سيحدث ثورة في عالم الهندسة.. النمل يستخدم الهندسة الفيزيائية لحفر الأنفاق.. والعلماء يخطفون الفكرة.. شاهد

تركيا رصد // رصد

سيحدث ثورة في عالم الهندسة.. النمل يستخدم الهندسة الفيزيائية لحفر الأنفاق.. والعلماء يخطفون الفكرة.. شاهد

كشفت دراسة حديثة نشرت في دورية “بانس” عن أسرار هذه الهياكل المعمارية الرائعة من خلال التصوير ثلاثي الأبعاد بالأشعة السينية والمحاكاة الحاسوبية، والتي خلصت إلى أن الآلية التي يبني بها النمل مستعمراته يمكن استخدامها لتطوير آلات التعدين الروبوتية.

وأنشأ خوسيه أندريد من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وزملاؤه مستعمرات مصغرة للنمل في حاوية تحتوي على تربة و15 من نوع نملة الحصاد الغربية.

وبعد ذلك تم التقاط موضع كل نملة وكل حبة تربة بواسطة عمليات مسح عالية الدقة بالأشعة السينية كل 10 دقائق لمدة 20 ساعة.

وأعطت نتائج الأشعة السينية للباحثين تفاصيل دقيقة حول شكل كل نفق والحبوب التي سيتم إزالتها لإنشاء النفق.

ثم أنشأ الفريق نموذجا حاسوبيا باستخدام عمليات المسح تلك لفهم القوى المؤثرة على الأنفاق.

وتم إعادة إنشاء حجم وشكل واتجاه كل حبة في النموذج مع إمكانية حساب اتجاه وحجم القوة على كل حبة، بما في ذلك عوامل الجاذبية والاحتكاك والتماسك الناتج عن الرطوبة، وكان النموذج دقيقا بدقة 0.07 ملليمتر للماسح الضوئي.

تقنية فيزيائية
وتشير النتائج إلى أنه أثناء قيام النمل بالحفر داخل التربة يميل إلى الالتفاف حول محور النفق، لتشكيل ما يسميه العلماء “الأقواس” في التربة التي يكون قطرها أكبر من النفق نفسه.

ويقلل وجود هذه الأقواس من الأحمال التي تؤثر على جزيئات التربة داخل الأقواس، حيث يقوم النمل ببناء نفقه، ويستطيع إزالة هذه الجزيئات بسهولة لتمديد النفق دون التسبب في أي انهيارات، إذ تجعل الأقواس النفق أقوى وأكثر متانة.

كما يميل النمل إلى حفر أنفاق مستقيمة نسبيا تنحدر بزاوية الاسترخاء للمادة الحبيبية – وهي أشد زاوية نزول أو تراجع بالنسبة للمستوى الأفقي الذي يمكن أن تتكدس فيه المادة دون تراجع – والذي كان في هذه التجربة حوالي 40 درجة.

وبحسب الباحثين فإن النمل يتبع خوارزمية سلوكية بسيطة جدا تطورت بمرور الوقت، وهو ما عبّر عنه الباحث المشارك خوسيه أندريد بقوله: “بطريقة رائعة – ربما تكون مصادفة – طور النمل تقنية للحفر تتماشى مع قوانين الفيزياء، لكنها فعالة بشكل لا يصدق”.

ويعتقد الفريق أنه إذا كان من الممكن تحليل الخوارزمية السلوكية بشكل أكبر وتكرارها في نهاية المطاف، فقد تجد طريقها إلى التطبيق في روبوتات التعدين الآلي، إما هنا على الأرض أو على أجسام فضائية أخرى حيث تكون أعمال التعدين خطرة بالفعل وخصوصا على البشر.

تصاميم مختلفة
تتداخل جميع تلال النمل فيما بينها مشكلة العديد من الغرف المتصلة بواسطة الأنفاق. تستخدم هذه الغرف الصغيرة في دور الحضانة وتخزين الطعام وحتى كأماكن استراحة للنمل العامل.

وأثناء النهار، يقوم النمل العامل بنقل اليرقات إلى الغرف القريبة من قمة عش النمل لإبقائها أكثر دفئا. وفي الليل، يعيدونهم إلى الغرف السفلية من العش.

يختلف تصميم عش النمل باختلاف أنواع النمل، إذ يقوم بعض النمل بصنع تلال ناعمة ومنخفضة من الأوساخ أو الرمل، فيما يصنع آخرون إبداعات هندسية شاهقة من الطين.

وتتميز معظم أنواع النمل الأبيض، التيرمايت، ببناء عشوشها في جوف الأرض، أو في باطن الكتل الخشبية لتتجنب الضوء. وتتخلل العش ممرات وأنفاق تعمل كشوارع وطرق سريعة.

ويعتبر نمل “ويسترن هارفستر” من الأنواع الفريدة من نوعها من حيث أنه ينشئ كومة صغيرة في الأعلى مع نفق كبير في الأسفل يمكن أن ينزل بشكل مستقيم إلى ما يصل إلى 15 قدما.

تم اكتشاف عش النمل المتصل مع المستعمرات المتعاونة على امتداد أكثر من 13 ميلا في اليابان، وتم العثور على مستعمرة تغطي 3600 ميل في أوروبا حيث تمتد من الريفيرا الإيطالية إلى الزاوية الشمالية الغربية لإسبانيا.