นักวิจัยของมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ ค้นพบอย่างแม่นยำว่าแมงมุมสร้างใยอย่างไรโดยใช้การมองเห็นตอนกลางคืนและปัญญาประดิษฐ์เพื่อติดตามและบันทึกทุกการเคลื่อนไหวของขาทั้งแปดขณะที่แมงมุมทำงานในความมืด
การสร้าง playbook หรืออัลกอริธึมการสร้างเว็บของพวกเขาทำให้เกิดความเข้าใจใหม่ว่าสิ่งมีชีวิตที่มีสมองเพียงเศษเสี้ยวของขนาดมนุษย์สามารถสร้างโครงสร้างที่มีความสง่างาม ความซับซ้อน และความแม่นยำทางเรขาคณิตได้อย่างไร
แอนดรูว์ กอร์ดัส ผู้เขียนอาวุโส
นักชีววิทยาด้านพฤติกรรมในภาควิชาชีววิทยาของโรงเรียนศิลปะและวิทยาศาสตร์ครีเกอร์ กล่าวว่า “ครั้งแรกที่ฉันสนใจหัวข้อนี้ในขณะที่ฉันกำลังออกไปดูนกกับลูกชายของฉัน “หลังจากที่ได้เห็นเว็บที่น่าตื่นตาตื่นใจ ฉันคิดว่า ‘ถ้าคุณไปที่สวนสัตว์และเห็นลิงชิมแปนซีสร้างสิ่งนี้ คุณจะคิดว่านั่นเป็นชิมแปนซีที่น่าทึ่งและน่าประทับใจตัวหนึ่ง’ นี่มันน่าทึ่งยิ่งกว่าเดิมเพราะสมองของแมงมุมนั้นเล็กมาก และฉันรู้สึกหงุดหงิดที่เราไม่รู้เพิ่มเติมว่าพฤติกรรมที่น่าทึ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ตอนนี้เราได้กำหนดการออกแบบท่าเต้นทั้งหมดสำหรับการสร้างเว็บแล้ว ซึ่งไม่เคยมีใครทำมาก่อนสำหรับสถาปัตยกรรมของสัตว์ด้วยความละเอียดที่ดีนี้”
แมงมุมทอใยซึ่งสร้างขึ้นอย่างสุ่มสี่สุ่มห้าโดยใช้ประสาทสัมผัสเพียงอย่างเดียวทำให้มนุษย์หลงใหลมานานหลายศตวรรษ ไม่ใช่ว่าแมงมุมทุกตัวจะสร้างใย แต่แมงมุมเหล่านั้นเป็นสัตว์ในกลุ่มย่อยของสัตว์ที่รู้จักกันในการสร้างสรรค์ทางสถาปัตยกรรม เช่น นกที่สร้างรังและปลาปักเป้าที่สร้างวงกลมทรายอันวิจิตร
งดงามเมื่อผสมพันธุ์
ขั้นตอนแรกในการทำความเข้าใจว่าสมองที่ค่อนข้างเล็กของสถาปนิกสัตว์เหล่านี้สนับสนุนโครงการก่อสร้างระดับสูงของพวกเขาอย่างไร คือการจัดทำเอกสารและวิเคราะห์พฤติกรรมและทักษะการเคลื่อนไหวที่เกี่ยวข้องอย่างเป็นระบบ ซึ่งจนถึงขณะนี้ยังไม่เคยทำมาก่อน ส่วนใหญ่เป็นเพราะความท้าทายในการจับภาพและ การบันทึกการกระทำ Gordus กล่าว
ลองดู: นักวิทยาศาสตร์ของ MIT ปั่นเพลงจากใยแมงมุม
ที่นี้ทีมของเขาได้ศึกษาช่างทอผ้าลูกกลมที่ถูกแฮ็ก
ซึ่งเป็นแมงมุมที่มีถิ่นกำเนิดในแถบตะวันตกของสหรัฐฯ ซึ่งมีขนาดเล็กพอที่จะนั่งได้สบายเพียงปลายนิ้วสัมผัส เพื่อสังเกตแมงมุมในระหว่างการทำงานสร้างเว็บในเวลากลางคืน ห้องปฏิบัติการได้ออกแบบลานประลองด้วยกล้องอินฟราเรดและแสงอินฟราเรด ด้วยการตั้งค่าดังกล่าว พวกเขาเฝ้าติดตามและบันทึกแมงมุมหกตัวทุกคืนขณะสร้างใย พวกเขาติดตามการเคลื่อนไหวของขาแต่ละข้างนับล้านด้วยซอฟต์แวร์วิชันซิสเต็มที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อตรวจจับการเคลื่อนไหวของแขนขา
Abel Corver ผู้เขียนนำซึ่งเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่กำลังศึกษาเกี่ยวกับการทำเว็บและสรีรวิทยากล่าวว่า “แม้ว่าคุณจะบันทึกวิดีโอก็ตาม เป็นเวลานานแล้วที่ต้องติดตามในหลาย ๆ คน” “มันมากเกินไปที่จะผ่านทุกเฟรมและใส่คำอธิบายประกอบจุดขาด้วยมือ เราจึงฝึกซอฟต์แวร์วิชันซิสเต็มเพื่อตรวจจับท่าทางของแมงมุมทีละเฟรม เพื่อให้เราสามารถบันทึกทุกสิ่งที่ขาทำเพื่อสร้างเว็บทั้งหมด”
พวกเขาพบว่าพฤติกรรมการสร้างเว็บนั้นค่อนข้างคล้ายคลึงกันมากจนนักวิจัยสามารถทำนายส่วนของใย
แมงมุมที่แมงมุมกำลังทำงานอยู่เพียงแค่เห็นตำแหน่งของขา
ที่เกี่ยวข้อง: บริษัท เลียนแบบแมงมุมเพื่อสร้างผ้าไหมเทียมเงาซึ่งมีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากกว่า 1,000 เท่า
“แม้ว่าโครงสร้างขั้นสุดท้ายจะแตกต่างกันเล็กน้อย กฎที่พวกเขาใช้ในการสร้างเว็บก็เหมือนกัน” กอร์ดัสกล่าว “พวกเขาทั้งหมดใช้กฎเดียวกัน ซึ่งยืนยันว่ากฎนั้นเข้ารหัสอยู่ในสมองของพวกเขา ตอนนี้เราต้องการทราบว่ากฎเหล่านั้นถูกเข้ารหัสในระดับเซลล์ประสาทอย่างไร”
ผลการวิจัยนี้ เผยแพร่ทางออนไลน์ แล้วในวารสาร Current Biologyฉบับเดือน พฤศจิกายน
งานในอนาคตสำหรับห้องปฏิบัติ
การรวมถึงการทดลองกับยาเปลี่ยนความคิดเพื่อกำหนดว่าวงจรใดในสมองของแมงมุมที่มีหน้าที่รับผิดชอบในขั้นตอนต่างๆ ของการสร้างเว็บ
“แมงมุมนั้นน่าทึ่งมาก เพราะที่นี่คุณมีสัตว์ที่มีสมองซึ่งสร้างขึ้นจากโครงสร้างพื้นฐานเดียวกันกับของเรา และงานนี้อาจให้คำแนะนำแก่เราว่าเราจะสามารถเข้าใจระบบสมองที่ใหญ่ขึ้นได้อย่างไร รวมทั้งมนุษย์ด้วย และผมคิดว่ามันน่าตื่นเต้นมาก ” คอร์เวอร์กล่าว
Credit : เซ็กซี่บาคาร่า
