Turing Riyaziyyatı: Balıqların Sirli Naxışları Necə İzah Olunur?

Avstraliya mənşəli qutulu balıqlar, göz oxşayan naxışları və qeyri-adi formaları ilə həm alimləri, həm də dəniz həvəskarlarını heyran edir. Bu balıqların dərisindəki zolaqlar, nöqtələr və altıbucaqlı naxışlar yalnız estetik bir cazibə yaratmır, həm də elmi bir sirrin açılmasına və təbiətin mexanizmlərini daha yaxşı anlamağa kömək edir.

Kolorado Universitetindən iki mühəndis, Siamak Mirfendereski və Ankur Gupta, bu balığın dərisindəki naxışları araşdıraraq, Alan Turingin 1952-ci ildə təqdim etdiyi riyazi modeldən istifadə edərək onları təqlid etməyə nail olublar. Turingin modeli diffuziya və kimyəvi reaksiyalar arasındakı qarşılıqlı təsirə əsaslanır. Diffuziya adətən bir maddənin bərabər paylanmasına səbəb olur, lakin Turingin nəzəriyyəsinə görə, müəyyən şərtlər altında bu proses nəticəsində zolaqlar, nöqtələr və digər naxışlar öz-özünə yarana bilər.

Dr. Gupta və Dr. Mirfendereski, bu modelə əsaslanaraq, qutulu balığın dərisindəki naxışları daha dəqiq simulyasiya etməyə çalışıblar. Onların inkişaf etdirdiyi kompüter modeli, naxışların təbii qeyri-mükəmməlliklərini — zolaqların qalınlığındakı dəyişiklikləri, altıbucaqlı formaların qeyri-bərabərliyini və bulanıqlığı əks etdirə bilib. Dr. Gupta qeyd edir ki, bu cür modellər təkcə təbiətin gözəlliyini anlamağa deyil, həm də biotexnologiya sahəsində tətbiqlərə yol açır. Məsələn, bu biliklər kamuflyaj üçün bio-ilhamlı materialların yaradılmasında və ya yumşaq robot texnologiyalarının inkişafında istifadə oluna bilər.

Simulyasiyada diffuziya prosesinə diffuziophoresis adlı bir mexanizm əlavə olunub. Bu mexanizm, hüceyrələrin bir-birinə yapışaraq hərəkət etməsi ilə naxışların daha kəskin və dəqiq formalaşmasını təmin edib. Nəticədə, naxışlar daha real görünüb, həmçinin təbii qeyri-mükəmməlliklər — zolaqların qırılması, altıbucaqlıların deformasiyası və nöqtələrin bir-birinə qarışması kimi detallar da nəzərə alınıb.

Dr. Gupta bildirir ki, bu model hələ tamamilə təbiətin mürəkkəbliyini əks etdirmir, pigment istehsalı və digər bioloji mexanizmlər kimi detallar nəzərə alınmayıb. Buna baxmayaraq, Turingin modeli alimlərə naxışların formalaşmasını idarə etmək üçün real tətbiqlər yaratmaq imkanı verir. Bu nəzəriyyə əsasında E. coli bakteriyalarında naxışların yaradılması, zebrafişlərin zolaqlarının dəyişdirilməsi və hətta daha effektiv duzlu su filtrlərinin hazırlanması kimi irəliləyişlər əldə olunub.

Dr. Gupta bu araşdırmanın əsas məqsədinin sadəcə maraq olduğunu vurğulayır: ‘Biologiyanın bu qeyri-mükəmməl, lakin cazibədar naxışları necə yaratdığını öyrənmək istəyirik.’ Bu kəşf, təbiətin gözəlliyini və onun arxasında duran riyazi mexanizmləri daha dərindən anlamağa bir addım daha yaxınlaşdırır.