ওয়ারফিশের পাখনার অ্যানাটমি নীরব আন্ডারওয়াটার রোবট ডিজাইনে অনুপ্রেরণা জোগাচ্ছে

ওয়ারফিশের পাখনা আরও নীরব ধরনের আন্ডারওয়াটার রোবটে অনুপ্রেরণা জোগাচ্ছে

যখন রোবোটিসিস্ট রব শেফার্ড একটি বড় আন্ডারওয়াটার রোবট নিয়ে কাজ শুরু করলেন যা নীরবে সাঁতার কাটবে যাতে সমুদ্রের প্রাণীদের ভয় না পায়, তখন তিনি অপ্রত্যাশিত এক জায়গায় ডিজাইনের সূত্র খুঁজলেন: ওয়ারফিশ। এই কয়েক মিটার লম্বা মাছ, যা মানুষের সাথে বিরলভাবে দেখা হয়, জলের মধ্য দিয়ে একটি ফিতার মতো পৃষ্ঠীয় পাখনা দিয়ে চলে যা তরঙ্গে তরঙ্গায়িত হয়। শেফার্ড সন্দেহ করেছিলেন, সেই তরঙ্গ-চালিত প্রপালশন সিস্টেম এমন একটি মেশিনের জন্য ইঞ্জিনিয়ারিং নীতিতে রূপান্তরিত হতে পারে যা ছটফট করার বদলে গড়িয়ে চলে।

মাছটিকে আরও ভালোভাবে বুঝতে, শেফার্ড অবসরপ্রাপ্ত কর্নেল ইকথিওলজিস্ট উইলি বেমিসের সাথে যোগাযোগ করলেন। বেমিস, কৃষি ও জীবন বিজ্ঞান কলেজের বাস্তুবিদ্যা ও বিবর্তনীয় জীববিজ্ঞানের এমেরিটাস অধ্যাপক, স্মরণ করেন যে শেফার্ড তাকে ফোন করে ওয়ারফিশে আগ্রহ প্রকাশ করেছিলেন — এবং বেমিস তাকে বলেছিলেন আগ্রহটি পারস্পরিক। সেই সংক্ষিপ্ত আলাপচারিতা ওয়ারফিশের অস্বাভাবিক পৃষ্ঠীয় পাখনার রে-গুলি তদন্ত করার একটি সহযোগিতা শুরু করে।

তরঙ্গ প্রপালশনের জন্য গঠিত একটি অ্যানাটমি

ওয়ারফিশ চমকপ্রদ প্রাণী, ফিতার আকারের শরীর এবং বিশ্বব্যাপী বিস্তৃতি সহ। মাত্র দুটি প্রজাতি স্বীকৃত, এবং তারা বিশ্বজুড়ে মহাসাগরে প্রায় ১,০০০ ফুট (৩০৫ মিটার) গভীরতা পর্যন্ত বাস করে। তারা বিশাল: বৃহত্তম ব্যক্তিদের আনুমানিক প্রায় ৮ মিটার, বা প্রায় ২৬ ফুট পর্যন্ত পৌঁছানোর অনুমান করা হয়, যা জায়ান্ট ওয়ারফিশকে জীবিত দীর্ঘতম অস্থিময় মাছ করে তোলে। তবুও, এই দৈত্যগুলি বড় শিকারের বদলে ছোট ক্রাস্টেসিয়ান খায়।

তাদের পৃষ্ঠীয় পাখনা তাদের আলাদা করে। এতে শত শত অস্থি-সদৃশ কঙ্কাল কাঠামো থাকে যাকে ফিন রে বলা হয় যা মাছের পিঠ থেকে বেরিয়ে আসে। এই রে-গুলি কেবল পাখনাকে শক্ত করে না; তারা সমন্বিত ক্রমে চলে, তাদের সংযুক্ত করে এমন ঝিল্লি বরাবর তরঙ্গ তৈরি করে। ভ্রমণকারী তরঙ্গগুলি মাছটিকে সামনে ঠেলে দেয়। ফলাফল একটি মসৃণ, অবিচ্ছিন্ন প্রপালশন যা অন্যান্য অনেক মাছের ব্যবহৃত দোলায়মান লেজ বা ঝাপটানো উপাঙ্গ থেকে সম্পূর্ণ আলাদা।

• দুটি স্বীকৃত ওয়ারফিশ প্রজাতি বিশ্বের মহাসাগর জুড়ে বিস্তৃত।
• তারা প্রায় ৩০৫ মিটার (১,০০০ ফুট) পর্যন্ত গভীরতায় বাস করতে পারে।
• জায়ান্ট ওয়ারফিশ প্রায় ৮ মিটার দৈর্ঘ্যে পৌঁছাতে পারে, যা তাদের দীর্ঘতম অস্থিময় মাছ করে তোলে।
• তাদের খাদ্য ছোট ক্রাস্টেসিয়ান দিয়ে গঠিত।
• শত শত পৃষ্ঠীয় পাখনার রে একসাথে কাজ করে প্রপালসিভ তরঙ্গ তৈরি করে।

