पक्षियों के झुंड एक तरल, परमाणु ऑर्केस्ट्रा की तरह आकाश में उड़ते हैं

पक्षी झुंड में उड़ते हैं, मछलियाँ स्कूलों में तैरती हैं। बिना फैलाव या टकराव के, उन्हें एक साथ क्या बांधता है? न्यूयॉर्क यूनिवर्सिटी (एनवाईयू) के गणितज्ञों ने पागलपन की विधि समझाई: जानवर एक साथ चलते हैं, एक ऑर्केस्ट्रा की तरह जिसका नेतृत्व एक उस्ताद करता है। उदाहरण के लिए, एक पक्षी के फड़फड़ाते पंख “भंवर तरंगें” (या यात्रा तरंगें) उत्पन्न करते हैं, जिनमें से प्रत्येक दूसरे की तरंगों द्वारा निर्देशित होती है, शोधकर्ताओं ने पत्रिका में प्रकाशित एक नए पेपर में समझाया शारीरिक समीक्षा तरल पदार्थ.

अध्ययन इन क्लस्टरिंग प्राणियों के व्यवहार की तुलना नियमित रूप से दूरी वाले “परमाणुओं” के साथ “मुलायम क्रिस्टल” से करता है। हालाँकि, उनकी स्थिति विकृतियों और गतिशील अस्थिरताओं जैसे तापमान में उतार-चढ़ाव या किसी शिकारी द्वारा शारीरिक बल के प्रति अतिसंवेदनशील होती है; “परमाणु” संगठन टूट जाता है, लेकिन तेजी से फिर से जुड़ जाता है और एक गतिशील क्रिस्टल जैसे संगठन में समन्वयित हो जाता है।

लोचदार पक्षी

“[The] की पंक्तियाँ पक्षियों या मछली एनवाईयू के कूरेंट इंस्टीट्यूट स्कूल ऑफ मैथमेटिक्स, कंप्यूटिंग और डेटा साइंस (अब ऑक्सफोर्ड यूनिवर्सिटी के मैथमेटिकल इंस्टीट्यूट में फेलो) की शोधकर्ता क्रिस्टियाना मावरोइयाकौमौ ने एक विज्ञप्ति में कहा, “यह एक लोचदार पदार्थ की तरह व्यवहार करता है, जो नियमित रूप से दूरी वाले व्यक्तियों को लचीले, या स्प्रिंग-जैसे, बंधनों द्वारा एक साथ बांधे रखता है – नरम क्रिस्टलीय पदार्थों के समान, जिसमें परमाणु एक व्यवस्थित, दोहराए जाने वाले पैटर्न में व्यवस्थित होते हैं।”

पेपर में बताया गया है कि प्रत्येक पक्षी के फड़फड़ाने का एक विशिष्ट रूप होता है और यह उड़ने वाले के आत्म-प्रणोदन को निर्धारित करता है और अपने निशान में एक “जागृत प्रवाह संकेत” भी छोड़ता है। पेपर कहता है, प्रयोगों से पता चला है कि जब समान फ़्लैपिंग किनेमेटिक्स (वस्तुओं की गति) के साथ संचालित किया जाता है, तो “अनुयायी नेता के मद्देनजर कई अलग, स्थिर पदों में से एक लेता है, और दोनों एक ही गति से एक साथ यात्रा करते हैं।”

मछली के लिए, कम तैराकी गति पर उनकी असंगठित मिलिंग दृढ़ता से संरेखित सदस्यों के व्यवस्थित “जाली” में बदल सकती है जो उच्च गति पर उत्पन्न मजबूत आंदोलनों द्वारा स्थिति में मजबूर हो जाती हैं, पेपर में कहा गया है कि यह घटना परमाणुओं के समान है “जो एक अव्यवस्थित गैस चरण से एक व्यवस्थित क्रिस्टलीय ठोस में संक्रमण करती है”।

शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए एक गणितीय मॉडल का उपयोग किया कि ये जानवर सामूहिक रूप से और अंतःक्रियात्मक रूप से कैसे चलते हैं, उनका कहना है कि इसे बड़े समूहों का अध्ययन करने के लिए भी बढ़ाया जा सकता है। उन्होंने पिछले मॉडलों पर निर्माण किया, जिसमें सुझाव दिया गया कि प्रत्येक पक्षी एक जागृत प्रवाह उत्सर्जित करते हुए एक रेखा के साथ उड़ता है और अन्य पक्षियों द्वारा उत्सर्जित जागृत प्रवाह के साथ बातचीत भी करता है।

अच्छी तरह से अलग-अलग स्थानों पर सामंजस्य पक्षियों को सामूहिक रूप से चलने की अनुमति देता है। और उड़ान की गति पूरी तरह से नेता द्वारा निर्धारित की जाती है। पेपर में कहा गया है, “नेता वास्तव में अनुयायियों से अप्रभावित रहता है क्योंकि बातचीत एक तरह से होती है… जैसा कि एक सदस्य द्वारा छोड़े गए और अगले द्वारा सामना किए जाने वाले जागृत प्रवाह से तय होता है।” सबसे छोटी गड़बड़ी को समूह के अन्य सदस्यों तक बढ़ाया जाएगा, जिससे उन्हें शिकारियों, शिकार या प्रवाह संबंधी गड़बड़ी का एहसास होगा।

रोबोटिक्स को सूचित करना

लेखकों ने सुझाव दिया कि पक्षियों और मछलियों की हाइड्रोडायनामिक और वायुगतिकीय बातचीत एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग, रोबोटिक्स और ऊर्जा संचयन को सूचित कर सकती है। पिछले दशक में किए गए कई रोबोफिजिकल प्रयोगों ने गठन आंदोलन में शारीरिक और व्यवहारिक इंटरैक्शन के बीच अंतरसंबंध को समझाने का प्रयास किया है।

एनवाईयू की एप्लाइड गणित प्रयोगशाला, जहां शोध आयोजित किया गया था, के निदेशक लीफ रिस्ट्रोफ ने कहा, इस घटना में सामग्रियों के निर्माण खंडों के निर्माण की समानता है, जो “विश्लेषण के लिए नए रास्ते खोलता है – और संभावित रूप से हेरफेर करता है – कि ये घटक कैसे बातचीत करते हैं।”