A New Yorki Egyetem matematikusai algoritmikusan előállított szárnyak tizenöt generációját nyomtatták ki, hogy megállapítsák, mi a csapkodáshoz, verdeséshez legoptimálisabb forma. Szárnycsapásoknál a szélek között örvények generálódnak, és ezeknek az örvényeknek az interakciói határozzák meg a testrész hatékonyságát.
Szinte közhely, hogy az evolúció a legjobb tervező, így a kutatók is az evolúciót tanulmányozták az ideális megoldásért. Hozzáállásukban nincs semmi meglepő, a számítástudományban és a kapcsolódó szakterületeken jó ideje használnak fel, másolnak biológiai mintákat.
Az evolúciós és genetikus algoritmusok a legismertebb biomimikri megoldások közé tartoznak.
„A laboratóriumban különféle alakú szárnypopuláció generálásával tudjuk szimulálni a biológiai evolúciót. Azért versengtetjük őket egymással, hogy egyes céljainkat elérjük. Ebben az esetben a gyorsaságról volt szó, majd a megfelelő alakú legjobb szárnyakról. Ezekkel a szárnyakkal még jobb teljesítmény érhető el” – nyilatkozta a kutatást ismertető tanulmány elsőszámú szerzője, Leif Ristroph.
A kísérleteket az egyetem Alkalmazott Matematika Laboratóriumában végezték. Tízféle nyomtatott szárnnyal kezdtek. A szárnyakba üregeket modelleztek, amelyekbe fluoreszkáló színeket, előre vöröset, hátulra zöldet tettek. Szárnycsapásoknál a színek mutatták meg az örvényeket.
A teszteken az összes szárny „megmérkőzött” egymással, hogy kiderüljön, melyik a gyorsabb. Rövid szárnyakon az elülső széleken formálódó örvények megtörnek a hátsó szélek örvényein, és az így kialakuló turbulencia lelassítja a mozgást.
A hosszabb szárnyak azért gyorsabbak, mert az örvények a hátsó szélek elérése előtt szétszóródnak.
A győztes és más gyorsabb szárnyak tulajdonságait összekombinálták, majd a következő generáció egyedei is megmérkőztek egymással, és a versengés tizenöt generáción keresztül folytatódott, egyre gyorsabb utódokkal.
A „leggyorsabb túlél” elv alapján működő folyamat során kiderült, hogy egy könnycsepp formájú szárny a leghatékonyabb.
Az eredmények a légjármű-iparban, tengeralattjárók tervezésénél és főként az energiával való takarékoskodásnál hasznosíthatók. 3D nyomtatással lényegesen olcsóbb és gyorsabb sokszoros iteráción alapuló tervek kivitelezése. Hagyományos módszerrel csak néhány iterációra lett volna lehetőség, és az optimalizálás is kevesebb sikerrel járt volna.
