Bir Süperbilgisayar, Karıncaların Güçlü Boyunlarının Biyomekaniğini Çözdü!

Karıncalar küçüktür, ancak boyutlarına göre çok büyük şeyleri kaldırabilirler. Bunu herkes bilir, bu konuda bir süper kahraman bile mevcuttur. Ancak, bilim insanları hâlâ karıncaların boynunun nasıl bu kadar inanılmaz ağırlıkları kaldırabiliyor olduğunun gizemini ortaya çıkarmak için çalışıyor. Ohio Devlet Üniversitesi’nden bir araştırmacı ekibi 8300 çekirdekli bir işlemci gücüyle laboratuvar deneylerini birleştirerek bulmaya çalışıyor.

Araştırmacılar, biyomekanik sihrin oluştuğu yerin boyun olduğunu hâlihazırda biliyordu: hayvanın güçlü dış iskeleti ile göğüs kafesini birbirine bağlayan yumuşak doku. Boyun bu yüzden karınca ağzında ne taşırsa o ağırlığı desteklemek durumundadır. Boynun bunu nasıl yapabildiğini ortaya çıkarmak, bilim insanlarının bu eklemin yapısal bileşenlerini ayırarak incelemesini gerektirdi. 

Karıncaların X ışınları ile enine kesit görüntüleri (microCT), gerçeği gibi hareket edecek olan geometrileri ve etkileri kesin olarak yeniden yaratacak üç boyutlu örnekler oluşturmak için kullanıldı. Bu örnek 6,5 milyondan fazla ögeden oluşuyordu; bu yüzden ekip, simülasyonu çalıştırmak için büyük işlem gücüne ihtiyaç duydu. Bunun üzerine araştırma takımı, zor hesapları yapabilen 8300 Xeon işlemci çekirdeği bulunan bir süper bilgisayar olan Oakley Cluster’a yöneldi. Bilgisayar simülasyonunun sonuçları, dikkatlice ölçümlenmiş yer çekimsel yük altında merkezkaç etkisinde bulunan gerçek karıncalar incelenerek onaylandı. 

Simülasyon, boyun eklem yapısının şaşkınlık verici derecede güçlü olduğunu, karıncanın 5000 katına kadar yükü, “eklem düzken” taşıyabilir olduğunu gösterdi. Eğer kafa yana dönmüşse, taşıma kapasitesi düşüyor (yumuşak boyun eklemi resimdeki mor kısım ile gösteriliyor).

Dış iskelet ile yumuşak boyun eklemi arasındaki yapı, araştırmacıların daha sağlam robotlar geliştirmekte kullanılabileceklerine inandığı çok etkili biyomekanik bir makine gibi. Makinelerin birleşme kısımları genellikle tasarımı en zor olan ve en önce devre dışı kalan kısımdır. Konu daha iyi robotlar yapmaksa, doğadan biraz ilham almakta utanılacak bir şey yok.