Ինչպես են մարդու մատները զգում մոլեկուլները

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Երբևէ մտածե՞լ եք, թե որքան սուր է մարդու շոշափելիքի զգացումը: Նախորդ աշխատանքը ցույց է տվել, որ մեր մատները կարող են հայտնաբերել 13 նանոմետր բարձրությամբ բշտիկներ: Եվ մեզանից յուրաքանչյուրը փակ աչքերով կտարբերի փայտը մետաղից և պլաստմասից, քանի որ այդ նյութերն ունեն տարբեր հյուսվածքներ և տարբեր ձևերով կլանում են մատների ջերմությունը։ Սակայն Սան Դիեգոյի Կալիֆոռնիայի համալսարանի հետազոտողները պարզել են, որ հպման միջոցով մարդիկ կարող են զգալ տարբերությունը երկու մակերեսների միջև, որոնք տարբերվում են միայն մոլեկուլների վերին շերտում:

Պրոֆեսոր Դարեն Լիպոմիի գլխավորած թիմն օգտագործել է երկու սիլիցիումի վաֆլի, մեկը պատված է օքսիդացված շերտով, որտեղ գերակշռում են թթվածնի ատոմները, իսկ մյուսը ծածկված է ածխածնի ֆտորի վրա հիմնված տեֆլոնի նյութով: Երկու ափսեներն էլ հարթ էին և գրեթե նույն տեսքն ունեցան:

Առաջին փորձի ժամանակ 15 կամավորներից բաղկացած խմբին խնդրեցին իրենց մատը սահեցնել երեք ափսեի վրայով և գուշակել, թե որն է տարբերվում մյուս երկուսից: Մասնակիցները թեստը հանձնել են 71%-ով:

Երկրորդ թեստն ավելի բարդ է ստացվել։ Գիտնականները երկարաձգված սիլիկոնային վաֆլիների վրա կիրառել են օքսիդացված և տեֆլոնային շերտի ութ լայնակի շերտեր: Այս շերտերում տարբեր նյութեր խաղում էին երկուական կոդի «մեկերի» և «զրոյի» դերը, և յուրաքանչյուր ափսեի վրա գաղտնագրված էր ութ բիթանոց ASCII այբուբենի տառը:

Այս անգամ փորձի տասնմեկ մասնակիցներից տասը, ըստ երևույթին, ծրագրավորումից ոչ հեռու, կարողացան վերծանել Lab (Լաբորատորիա) բառը՝ մատը սահեցնելով թիթեղների երկայնքով: Նրանց միջինը հինգ րոպեից պակաս է պահանջվել։

Ըստ հետազոտողների, մարդիկ կարող են զգալ այդ տարբերությունները տարբեր սահող շփման ուժերի պատճառով, որոնք առաջանում են, երբ հանգստի վիճակում գտնվող երկու առարկաներ սկսում են սահել միմյանց համեմատ: Հենց այս երեւույթի շնորհիվ է առաջանում դռան ծխնիների ճռռոցը կամ կանգառ գնացքի աղմուկը։

Թեստերի ընթացքում պարզվել է, որ տարբեր մակերեսների ճանաչման արդյունավետությունը կախված է նրանից, թե որքան արագ է շարժվում մատը և որքան ուժեղ է այն սեղմում ափսեին։

Լիպոմին և նրա գործընկերները ստեղծել են «արհեստական մատ՝ սենսորով և ճնշման փոխարկիչով», որը փոխանցվել է տարբեր նյութերի վրայով։ Տվյալները համակարգչային մոդելով մշակելուց հետո նրանք պարզեցին, որ արագության և ճնշման որոշ համակցությունների դեպքում մակերևույթների միջև եղած տարբերությունները լիովին անհասանելի են դառնում:

«Մեր արդյունքները ցույց են տալիս մարդու ուշագրավ կարողություն՝ արագ գտնելու ուժի և արագության ճիշտ համակցությունը՝ այս մակերևույթների միջև տարբերությունը ընկալելու համար», - ասում է Լիպոմին մամուլի հաղորդագրության մեջ: Հետաքրքիր է, որ ընդամենը մեկ սենսորով «արհեստական մատը» նույնպես կարող է զգալ այս տարբերությունը: Ոչ մի կապ չունի մեր մաշկի հարյուրավոր նյարդային վերջավորությունների և կապանների, հոդերի, դաստակների, արմունկի և ուսի ընկալիչների հետ, որոնք թույլ են տալիս մարդկանց զգալ փոքր տարբերություններ, երբ դիպչում են:

Հետազոտության արդյունքները, որոնք հրապարակվել են Materials Horizons-ում, հիմնարար նշանակություն ունեն այնպիսի տեխնոլոգիաների զարգացման համար, ինչպիսիք են էլեկտրոնային մաշկը, շոշափելի պրոթեզները և շոշափելի վիրտուալ իրականության կառավարումը: