蜜蜂正在向工程師傳授最佳的蜂巢設計技術

六角形結構非常堅固,常用於建造各行各業的多種產品。例如,這種結構被用來建造飛機機翼、船隻、汽車、滑雪板、包裝和聲學減震材料,以及其他物品。然而,使用這種類型的結構進行建造時,當空間限制或維修要求建造者保持結構的機械強度,同時用不同大小的腔室連接工業蜂窩板時,會出現挑戰。

蜜蜂正在向工程師傳授最佳的蜂巢設計技術

研究人員認為,蜜蜂可以提供一種更有效和更適應的策略。一項新的研究發現,蜜蜂是熟練的建築師,當有限的空間受到限制時,它們會提前計劃並以不同的角度創造出不規則形狀的格子,從而將均勻的格子連接起來。研究人員使用特殊技術對蜂巢進行成像,並通過計算機建模,揭示出工蜂改變蜂房的傾斜度、大小和幾何形狀,以應對它們在建造時遇到的挑戰。

康奈爾大學電氣和計算機工程助理教授、論文共同作者Kirstin Peterson說,在基礎研究中,該團隊研究了一個自然進化的系統,該系統以近乎最優的方式解決了挑戰。項目研究人員說,了解進化如何導致生物體利用這些建築技巧,使我們對如何建造多用途、堅固和有彈性的結構有了深入了解。

蜜蜂建造兩種類型的蜂巢腔室,包括用於飼養工蜂的小蜂房和用於飼養雄峰的大蜂房。蜜蜂在建造過程中遇到的一個挑戰是將小蜂房製成的格子與大蜂房連接起來,因為它們的幾何形狀不允許無縫貼合。於是蜜蜂採用其他形狀,包括五邊形或七邊形,完美地將兩種不同尺寸的蜂房結合在一起。

眾所周知,蜜蜂也會建造不規則尺寸的蜂房,有時還會結合多種類型的不規則蜂房。研究人員發現這些不規則和不規則蜂房的特殊組合的出現頻率比預期的要高。Peterson說,蜜蜂會從建造一種類型的蜂房切換到另一種類型的蜂房,但在多個蜂房上會有逐漸的變化,表明它們在提前思考。在未來的工作中,研究人員可能會探索蜂巢是否對機械強度進行了優化,並測試蜜蜂的更多建築作品的意義所在。

來源:cnBeta