arab reality news علوم تتحقق شتلات شيا من أفكار آلان تورينج حول الأنماط في الطبيعة

تتحقق شتلات شيا من أفكار آلان تورينج حول الأنماط في الطبيعة




لاس فيجاس – أكدت بذور الشيا المنبثقة في صواني تجريبياً نموذجاً رياضياً اقترحه عالم الكمبيوتر وعالم الكمبيوتر آلان تورينج منذ عقود. يصف النموذج كيف يمكن أن تظهر الأنماط في النباتات الصحراوية ، وبقع النمر ، وخطوط الحمار الوحشي.

هذه وغيرها من السمات المبقعة والمخططة في الطبيعة هي أمثلة لما يسمى أنماط تورينج ، والتي سميت بهذا الاسم لأنه في عام 1952 ، قدم تورينج معادلات لكيفية التفاعلات البسيطة بين العوامل المتنافسة يمكن أن تؤدي إلى أنماط سطحية معقدة بشكل مدهش. في حالة المناطق القاحلة ، فإن التنافس على الرطوبة بين النباتات من شأنه أن يدفع التوزيع المعقد للنباتات.

لكن إثبات أن نموذج تورينج يشرح الأنماط في العالم الحقيقي كان يمثل تحديا (SN: 10/21/15). لم يكن واضحًا ما إذا كانت فكرة تورينج وراء التوزيع الطبيعي للنباتات حقًا. يقول الفيزيائي فلافيو فينتون من جامعة جورجيا للتكنولوجيا في أتلانتا ، قد تكون الفكرة هي مجرد قصة رياضية ، إنها قصة تنتج أشكالًا متشابهة في الكمبيوتر.

في البحث المقدم في اجتماع الجمعية الفيزيائية الأمريكية ، وصف بريندان داكوينو ، الذي درس في مختبر فنتون خلال صيف عام 2022 ، تجربة يبدو أنها تؤكد ذلك يشكل نموذج تورينج أساسًا لأنماط الغطاء النباتي.

قام الفريق بزراعة بذور الشيا في طبقات متساوية في صواني ثم ضبط الرطوبة المتاحة. من حيث الجوهر ، كان الباحثون يقومون بشكل تجريبي بتعديل العوامل التي تظهر في معادلات تورينج. من المؤكد أن أنماطًا تشبه تلك التي شوهدت في البيئات الطبيعية ظهرت. تشبه الأنماط أيضًا المحاكاة الحاسوبية لنموذج تورينج.

توضح التجارب التي أجريت على بذور الشيا (أعلى) والمحاكاة التي تحاكيها (أسفل) أن أنماط تورينج تظهر في الغطاء النباتي الذي يتنافس على الماء.  يُظهر الصف العلوي كيف يتغير النمط مع زيادة توافر المياه (من اليسار إلى اليمين).  تُظهر المناظر الطبيعية المحاكاة أنماطًا متشابهة مع زيادة هطول الأمطار (من اليسار إلى اليمين).
توضح التجارب التي أجريت على بذور الشيا (أعلى) والمحاكاة التي تحاكيها (أسفل) أن أنماط تورينج تظهر في الغطاء النباتي الذي يتنافس على الماء. يُظهر الصف العلوي كيف يتغير النمط مع زيادة توافر المياه (من اليسار إلى اليمين). تُظهر المناظر الطبيعية المحاكاة أنماطًا متشابهة مع زيادة هطول الأمطار (من اليسار إلى اليمين).برندان داكوينو (صور) ، أبو ذر كابوديان (محاكاة)

قال D’Aquino ، وهو طالب جامعي في علوم الكمبيوتر في جامعة Northeastern ، “في الدراسات السابقة ، يلائم الناس النماذج بأثر رجعي لمراقبة أنماط تورينج التي وجدواها في العالم. ولكن هنا تمكنا في الواقع من إظهار أن تغيير المعلمات ذات الصلة في النموذج ينتج عنه نتائج تجريبية نتوقعها “.

على الرغم من أن أنماط تورينج قد تم إنتاجها في بعض التجارب الكيميائية وأنظمة اصطناعية أخرى ، يعتقد الفريق أن هذه هي المرة الأولى التي تتحقق فيها التجارب مع النباتات الحية من بصيرة تورينج الرياضية.

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *