蜜蜂正在向工程师传授最佳的蜂巢设计技术

摘要:

六角形结构非常坚固,常用于建造各行各业的多种产品。例如,这种结构被用来建造飞机机翼、船只、汽车、滑雪板、包装和声学减震材料,以及其他物品。然而,使用这种类型的结构进行建造时,当空间限制或维修要求建造者保持结构的机械强度,同时用不同大小的腔室连接工业蜂窝板时,会出现挑战。

bee-honeycomb-1280x720.jpg

研究人员认为,蜜蜂可以提供一种更有效和更适应的策略。一项新的研究发现,蜜蜂是熟练的建筑师,当有限的空间受到限制时,它们会提前计划并以不同的角度创造出不规则形状的格子,从而将均匀的格子连接起来。研究人员使用特殊技术对蜂巢进行成像,并通过计算机建模,揭示出工蜂改变蜂房的倾斜度、大小和几何形状,以应对它们在建造时遇到的挑战。

康奈尔大学电气和计算机工程助理教授、论文共同作者Kirstin Peterson说,在基础研究中,该团队研究了一个自然进化的系统,该系统以近乎最优的方式解决了挑战。项目研究人员说,了解进化如何导致生物体利用这些建筑技巧,使我们对如何建造多用途、坚固和有弹性的结构有了深入了解。

蜜蜂建造两种类型的蜂巢腔室,包括用于饲养工蜂的小蜂房和用于饲养雄峰的大蜂房。蜜蜂在建造过程中遇到的一个挑战是将小蜂房制成的格子与大蜂房连接起来,因为它们的几何形状不允许无缝贴合。于是蜜蜂采用其他形状,包括五边形或七边形,完美地将两种不同尺寸的蜂房结合在一起。

众所周知,蜜蜂也会建造不规则尺寸的蜂房,有时还会结合多种类型的不规则蜂房。研究人员发现这些不规则和不规则蜂房的特殊组合的出现频率比预期的要高。Peterson说,蜜蜂会从建造一种类型的蜂房切换到另一种类型的蜂房,但在多个蜂房上会有逐渐的变化,表明它们在提前思考。在未来的工作中,研究人员可能会探索蜂巢是否对机械强度进行了优化,并测试蜜蜂的更多建筑作品的意义所在。

热门评论

>>共有1条评论,显示1
更多评论
created by ceallan