Земля

Сарана допомогла перевірити, наскільки зручні для людей Нью-Йорк, Рим і Каїр

iScience: Біологи вивчили мобільність транспортних потоків у великих містах з різною топологією за допомогою сарани.

Проєктування і розвиток сучасних міст зараз значно ускладнено: збільшилися населення і кількість транспорту, забудова має бути технологічною, ефективною, екологічною тощо. Основним фактором впливу на міську систему називають потік. Це доволі широке поняття, яке стосується як економіки і техніки, так і соціальної та просторової організації. Міські потоки досліджують, щоб розробляти оптимальні транспортні системи та комунікації.

by @vecstock

Сучасне проектування покладається на комп’ютерні моделі, які симулюють потоки пішоходів, автомобілів та інше міське життя. Але існує і досить незвичайний метод дизайну таких просторів – біологічний. Яскравий приклад: слизовики, найпростіші організми, здатні прокладати найкращий шлях з мінімальними витратами енергії. В одному експерименті 2010 року слизовик побудував оптимальний маршрут між точками, майже повністю повторивши карту залізниць у Токіо. Можливо, поведінку людей у містах теж можна симулювати іншими організмами?

Перевірити цю гіпотезу вирішили четверо біологів з Ізраїлю. Вони проаналізували устрій середовища у великих містах за допомогою пустельної сарани (Schistocerca gregaria). Її вибрали тому, що, за словами інших дослідників, вона являє собою “квінтесенцію колективного руху”. Комахи збиваються в рої, синхронізують своє переміщення, причому зберігають таку поведінку навіть в умовах обмеженого простору.

Ізраїльські біологи стежили за рухами сарани (як поодиноких, так і груп) за допомогою камери і комп’ютерного зору і виділяли патерни поведінки в симуляціях міського середовища. Результати експерименту опубліковані в журналі iScience.

Відеоролик, що демонструє рух сарани в трьох міських моделях: зліва – Рим, по центру – Каїр, праворуч – Нью-Йорк / © iScience, Moshe Guershon et al.

Автори роботи побудували три фізичні моделі деяких районів Нью-Йорка, Рима і Каїра в масштабі 1:200. Вулицями, ширина яких варіювалася від одного до чотирьох, бродили 50 нелітаючих особин сарани протягом чотирьох годин, поки їх знімала відеокамера. Потім траєкторію руху кожної комахи опрацювала програма LocusTracker, а біологи побудували теплові карти. Програма фіксувала швидкість сарани, тип території, на якій вона перебуває, кількість комах в одному місці тощо.

З’ясувалося, наприклад, що на широких вулицях Нью-Йорка (його топологія сітчаста), які теоретично підходять для колективного руху, скупчень було мало (20%). Але загалом комахи частіше перебували на найширших вулицях. У Римі вони поводилися інакше – це місто влаштоване ієрархічно (топологію можна порівняти з деревом алгоритму) і розраховане на бродячі натовпи туристів. Сарана, гуляючи ним, збивалася в рої однаково часто як на вузьких, так і на широких вулицях.

Нарешті, в Каїрі, який, на думку авторів наукової роботи, мав би заважати утворенню натовпів через безліч вузьких вулиць і гострих кутів, комахи однаково шукали можливість об’єднатися – більш як половина особин перебували на відносно широких просторах. Вчені зробили висновок, що потік (його якраз і представляли комахи) воліє збиратися у відкритих просторах і рухатися в основному широкими вулицями.

Перевагою такого біотехнологічного підходу може бути саме неочевидність. Комп’ютерні симуляції, як зазначили дослідники, не підсвітили б виявлені динамічні ефекти.

Але варто обмовитися, що ці моделі спрощені – у них немає правил дорожнього руху та інших обмежень. Крім того, якщо продовжувати подібні дослідження з живими комахами, можна використовувати мурах, які слідують одна за одною по феромонному сліду. У майбутньому ці методи можуть допомогти в проєктуванні нових міст.


Підписуйтеся на нас в Гугл Новини, а також читайте в Телеграм і Фейсбук


Back to top button