জয়স্টিক-সদৃশ পাখনার রে-গুলির প্রথম ঝলক

৩০ সেপ্টেম্বর ইকথিওলজি অ্যান্ড হারপেটোলজি জার্নালে প্রকাশিত একটি নতুন গবেষণা প্রথমবারের মতো অ্যানাটমি এবং পেশীগুলির সিরিজের বর্ণনা দেয় যা ওয়ারফিশের প্রতিটি পাখনার রে-কে সম্পূর্ণ বৃত্তে স্বাধীনভাবে ঘুরতে দেয়। এই আন্দোলনকে জয়স্টিকের সাথে তুলনা করা হয়েছে, এবং এটি মাছটিকে পৃথক রে-গুলির উপর সুনির্দিষ্ট, বহুমুখী নিয়ন্ত্রণ দেয় — এমন একটি সক্ষমতা যা পাখনা কীভাবে এত জটিল তরঙ্গ তৈরি করতে পারে তা ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করে।

বেমিস পেপারটির সিনিয়র লেখক। শেফার্ড, কর্নেল ডাফিল্ড কলেজ অফ ইঞ্জিনিয়ারিং-এর মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং-এর জন এফ. কার অধ্যাপক, সহ-লেখক। গ্যাব্রিয়েল আফনসো, বেমিসের ল্যাবে একজন প্রাক্তন ভিজিটিং গবেষক যিনি এখন ভার্জিনিয়া ইনস্টিটিউট অফ মেরিন সায়েন্সে ডক্টরাল শিক্ষার্থী, প্রথম লেখক।

একটি একক রে-র স্তরে স্বাধীন নিয়ন্ত্রণ

প্রতিটি রে-র সম্পূর্ণ বৃত্তে ঘোরার ক্ষমতা মানে পাখনাটি একটি নিষ্ক্রিয় শীট নয়। বরং, এটি শত শত চলমান উপাদানের একটি সক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রিত অ্যারে। পৃথক রে-গুলির অভিমুখ সামঞ্জস্য করে, মাছটি পাখনার ঝিল্লি বরাবর ভ্রমণকারী তরঙ্গকে আকার দিতে পারে, এটি যে থ্রাস্ট তৈরি করে তা টিউন করে। ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য, সেই ধরনের বিতরণকৃত, সূক্ষ্ম-দানাদার নিয়ন্ত্রণ আকর্ষণীয়: এটি এমন একটি প্রপালশন সিস্টেমের ইঙ্গিত দেয় যা বড়, শব্দযুক্ত চলমান অংশ ছাড়াই মডুলেট করা যায়।

ওয়ারফিশ অধ্যয়ন করা কেন এত কঠিন

ওয়ারফিশ সম্পর্কে অনেক কিছু রহস্যময় রয়ে গেছে, এবং তাদের অধ্যয়নের অসুবিধা একটি প্রধান কারণ। মাছগুলি মারা গেলে, তাদের দেহ খণ্ডে খণ্ডে ভেঙে যায়, তাই অক্ষত নমুনা বিরল। এটি অ্যানাটমিক্যাল কাজকে চ্যালেঞ্জিং করে তোলে, এবং এটি ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করে কেন তাদের পাখনার রে-গুলি সম্পর্কে মৌলিক প্রশ্নগুলি এত দীর্ঘ সময় উত্তরহীন ছিল। নতুন পেপারের পাখনার রে পেশীগুলির বিস্তারিত বিবরণ তাই একটি উল্লেখযোগ্য শূন্যতা পূরণ করে।

প্রাণীদের গভীর আবাসস্থল আরেকটি বাধা যোগ করে। পৃষ্ঠের শত শত ফুট নিচে বাস করে, তারা জীবিত অবস্থায় বিরলভাবে পর্যবেক্ষণ করা হয়, এবং তাদের আকার ও ভঙ্গুরতা তাদের সংগ্রহ বা পরীক্ষা করার প্রচেষ্টাকে জটিল করে তোলে। একজন রোবোটিসিস্ট এবং একজন ইকথিওলজিস্টের মধ্যে সহযোগিতা এগিয়ে যাওয়ার একটি পথ দিয়েছে: প্রপালশন সম্পর্কে ইঞ্জিনিয়ারিং প্রশ্নগুলি এমন অ্যানাটমিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলি তুলে ধরেছে যা সম্পূর্ণভাবে বর্ণিত হয়নি, আবার মাছের জীববিজ্ঞান রোবটের জন্য একটি প্রাকৃতিক মডেল সরবরাহ করেছে।

গভীর-সমুদ্রের মাছ থেকে ইঞ্জিনিয়ারিং ডিজাইন পর্যন্ত

রোবোটিক্সের জন্য ওয়ারফিশের আকর্ষণ তার নীরবতায় নিহিত। একটি বড় আন্ডারওয়াটার রোবট যা একটি নমনীয় পাখনা বরাবর ভ্রমণকারী তরঙ্গের সাথে চলে, কম আকস্মিক, উচ্চ-শক্তি আন্দোলন নিয়ে কাজ করতে পারে, এটি যে ব্যাঘাত তৈরি করে তা হ্রাস করে। এটি এমন মিশনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ যেখানে লক্ষ্য হল সামুদ্রিক জীবনকে তার আচরণ পরিবর্তন না করে পর্যবেক্ষণ করা। একটি যান যা অবিচ্ছিন্ন, তরঙ্গ-সদৃশ গতিতে জলের মধ্য দিয়ে পিছলে যায়, প্রপেলার বা দোলায়মান ফয়েল দ্বারা চালিত একটির চেয়ে পরিবেশে মিশে যাওয়ার কাছাকাছি আসতে পারে।

