Ежегодно в течение всего двух коротких недель в июне в лесах на юго-востоке США происходит невероятное явление. Стаи тысяч самцов светлячков взлетают в сумерках, их животы ярко вспыхивают в захватывающем дух синхронизированном брачном шоу.

Это так же загадочно, как и красиво. На протяжении как минимум столетий люди во всем мире задавались вопросом, как эти жуки координируют свой танец света. Объяснения варьировались от ветра, обнажающего светящиеся животы, до простого совпадения. Один известный автор для журнала Science в 1917 году даже предположил, что это была иллюзия, порожденная собственным морганием зрителя.

С тех пор исследования показали, что синхронизация действительно существует. А математические модели показали, как синхронность вспышек светлячков развивается с течением времени. Но механизм, посредством которого произошла эта синхронизация, оставался неуловимым.

«Это что-то встроенное в светлячков, что заставляет их хотеть синхронизироваться?» - сказал физик Рафаэль Сарфати из Университета Колорадо в Боулдере. «Или это что-то более зависящее от контекста, возможно, от их среды?»

Теперь новое исследование, проведенное Сарфати, добавило недостающий ингредиент: трехмерное пространство.

После создания стереоскопического видео роя светлячков (Photinus carolinus) в национальном парке Грейт-Смоки-Маунтинс в Теннесси в США, исследовательская группа восстановила мигание в трехмерном пространстве. И они обнаружили, что не существует какого-то странного врожденного ритма светлячков; скорее, светлячки синхронизируются, копируя светлячков вокруг себя.

Сбор данных проходил в июне прошлого года. Сарфати и его коллеги вышли в национальный парк, установили палатки и две камеры с обзором на 360 градусов.

Они записали столько проявлений спаривания, сколько смогли. В течение примерно 90 минут в день, начиная через полчаса после захода солнца, они записывали, как светлячки начали светиться, а затем вспыхивали в повторяющейся схеме: несколько коротких мерцаний в кластере, за которыми следовала пауза в несколько секунд, а затем еще мерцание. Когда светлячки синхронизируются, кажется, что свет волнами пробегает по местности.

Команда также заметила, что рой оставался на расстоянии примерно двух метров от земли, и форма стаи точно соответствовала форме местности - тем лучше, чтобы не упускать из виду самок, которые остаются ближе к земле.

Когда команда выявила отдельных жуков в палатках, все стало интересно. Они потеряли всякий смысл происходящего снаружи ритма. Они время от времени мигали, совершенно не синхронизировавшись с основным роем. Все стало еще интереснее, когда в палатку добавили небольшое количество светлячков. Приблизительно с 15 светлячками мигание все еще было беспорядочным. Но при более высоких цифрах они снова начали синхронно вспыхивать вместе.

«Когда вы начинаете собирать 20 светлячков вместе, тогда вы начинаете наблюдать за тем, что видите в дикой природе», - сказал Сарфати. «У вас есть регулярные вспышки, и все они синхронизированы».

Составное изображение светлячков, вспыхивающих в лесу в национальном парке Грейт-Смоки-Маунтинс. Фото: Peleg Lab

Это говорит о том, что синхронность носит социальный характер. Светлячки видят, что делают другие светлячки в непосредственной близости от них, и отвечают тем же, в результате чего возникает световая рябь, немного похожая на стадионную волну.

Что касается того, почему, это до сих пор загадка. Есть одна теория, согласно которой синхронность возникла потому, что периоды темноты позволяют самцам обнаруживать более слабую вспышку самок жуков, когда они реагируют на световое шоу - своего рода световой сигнал и ответ.

Математическое моделирование, полученное в результате этого исследования, станет ценным инструментом для изучения моделей вспышек других видов светлячков. Выяснение того, как это происходит и почему возникло, также может помочь нам понять другие примеры синхронности в природе.

«Такая синхронизация наблюдается во многих природных системах», - сказал физик Орит Пелег из Университета Колорадо в Боулдере. «Клетки в наших сердцах сгибаются и сокращаются одновременно. Нейроны в нашем мозгу также синхронизируются».

Возможны и практические применения. Синхронизация жизненно важна для многих технологий, таких как радиосвязь, GPS и параллельные вычисления. Растущая область - это групповая робототехника, где рой маленьких роботов можно синхронизировать, чтобы они работали вместе, как насекомые, для выполнения задачи.

И если узнать немного больше об этих, казалось бы, волшебных существах, это также поможет защитить их.

«Так много людей имели положительный опыт общения со светлячками», - сказал Сарфати.

«Они также очень хрупкие в нашем мире. Многие виды сокращаются по всему миру, потому что световое загрязнение становится все больше и больше».

Исследование было опубликовано в журнале Journal of the Royal Society Interface.

Источник: Science Alert

Шагающие роботы на ногах могут преуспеть в преодолении препятствий, но колеса по-прежнему более эффективны для передвижения по гладкой поверхности. Вот почему инженеры Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) добавили приводные колеса к существующему четвероногому роботу ANYmal.

У этой экспериментальной версии ANYmal робота есть как ноги, так и колеса. Фото: ETH Zurich

Базовая версия ANYmal существует уже несколько лет. Двигаясь рысью на своих четырех механических ногах, он способен преодолевать неровную местность и даже подниматься по лестнице. Однако когда дело доходит до простого передвижения по коридорам или тротуарам, робот будет потреблять значительно меньше энергии от батареи, если он просто прокатится на колесах.

