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楼主: 小白斩鸡
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[揽瓜阁精读] 99. 东京仿生铁路

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61#
发表于 2022-9-7 22:58:14 | 只看该作者
*从模仿壁虎脚的粘合剂到以鲨鱼皮为原型的泳衣,生物灵感设计近来已经流行起来。复制大自然的想法使人们能够利用进化的力量来设计出聪明的产品。
*现在,一组研究人员通过使用整个生物体——黏菌来解决一个复杂的问题,将这个想法更进一步。
-在这种情况下,挑战是为东京市及其周边地区设计一个高效的铁路网络城市。
-粘液霉菌是不寻常的生物——既不是动物,也不是植物,也不是真菌。
-如果它们与任何东西相似,它就是一种殖民地变形虫。
-所讨论的物种 Physerin polvcephalu 由一个膜结合的原生质袋和不同寻常的多个细胞核组成。
-它可以发现它们在黑暗、潮湿、北温带林地的地面上迁徙,寻找细菌等食物。它可以长成直径为 25 厘米的网络。
*P.golucephgld 在觅食时,会伸出原生质突起,产生节点和分枝,并以相互连接的管网形式生长。
-在探索森林地面时,它必须不断权衡成本、效率和恢复力。其不断扩大的网络。
*由于这项活动的目的是将食物来源联系在一起并在生物周围运输营养物质,日本北海道大学的 Atsushi Tero 及其同事想知道粘液霉菌的运输网络是否与人类的运输网络有任何相似之处。
-正如他们在《科学》杂志上报道的那样,他们用 36 片燕麦片(一种传说中的食物来源)构建了一个模板,用来代表东京周边地区城市的位置。
-他们将 P.polycephalum 放在东京本身,然后看着它消失。
-他们发现,粘液霉菌形成的许多链接与东京现有的尾部网络有着惊人的相似之处。
-因为多头菌不仅创造了可以连接所有城市的最短网络,而且还包括允许这种生物的冗余连接(以及真正的铁路网络),以应对其任何部分的意外损坏。
-P.polycephalum 的网络,换句话说,具有与人类版本相似的成本、效率和弹性。
*这种生物如何做到这一点尚不清楚,但 Tero 博士的同事之一、牛津大学的 Mark Fricker 推测,原生质在多核细胞中来回跳动所产生的力被解释并用于确定加强哪些途径,以及要修剪的连接。
-东京并不是第一个以这种方式建模的交通网络。
-一项研究英国大学的 Andrew damakan Jeff Jones 12 月出版英格兰西部用燕麦片代表英国的主要城市。
-Slimed 非常准确地模拟了岛上的高速公路网络,除了进入苏格兰的 M6/M74 (这些生物选择通过纽卡斯尔而不是卡莱尔)。↓
-当然,Tero 博士和 Adamatzky 博士都没有建议铁路和公路
*网络应该由粘液模具设计,他们提出的是,好的和复杂的解决方案可以从简单的规则中产生,并且这个原则可能会应用到其他地方。
-接下来是发现和使用这些规则,使其他网络能够自我有机体以一种无需人工干预的“智能”方式运行——例如,连接一群探索危险环境的机器人,使它们能够相互交谈并将信息传递回基地。
-与此同时,卡莱尔可能想知道史莱姆对他们美丽的城市有什么反对意见。