ওয়ারফিশ আরও প্রদর্শন করে যে এই ধরনের একটি সিস্টেম বড় আকারে কাজ করতে পারে। মাছের দেহ কয়েক মিটার দৈর্ঘ্যে পৌঁছাতে পারে, এবং এর পাখনা এখনও শত শত রে-র সমন্বিত ক্রিয়ার মাধ্যমে কার্যকর প্রপালশন তৈরি করে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে অন্তর্নিহিত নীতিটি বড় আকারে বাড়ানো যেতে পারে, যা একটি বড় হিসাবে বর্ণিত রোবটের জন্য প্রাসঙ্গিক।

গবেষণাটি মেরিন রোবোটিক্সের জন্য কী বোঝাতে পারে

গবেষণাটি একটি সমাপ্ত রোবট উপস্থাপন করে না; এটি অ্যানাটমিক্যাল ভিত্তি প্রতিষ্ঠা করে যা একটি রোবটকে পথ দেখাতে পারে। প্রতিটি পাখনার রে কীভাবে পেশীবহুল এবং নিয়ন্ত্রিত হয় তা নথিভুক্ত করে, গবেষকরা ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য একটি টেমপ্লেট দেন যা থেকে তারা আঁকতে পারেন। একটি ভবিষ্যতের যান পৃথকভাবে সক্রিয় উপাদান দিয়ে পাখনার রে-গুলি অনুকরণ করতে পারে যা একটি ভ্রমণকারী তরঙ্গ তৈরি করতে ঘোরে। এই ধরনের একটি ডিজাইন স্টেলথ এবং কৌশল উভয়ই দিতে পারে, একটি রোবটকে প্রপেলারের গতি পরিবর্তন করার বদলে তরঙ্গ পুনর্বিন্যাস করে হোভার, বাঁক বা ত্বরান্বিত করতে দেয়।

এখনও সমাধান করার জন্য ব্যবহারিক প্রশ্ন রয়েছে। একটি মেরিন যানে শত শত স্বাধীনভাবে ঘূর্ণায়মান উপাদান তৈরি করতে মজবুত, কমপ্যাক্ট অ্যাকচুয়েটর এবং সেগুলি সমন্বয় করতে সক্ষম একটি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা প্রয়োজন হবে। মহাসাগরীয় পরিবেশ ক্ষয়কারী এবং অপ্রত্যাশিত, এবং একটি নমনীয় পাখনার ঝিল্লিকে বারবার বাঁকানো সহ্য করতে হবে। তবুও জৈবিক সিস্টেম দেখায় যে এই চ্যালেঞ্জগুলি নীতিগতভাবে সমাধানযোগ্য: ওয়ারফিশ লক্ষ লক্ষ বছর ধরে এটি করে আসছে।

নীরব প্রপালশনের জন্য একটি মডেল জীব

গবেষণাটি আন্তঃবিষয়ক কাজের মূল্যও তুলে ধরে। শেফার্ড একটি ইঞ্জিনিয়ারিং সমস্যা — কীভাবে বড় আকারে নীরবে সাঁতার কাটা যায় — বেমিসের কাছে নিয়ে এসেছিলেন, যিনি কয়েক দশকের ইকথিওলজিক্যাল দক্ষতা নিয়ে এসেছিলেন। আফনসো প্রথম লেখক হিসেবে তাদের যৌথ প্রচেষ্টা পাখনার রে অ্যানাটমির একটি বর্ণনা তৈরি করেছে যা অনুপস্থিত ছিল। এটি একটি স্মারক যে কিছু সবচেয়ে দরকারী ডিজাইন ধারণা বিরলভাবে দেখা এবং সংগ্রহ করা কঠিন জীবের মধ্যে লুকিয়ে থাকতে পারে।

আপাতত, ওয়ারফিশের পাখনা জৈবিক ধাঁধা এবং ইঞ্জিনিয়ারিং অনুপ্রেরণা উভয়ই রয়ে গেছে। রোবোটিসিস্টরা ন্যূনতম ব্যাঘাত সহ মহাসাগর অন্বেষণ করার উপায় খুঁজছেন, মাছের ফিতার মতো পাখনা এবং তার শত শত জয়স্টিক-সদৃশ রে একটি আকর্ষণীয় মডেল সরবরাহ করে — যা শেষ পর্যন্ত বড় আন্ডারওয়াটার রোবটগুলিকে তাদের পর্যবেক্ষণের জন্য নির্মিত প্রাণীদের মতো নীরবে সাঁতার কাটতে সাহায্য করতে পারে।

This article is based on reporting by Phys.org. Read the original article.