Нанороботы умеют группироваться подобно живым организмам

ПЕРМЬ, 26 июня. /ТАСС/. Скопления нанороботов, группирующихся подобно живым организмам, помогут в медицинских или биотехнологических разработках, например, в транспортировке лекарств по кровеносной системе или поддержании функции отдельных органов. К таким выводам пришли ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), исследуя возможности самоорганизации роботов, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

"Мы рассмотрели свойства сформировавшегося роя из мелких роботов в заданных границах. Результаты анализа математической модели показали, что с увеличением их количества в рое проявляется самоорганизация. Выяснилось, что аналоги тепловой конвекции (распределения тепла равномерно по всему сообществу - прим. ТАСС) возникают в различных активных средах, когда элементы системы имеют внутренние источники энергии и способны двигаться за их счет. В эту категорию попадают как стайные живые организмы, так и коллективы из роботов с вибромоторами", - сообщил доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой прикладной физики ПНИПУ Дмитрий Брацун.

Задачей ученых в этом исследовании было доказать, что что законы поведения сложных систем одинаковы как для элементов живой природы, так и для созданных человеком. "С помощью математического моделирования мы рассмотрели возможность возникновения коллективных вихревых движений у самодвижущихся роботов и доказали, что это вполне реализуемый сценарий. Разработали модель явления и программную реализацию алгоритма, которая заставляет ботов искать максимум температурного поля. Кроме того, создали модель сплошной среды для подтверждения численных результатов. Так можно наблюдать внезапную циркуляцию роботов от края группы к ее центру и обратно, что напоминает классическую тепловую конвекцию - течение, которое образуется при нагреве снизу и охлаждении сверху. Мы обнаружили, что с увеличением числа особей рой (несколько самоорганизующихся роботов - прим. ТАСС) демонстрирует все более сложные модели циркуляции", - рассказал аспирант кафедры прикладной физики ПНИПУ Кирилл Костарев.

Как отметили в университете, это открытие носит фундаментальный характер, поскольку "демонстрирует силу и универсальность физических принципов, которые лежат в основе науки синергетики". "Исследование доказывает, что живые и неживые системы имеют много общего. Благодаря этому исследованию станет понятно, как использовать физические процессы в пользу науки. Результаты могут применяться для микро- и нанороботов в медицинских или биотехнологических разработках", - пояснили в вузе.

Исследование пермских ученых было выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ. Его результаты опубликованы в журнале Fluid Dynamics & Materials Processing.