Направи дарение на училище!

Динамичното компютърно моделиране се занимава с въпроса как праисторическите гръбначни животни са се придвижвали по земята.

Троловете и орките от „Властелина на пръстените“ са измислени. Драконите и огромните вълци от „Игра на тронове“ са симулирани. Динозаврите от „Джурасик парк“ не съществуват извън компютъра. Или пък са истински?

Трудно е да се отговори на този въпрос като се има предвид, че компютърно генерираните герои във филмите и видеоигрите днес изглеждат толкова реалистични – до последния зъб и нокът. Реализмът идва от дългото и ползотворно взаимодействие между науката и киното, което може да се проследи назад до пионерската работа преди повече от век на фотографа Едуард Мейбридж (Eadweard Muybridgeе – ексцентричният правопис на първото му име е преднамерена почит към англосаксонския стил).

Съчетаването на кинематографични и научни техники продължава и днес. В статия в Nature, изследователи описват как са използвали анимационни техники за възстановяване на движението на отдавна изчезнало животно (J. A. Nyakatura et al. Nature 565, 351–355; 2019). Но няма да видите скоро резултатите в киносалоните. Проучването е опит да се отговори на чисто научна загадка.

Разбери повече за БГ Наука:

***

Въпросът е в това, как праисторическите гръбначни животни се придвижват по суша. Най-ранните земни гръбначни животни или тетраподи са се придвижвали близо до земята. По-напредналите тетраподи, амниотите (които включват днешните влечуги, птици и бозайници), възприели по-ефективен стил на придвижване, при който тялото се държи далеч от земята, много по-ефективен начин за придвижване от приплъзването. Кога амниотите приемат този начин на придвижване?

Шансът да се проучи това идва с откриването на животно, подобно на крокодил, наречено Orobates pabsti, което е живяло преди около 280 милиона години в днешна Германия. Orobates е амниот. Тоест, това е издънка на еволюционната линия, която е довела до появяването на амниоти, но не е член на същинските амниоти. Следователно това е добър начин да се проучи животът на влечугото по пътя му към превръщането му в амниот. За щастие са открити много запазени вкаменелости на Orobates, заедно с пътеки и отпечатъци от стъпки, които могат да бъдат приписани на създанието.

Пътеките могат да бъдат използвани, за да се разбере възможното движение на животното, но изследователите Джон Някатура от Университета на Хумболт в Берлин и неговите колеги, отиват по-далеч. Те изграждат компютърни модели на Orobates, за да разберат правдоподобния начин на движение на гръбнака и крайниците. Създават динамични компютърни модели, в които данните са комбинирани с реалистични симулации за това как животното може физически да взаимодейства с околната среда. С други думи – дават на животното сила, маса и тегло. Те дори конструират робот на симулираното същество. Ето от къде идва магията на филмите.

Когато Уолт Дисни създава „Снежанка и седемте джуджета“ през далечната 1937 година, създателите на филми вече са запознати с техника, наречена ротоскопиране: наслагване на кадри на живо с анимация. При проучването на Orobates pabsti изследователите са използвали същата техника – в този случай, рентгенова кинематография с висока резолюция на съвременни животни, включително каймани, игуани и саламандри – като основа за наслагване на изображения на скелетни елементи в цифровата област, като по този начин ограничават движенията на цифровите модели на Orobates към сферите на възможното. Нещо повече, изследователите ни канят всички да се присъединим към забавлението, като променяме параметрите на техните модели на Orobates онлайн (вижте https://go.nature.com/2vuhueo). Това означава, че всички ние можем да помогнем да вдъхнем живот в едно отдавна изчезнало същество – само за развлечение или за научни изследвания.

Превод: Надежда Илиева

Източник: Nature

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!