62#
发表于 2022-9-7 23:23:15 | 只看该作者
[揽瓜阁精读] 99. 东京仿生铁路
从模仿壁虎脚的粘合剂到模仿鲨鱼皮的泳衣,生物灵感的设计在最近已经兴起。复制自然界的想法可以让人们利用进化的力量来提出聪明的产品。现在,一组研究人员已经通过将这个想法更进一步,使用整个生物体 - 粘液霉菌 - 来解决一个复杂的问题。在这种情况下,挑战在于为东京市及其边远城镇设计高效的铁路网络。
粘液霉菌是不寻常的小动物 - 既不是动物,也不是植物或真菌。如果它们像任何东西,那就是殖民地变形虫。Physarum,多头颅,所讨论的物种,由膜结合的原生质袋和不寻常的多个细胞核组成。它可以被发现在黑暗,潮湿,北温带林地的地板上迁移,以寻找细菌等食物。它可以长成直径为25cm的网络。
当P. polycephalum觅食时,它会伸出原生质的突起,产生节点和分支;并以相互连接的管道网络的形式生长。在探索森林地面时,它必须不断权衡其不断扩大的网络的成本、效率和弹性。
由于这项活动的目的是将食物来源联系在一起,并在生物周围运输营养物质,日本北海道大学的Atsushi Tero和他的同事们想知道粘液霉菌运输网络是否与人类有任何相似之处。正如他们在《科学》杂志上报道的那样,他们用36个燕麦片(一种受欢迎的食物来源)构建了一个模板,以代表东京周边地区城市的位置。他们把P. polycephalum放在东京本身,看着它走了。
他们发现,粘液模具制作的许多环节与东京现有的铁路网络有着惊人的相似之处。对于P. polycephalum来说,它不仅创建了可以连接所有城市的最短网络,而且还包括冗余连接,使生物(和真正的铁路网络)能够对任何部分的意外破裂具有弹性。换句话说,P. polycephalum的网络具有与人类版本相似的成本,效率和相关性。
这种生物是如何做到这一点的尚不清楚,但牛津大学的Mark Fricker是Tero博士的同事之一,他推测,通过多核细胞来回脉动的原生质产生的力被解释并用于确定要加强的途径,以及要修剪的连接。
东京并不是第一个以这种方式建模的交通网络。西英格兰大学的安德鲁·阿达马茨基(Andrew Adamatzky)和杰夫·琼斯(Jeff Jones)在12月发表的一项研究使用燕麦片来代表英国的主要城市。史莱姆模具非常准确地模拟了岛上的高速公路网络,除了M6 / M74进入苏格兰(生物选择穿过纽卡斯尔而不是经过卡莱尔)。
当然,Tero博士和Adamatzky博士都没有建议铁路和公路网络应该由粘液模具设计。他们提出的是,好的和复杂的解决办法可以从简单的规则中产生,这一原则可以应用于其他地方。接下来的事情是发现并使用这些规则,使其他网络能够在没有人为干预的情况下以“智能”的方式进行自我组织 - 例如,将一群探索危险环境的机器人联系起来,以便它们可以相互通信并将信息传递回基地。与此同时,卡莱尔的居民可能想知道粘液霉菌对他们美丽的城市有什么反对意见。
63#
发表于 2022-9-7 23:29:59 | 只看该作者
看一下!               
64#
发表于 2022-9-7 23:47:35 | 只看该作者
顶楼主!               
65#
发表于 2022-9-7 23:51:20 | 只看该作者
P1:举鲨鱼皮例子引出仿生学概念,[内容]用组织slime mould设计东京周边地铁网络
P2-3: slime mould是什么
特殊critter,在woodland生长,吃细菌,形成网络,形成过程要trade off
P4-5:AT网络实验过程
因为形成网络目的是链接食物资源和运输营养,AT建造template代表东京区域,把PP放在东京
发现连接与东京目前铁路网络相同,PP不仅找最短,还包括冗余链接允许生物有resilience对于突发状况
P6:原因探索,MK提出假说
P7:相同实验,AA关于英国铁路网络,除了一个例外
P8:
AT AA并非认为铁路应该由slime mould设计,而是简单rule得到复杂办法,并在其他领域应用【结论】
下一步是让这些rule支持其他网络自我组织没有人类干涉,比如连接机器人探索危险环境
同时C的市民好奇网络有什么objection
66#
发表于 2022-9-8 00:16:39 | 只看该作者
99.
[Main Idea] Explained the researchers's study of using the simple way of SM to design Tokyo's city rail network, and pointed out the value and future direction of the research.

[Structure]
P1: Topic (Mimic SM to design rail network for Tokyo.)
        P2-P3: Background info
                P2: What is SM?(It's a CA. PP.)
                P3: How does PP grow? (It builds network of tubes.)
        P4-P6: Reserch
                P4: AT's research (Build template of Tokyo and put PP on it.)
                P5: Result (PP's network had similar costs, efficiencies and resiliencies to the human version.)
                P6: MF's speculates of PP's work.
        P7: Other similar example (AA&JJ used SM to model the motorway network.)
P8: The value of their research (simple rules solve complex problems), and future research direction (enable other networks to self-organise) .