Новый прототип решает эту проблему с помощью четырех ступичных колес с двигателями, прикрепленными к каждой из его ног.

Он просто движется на этих колесах со скоростью до 4 метров в секунду в режиме Драйв. Когда ему нужно переключиться на шагающую походку, бортовые датчики и микроконтроллер планирования движения выборочно контролируют крутящий момент в каждом колесе. Это позволяет некоторым колесам тормозить, используя шины для обеспечения сцепления, в то время как другие постепенно катятся вперед или назад по мере необходимости.

Когда колесный ANYmal должен переключиться на шагающую походку, бортовые датчики и микроконтроллер планирования движения выборочно контролируют крутящий момент в каждом колесе. Фото: ETH Zurich

Колесный ANYmal в действии. Фото: ETH Zurich

Хотя ETH Zurich экспериментирует с роботами ANYmal с колесами с 2018 года, недавно была создана новая улучшенная версия, которую можно увидеть в действии на видео ниже. Ранее в этом году учреждение также продемонстрировало колесного шагающего двуногого робота.

Источник: New Atlas / ETH Zurich

Когда компания Hyundai дебютировала со своим научно-фантастический концептом прогулочного вездехода Elevate на выставке CES 2019, то оказывается, Hyundai на самом деле была довольно серьезна. Теперь она объявила, что сформировала новую студию для работы над «сверхмобильными автомобилями» ("ultimate mobility vehicles" (UMVs)), включая Elevate. Вскоре вездеход сможет иметь более широкие способности, включая прыжки через ямы, перелезание через стены и переход через местность с валунами и камнями.

Студия New Horizons Studio объединит опыт Hyundai в области транспортных средств, робототехники и интеллектуальной мобильности, чтобы раздвинуть границы автомобильной техники и «переосмыслить, как автомобили могут путешествовать по миру». И этот мир определенно не ограничивается простой дорогой, треком и ровной тропой, но также применим к «нетрадиционной и внедорожной местности, включая места, по которым автомобили никогда раньше не передвигались».

Звучит интригующе, не правда ли?

Многоточечные шарнирно-сочлененные ножки позволяют концептуальному автомобилю Hyundai Elevate передвигаться по щебням, крупным камням, обвалам на шоссе и многому другому. Фото: Hyundai

С убранными ногами Hyundai Elevate выглядит как любой другой концепт персонального автоматического транспорта. Фото: Hyundai

Интриги добавляет и то, что Hyundai называет концепт Elevate первым автомобилем максимальной проходимости UMV, над которым будет работать New Horizons. Как и предполагалось на этапе первоначальной концепции, Elevate имеет четыре колеса с электроприводом, прикрепленные к роботизированным ногам. Он может путешествовать как подобный капсуле электромобиль (персональный автоматический транспорт), но его настоящая магия случается, когда местность становится непроходимой ... по крайней мере, так кажется. Elevate разгибает и вытягивает ноги, чтобы ходить, лазать и преодолевать препятствия. У ног есть пять степеней движения, включая колеса, которые вращаются на 360 градусов относительно «голеностопного сустава» для точного микродвижения. Hyundai заявил, что Elevate может подниматься на высоту до 1,5 м по вертикальной стене и преодолевать 1,5-метровые ямы.

Там, где полный четырехколесный привод прекращается, начинается четырехножный привод. Фото: Hyundai

Поскольку мы можем представить себе бронированные версии этих штуковин, которые будут сражаться на полях будущих сражений, Hyundai больше всего любит говорить о спасательных операциях и ликвидации последствий стихийных бедствий. Когда силы, не поддающиеся чьему-либо контролю, превращают городскую или природную зону в непроходимую груду бетонных обломков или упавших деревьев, Elevate сможет оставить позади традиционные автомобили и перелезть через обломки, выполняя важные операции с быстрым откликом.

Hyundai также рассматривает Elevate как буквальный перевозчик "от двери до двери" для больных или инвалидов, для домов не имеющих пандуса для инвалидных колясок. А с модульными корпусами одно роботизированное шасси может выполнять множество различных функций.

Elevate может подойти прямо к вашей входной двери, чтобы забрать вас ... хотя у него, вероятно, будут проблемы с многоэтажными жилыми домами. Фото: Hyundai

Команду New Horizons Studio, основанной в Кремниевой долине, возглавит доктор Джон Сух (John Suh), который ранее был директором-основателем Hyundai Ventures и Центром роботизированного дизайна Hyundai CRADLE (Center for Robotic-Augmented Design in Living Experiences). Последний разработал концепцию Elevate в партнерстве с дизайнерской и инновационной фирмой Sundberg-Ferar.

«Мы стремимся создать первое в мире транспортное средство класса трансформер, также известное как Ultimate Mobility Vehicle», - говорит доктор Сух.

Hyundai Elevate станет работой №1 для New Horizons Studio. Фото: Hyundai

Различные пассажирские/грузовые отсеки могут сочетаться с шасси Elevate для универсальности. Фото: Hyundai

Оригинальные концепция ног Elevate предлагает пять степеней шарнирного движения. Фото: Hyundai

В сложенном состоянии ноги работают с интегрированной в раму подвеской для поглощения ударов. Фото: Hyundai

Так что да, Hyundai сейчас работает над настоящими трансформерами. И все первые признаки предполагают, что они действительно будут больше, чем кажется на первый взгляд. Посмотрите видео о Elevate 2019.

Источник: Hyundai