Ученые предлагают проектировать транспортные сети по примеру плесени

Иллюстрации с сайта scienceblog.ru

Ученые доказали, что для проектирования сложных транспортных сетей, когда наиболее эффективное решение трудно подобрать, можно использовать пример слизистой плесени, способной рационально соединять транспортными каналами источники пищи, сообщается в статье исследователей, опубликованной в сегодняшнем выпуске журнала Science.

Слизистая плесень Physarum polycephalum - это гигантский многоядерный одноклеточный организм, часто населяющий гниющие древесные остатки. Пищей этого организма становятся споры бактерий или сами бактерии. Встречая новые источники пищи по мере своего роста, этот организм разрастается и начинает соединять различные позиции, в которых находится еда, трубками-каналами, по которым происходит эффективная транспортировка питательных веществ. Авторы исследования во главе с Тошиюки Накагаки (Toshiyuki Nakagaki) из Университета Хоккайдо попытались понять, можно ли использовать способность этого организма подбирать оптимальное количество и протяженность каналов между источниками питания для проектирования наземных транспортных систем между большим количеством крупных населенных пунктов.

Эта техническая задача подчас оказывается очень сложной, так как требует учесть все издержки на строительство и в то же время сделать систему достаточно эффективной, чтобы перемещения между городами не отнимали у людей слишком много времени и сил, и не были чрезмерно дороги.

В своем исследовании ученые поместили на агаровые пластины питательные вещества (овсяные хлопья), распределение которых имитировало карту городов, прилежащих к столице Японии. В точку, обозначающую на карте сам Токио, авторы статьи поместили плесень P.polycephalum. Наблюдая за тем, как организм рос и развивался на пластинах, ученые с изумлением отметили для себя, что во многих случаях система транспортных каналов, созданная одноклеточным, имитирует систему железнодорожных линий, уже построенных в префектуре Токио. При этом организм P.polycephalum смог "предложить" и ряд альтернативных, но так же чрезвычайно эффективных решений для сообщения японских городов дорогами.

Ученые надеются построить на основании своих наблюдений за P.polycephalum компьютерную модель поведения этого организма, которая поможет инженерам проектировать более эффективные транспортные сети.