Суперкомпьютер помог объяснить движения мальков

Модель малька в движении. Видны потоки жидкости. Иллюстрация из видео исследователей. Gazzola et al.

Ученые математически доказали оптимальность поведения мальков при нападении на них хищников. Изогнутая форма, которую они принимают на старте, оказалась лучшей из возможных для развития максимального ускорения. Работа опубликована в журнале Journal of Fluid Mechanics, краткое ее описание можно прочитать на сайте Высшей технической школы Цюриха.

При нападении хищников (или попытке поймать их руками) мальки прежде всего сильно сгибаются, принимая C-образную форму. Это можно хорошо рассмотреть на опубликованном видео модели. Ученые предполагали, что С-образный изгиб позволяет малькам развивать значительное ускорение, однако не было понятно, как именно и почему это происходит.

Авторы статьи решили проверить используемую стратегию на оптимальность. Для этого они создали две взаимодействующие модели - гидродинамическую модель движения малька и модель их эволюции. Расчеты проводились в течение нескольких дней на суперкомпьютере "Monte Rosa" (34 место в списке самых высокопроизводительных систем на ноябрь 2011 года).

Виртуальные рыбы проходили циклы симулированной эволюции, в которых преимущество получали те пловцы, которые развивали максимальную скорость за минимальное время. При этом развиваемое ускорение рассчитывалось для каждой виртуальной рыбы в гидродинамической модели. Рабочий материал для эволюции поставляло исходное разнообразие поведения - разные рыбы по-разному изгибали тело (было использовано восемь разных параметров движения).

Ученые установили, что С-образный изгиб действительно дает максимальное ускорение, хотя и является энергетически очень невыгодным. Впрочем, понятно, что когда речь идет о долях секунды, экономией энергии можно пожертвовать.

Оказалось, что образуемые в ходе движения вихри, вопреки распространенным представлениям, не имеют существенного значения для развития скорости. Значение имеет максимизация скорости и объема отбрасываемой воды. Именно в этом им помогает С-образный изгиб. Моделирование показало, что если бы анатомия рыб позволяла изогнуться на старте еще сильнее, то ускорение было бы еще больше.

Ученые надеются, что полученные модели можно будет применить не только в биомеханике, но и для разработки и оптимизации деталей гидротурбин.

Моделирование тела и передвижения рыб не первый раз выявляет их оптимальное устройство. Недавно была опубликована работа, в которой ученые показали, что форма тела многих рыб является оптимальной по соотношению скорости и энергетических затрат.

Обсудить
Поигрались и хватит
Америка признала биткоин, но надежнее он от этого не стал
Валентин Тимаков«Дальний Восток — дорога к рынку АТР»
Валентин Тимаков — о дефиците рабочих в ДФО и пользе «Дальневосточного гектара»
Грустный праздник
Еда, алкоголь и подарки: сколько стоит отметить Новый год
«Весь город наш!»
Грозная банда «Хади Такташ» стала настоящим кошмаром Казани 90-х
Воровской передел
Лидер криминальной России рискует сесть надолго. За его трон развернулась война
Деловая колбаса
Улюкаев готовился к долгой и счастливой жизни, а получил восемь лет строгача
Запахло жареным
Секс с русским святым, геи в балете, педофилы в Голливуде: главные скандалы года
Есть почитать че?
Библиотека как мир, гуки и геи в беде, сразу два Линча: топовый артхаус на 2A17
Вера и Владимир Набоковы«Не знаю, что с тобой сделаю при встрече»
Что писал Набоков своей жене во время разлуки
«Евреи забили гвоздь в голову русскому человеку»
Шпионы КГБ обвиняли советских рокеров в победе мирового сионизма
Poloвинка
Поездка на передней части будущего седана VW Polo для России
Чудо-Judo
Вспоминаем молодежный трансформер Nissan Judo, о котором все забыли
8 лимузинов, появление на свет которых сложно оправдать
Большие, длинные и чрезвычайно бесполезные
Погружение в кирпич
Мы посидели в новом «Гелике» и не узнали его. А потом вылезли – и узнали
«Меня не убили, просто развели»
Россиянка влюбилась по уши и лишилась жилья
Что-то встало за окном
Строения, вызывающие самые пошлые ассоциации
Его ворсейшество
Бессмертные ковры возвращаются на стены российских квартир
С собой не увезешь
Как живут российские олигархи за границей