67#
发表于 2022-9-8 01:00:03 | 只看该作者
P1:引出主题。从生物上获得灵感,制造仿生发明。现在科学家准备用活体组织-SM-设计一个东京都的铁轨
P2:介绍SM。SM是个不寻常的物种——不是动物,植物,真菌。如果要说他们像啥,那就是ca。PP可以存在潮湿的树木中,也可以在网里成长。
P3:SM的特性。当PP觅食时,它们可以创造节点和分支,向网络一样成长。在他在丛林的地底延伸时,他必须在效率,成本中进行权衡
P4:仿生铁轨思路的起源。由于这种行为的目的是为了觅食。AT想看看这种行为是否能给人类带来类似的帮助,于是他们放置了一些食物代表城市,然后观察PP的运动。
P5:SM与铁轨相似性。他们发现SM做出来的分支和东京现有的铁路网很像,不仅包括连接各个城市的网络,还有许多连接结构能够使得这种生物面对破坏有很强的恢复性。
P6:介绍原理。这种生物是如何运作的仍然未知。但是牛津教授推测是由多核细胞产生的命令被翻译和决定哪条路要被加强,哪条路要被削减
P7:东京不是第一个这么做的城市。苏格兰也干了
P8:方案可行性的思考。当然,DT和DA都没有表明铁路网应该被SM设计。他们只是认为好的复杂的解决方案总是源于简单的规则。下一步是要让这个铁路智能的自我组织。比如连接机器人,让他们独立去探索危险环境。但与此同时,他们也许也在思考SM将会受到怎样的批评。
68#
发表于 2022-9-8 01:30:41 | 只看该作者
看一下!               
69#
发表于 2022-9-8 02:36:09 发自 iPhone | 只看该作者
kkkkk
70#
发表于 2022-9-8 05:12:18 | 只看该作者
文章主题:东京铁路与粘液霉菌
文章结构:
I.引出主题:东京及其外围城镇设计灵感将来自于一种霉菌
以生物为灵感的设计开始流行:模仿壁虎脚的黏着剂鲨鱼皮为模型的泳衣
现在研究人员打算通过粘液霉菌的一个整个有机物来获取灵感设计一个东京及其外围城镇的铁路网
II.介绍粘液霉菌的特性
该霉菌不同寻常不是动物不是植物也不是真菌。
霉菌和变形虫比较像:含原生质细胞膜袋而且多核,然后会在黑暗潮湿的温带森林里迁徙寻找食物比如细菌。它们可以形成25厘米的网。
觅食时,它会突出原生质,产生节点和分支,并以相互连接的管状网络的形式生长。
在探索森林地表的过程中,它必须不断权衡其扩张网络的成本、效率和弹性。
III.AT团队做实验:用燕麦片标记东京及其周围城市的位置观察霉菌走向粘液霉菌的活动主要是和食物来源还有输送营养物质有关,AT和他的同事想知道黏菌运输网络是否与人类的运输网络有任何相似之处。于是它们建立了一个有36片燕麦的模型,这36个燕麦代表东京及其周围的城市,然后把粘液霉菌放上去,让霉菌自己走。IV.实验结果:粘液霉菌做出的连接和东京既有的网络惊人的相似:创造出最短的连接,还有冗余连接,冗余连接主要是在出现某个连接断裂的时候能有恢复力。霉菌所建立的网络和人类建立的有相似的成本效率和恢复力。该生物时如何做到的目前不清楚,MF推测原生质产生的反复穿过多核细胞的能量可能是来决定那些路线需要加强哪些连接需要削减
V.举例:其他交通系统也用了粘液霉菌去建立模型AA团队用燕麦片来代表英国的主要城市,黏液模型相当准确地模拟了岛上的高速公路网络,除了有一条路霉菌选择的和实际的路不一样。
VI.总结T和D都没有建议铁路和公路网络应该用粘液霉菌来设计,它们建议好的且复杂的解决方式或许可以从简单的规则产生,这个原则可以应用到其他地方。接下来要做的是发现并使用这些规则,是其他的网络在没有人类干预的情况下以智能呢个的方式连接起来:例如:连接探索危险环境的机器人,这样它们可以彼此交换信息,并把信息传送回基地。
单词:
Swarm 云集
Pulsate 搏动;悸动;有规律地跳动back-and-forth 反复的trim 削减;减少Template 模板protrusion 突出物
resilience 弹力;恢复力
Ameba 变形虫
Harness 控制并利用;连接;马具
Critter 生物;动物


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