鳥や魚の群れは「柔らかい結晶」のように動いているという研究結果

ニューヨーク大学だいがくの研究けんきゅうチームは、鳥とりの群むれや魚さかなの群むれが「柔やわらかい結晶けっしょう」に似にた構造こうぞうを持もって動うごいているという研究けんきゅう結果けっかを発表はっぴょうした。鳥とりや魚さかなは互たがいに直接ちょくせつ接触せっしょくしているわけではないにもかかわらず、群むれ全体ぜんたいが統一とういつされた動うごきを見みせる。その仕組しくみを流体力学りゅうたいりきがくの観点かんてんから解明かいめいしたのが今回こんかいの研究けんきゅうだ。

研究けんきゅうチームは群むれを「流体りゅうたいによって媒介ばいかいされる物質ぶっしつ」として数学的すうがくてきにモデル化かした。先頭せんとうの個体こたいが羽はばたきや泳およぎによって生うみ出だす気流きりゅうや水流すいりゅうが、後方こうほうの個体こたいに力ちからを及およぼす。これにより、個体こたいどうしが直接ちょくせつ触ふれなくても均一きんいつな間隔かんかくが保たもたれ、バネのような結合けつごうが群むれ全体ぜんたいに生しょうじるという。この秩序ちつじょだった構造こうぞうが固体こたいの結晶けっしょうに似にていることから、研究者けんきゅうしゃたちはこれを「柔やわらかい結晶けっしょう」と呼よんでいる。

実証じっしょう実験じっけんでは、水槽すいそうの中なかに電動でんどうの模擬もぎ翼よくを5枚まい設置せっちし、鳥とりの羽はばたきを再現さいげんした。観察かんさつの結果けっか、各かく翼よくが流体りゅうたいを介かいして互たがいに影響えいきょうを与あたえ合あい、直接ちょくせつ触ふれることなく整列せいれつした動うごきが生うまれることが確認かくにんされた。

研究者けんきゅうしゃたちは、この「柔やわらかい結晶けっしょう」という構造こうぞうが、群むれが外敵がいてきや障害物しょうがいぶつ、水流すいりゅうといった環境かんきょうの変化へんかに素早すばやく反応はんのうできる理由りゆうの一ひとつである可能性かのうせいを指摘してきしている。集団しゅうだん行動こうどうのメカニズムを流体力学りゅうたいりきがくの視点してんから捉とらえることで、動物どうぶつの群むれだけでなく、ロボットや自律型じりつがた無人機むじんきなどの制御せいぎょ技術ぎじゅつへの応用おうようも期待きたいされている。