarnog života u rigoroznim matematičkim terminima.

Mahadevan, koga studenti i kolege znaju kao Maha, istraživao je, na primer, bore. Naravno da je dobio nagradu Ig Nobel za taj rad.

"Maha je potpalio tu vatru", rekao je dr Hu. Pre nego što se susreo sa radom svog mentora, kaže da nije bilo verovatno "da možete da zaradite igrajući se sa stvarima".

Huovo istraživanje izgrađeno je na ideji da to kako se životinje kreću i funkcionišu može da inspiriše inženjere u dizajniranju predmeta ili sistema.

Kada nizije Pantanal u Brazilu budu poplavljene, vatreni mravi prave splavove koji su toliko prepleteni da voda ne prodire u njih. Kada je jednu takvu masu odneo u laboratoriju, dr Hu piše da je ličila na gomilu zelene salate.

"Splav je bio toliko hrskav i žilav da ako bih ga zgnječio, on bi se vratio u svoj originalan oblik. Ako bih ga razvukao, rastegao bi se kao sir na pici", rekao je on.

Otkrio je da se mravi konstantno kreću iako je oblik mase ostajao isti. Bez prestanka su raskidali i sklapali veze i postali su u suštini "samoizlečivi" materijal.

Ta ideja je privlačna za mnoge inženjerske primene, uključujući i beton koji se sam popravlja ili robote koji se sami sklapaju.

Takođe je pokazao da komarce kapi kiše ne bombarduju jer su toliko lagani da ih vazduh koji poremeti kap kiše oduva. To bi moglo da se primeni na izgradnju malih dronova.

Pokazao je i da je idealna dužina reda trepavica kod sisara trećina širine očne jabučice. Time se stvara dovoljna odbrana od toga da vam nešto upadne u oko. Veštačkim membranama bi dobro došla neka vrsta veštačkih trepavica.

A šta je sa uriniranjem? Nije imalo smisla što je i odraslom Huu i detetu bilo potrebno otprilike isto vremena da isprazne bešiku.

Nakon što je poslao studente da mere vreme uriniranja životinja u Zoo-vrtu u Atlanti, situacija je postaja još zamršenija. Većini sisara je bilo potrebno između 10 i 30 sekundi, a prosek je bio 21 sekunda.

Rešenje je u mokraćnoj cevi. Ono što je biološki interesantno kod uretre je što su njene proporcije, dužina i prečnik manje-više iste bez obzira na veličinu životinje.

Prosečno vreme uriniranja od 21 sekunde sigurno je rezultat evolucije. Možda bi duže vreme privuklo predatore? Ali onda bi isto pravilo moglo da se primeni na predatore. U svakom slučaju, princip efikasnog pražnjenja posude sa tečnošću mogao bi da bude koristan, napisao je dr Hu, dizajnerima "tornjeva za vodu, kanistera za vodu i ranaca za vodu".

Kada poraste, sin mu možda nikada neće oprostiti zbog ove knjige. Ali će mu profesori nauke i naučni zanesenjaci iz celog sveta zahvaljivati.

Ovaj tekst objavljen je u novom broju Njujork tajmsa na srpskom jeziku, koji se dobija na poklon uz svaki primerak Nedeljnika od četvrtka, 13. decembra. Digitalno izdanje dostupno je na Novinarnici.


Ukupno komentara: 0



Sva polja su obavezna.