تشخیص زلزله و سونامی با الهام از حساسیت شاخک‌های پشه

به گزارش فناور، پشه‌ها از جمله حشراتی هستند که در سراسر جهان به‌دلیل وزوز مداوم و نیش‌های آزاردهنده‌شان چندان محبوب نیستند. اما فراتر از این مزاحمت‌ها، آن‌ها می‌توانند به‌عنوان ناقلان بیماری‌های خطرناکی مانند مالاریا و تب دنگی، تهدیدی جدی برای سلامت انسان باشند.

طبق داده‌ها، بیماری‌های منتقله از پشه‌ها هر سال بیش از یک میلیون نفر را در سراسر جهان به کام مرگ می‌کشانند. بااین‌حال، درحالی‌که اغلب مردم به دنبال راهی برای دور نگه داشتن این حشرات از محیط زندگی خود هستند، دانشمندان دانشگاه Purdue در ایندیانا بر این باورند که ویژگی‌های خاص این حشرات می‌تواند الهام‌بخش پیشرفت‌هایی در زمینه تشخیص بلایای طبیعی باشد.

این پژوهش به بررسی حساسیت شاخک های پشه نسبت به ارتعاشات پرداخته و نقش بالقوه آن‌ها را در پایش و شناسایی زلزله و سونامی تحلیل می‌کند.

پابلو زاواتیری، استاد مهندسی عمران در دانشگاه Purdue و یکی از نویسندگان این پژوهش، می‌گوید:

«ما هنوز در مراحل اولیه این تحقیقات هستیم اما امیدواریم که درک عمیق‌تری از این موضوع به دست آوریم. الهام گرفتن از طبیعت و به‌کارگیری آن در پیشبرد پژوهش‌های علمی، از دیرباز یکی از اصول اساسی مهندسی بوده است.»

شناخت قابلیت‌های شنیداری پشه‌ها

پشه‌ها گوش‌های سنتی ندارند و برای تشخیص صدا از شاخک های خود استفاده می‌کنند. این ویژگی به آن‌ها امکان می‌دهد حتی در میان نویز ناشی از بال‌زدن خود، سیگنال‌های مهم را شناسایی کنند. سیستم شنوایی این حشرات حساسیت فوق‌العاده‌ای دارد، به‌شدت انتخابی است و به کمک شبکه‌ای پیچیده از نورون‌های وابران شنوایی تقویت می‌شود.

فانی ساکت داسیکا، دانشجوی دکترای مهندسی عمران و ساخت‌وساز و یکی از نویسندگان این پژوهش، با بررسی ساختار و نحوه آرایش موهای حسی روی شاخک های پشه، معتقد است که این ویژگی‌ها باعث افزایش حساسیت شنوایی و تفکیک بهتر صداهای محیطی می‌شود.

او می‌گوید: «با استفاده از فناوری پیشرفته تصویربرداری micro-CT و ایجاد مدل‌های CAD دقیق برای تحلیل المان محدود، دریافتیم که ساختار شاخک های پشه به آن‌ها امکان می‌دهد صداهای مشخصی را، حتی در میان نویزهای مزاحم مانند صدای بال‌های خودشان، به‌خوبی تشخیص دهند.»

وی همچنین اضافه می‌کند:

«نتایج ما نشان می‌دهد که این شاخک ها قادرند طیف گسترده‌تری از فرکانس‌ها را نسبت به آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، دریافت کنند، هرچند ممکن است همه این فرکانس‌ها به‌طور فعال مورد استفاده قرار نگیرند.»

کاربردهای گسترده در مهندسی و فناوری

گروه پژوهشی این دانشگاه در تلاش است تا شاخک های پشه را از طریق چاپ سه‌بعدی بازسازی کند و با آزمایش مواد و اندازه‌های مختلف، قابلیت‌های فرکانسی آن‌ها را بررسی کند. آن‌ها معتقدند که این یافته‌ها می‌تواند راه را برای توسعه حسگرهای آکوستیک پیشرفته هموار کند.

خیمنا برنال، استاد علوم زیستی در کالج علوم دانشگاه Purdue و یکی از نویسندگان این پژوهش، در این زمینه می‌گوید: «با مدل‌سازی و مقایسه واکنش شاخک های گونه‌های مختلف پشه که از صدا برای اهدافی مانند یافتن جفت یا شنود قورباغه‌ها استفاده می‌کنند، توانستیم ویژگی‌هایی را که بر حساسیت شنوایی و تنظیم آن تأثیر می‌گذارند، شناسایی کنیم.»

وی اضافه می‌کند:

«درک نحوه عملکرد این ساختارها، نخستین گام برای توسعه حسگرهای آکوستیکی الهام‌گرفته از آن‌ها محسوب می‌شود.»

زاواتیری نیز پیشنهاد می‌دهد که شاخک های پشه می‌توانند به ساخت مواد هوشمندی برای کاهش نویز نیز الهام ببخشند. این مواد که ممکن است شامل کانال‌های میکروفلوئیدیک یا فرامواد تنظیم‌پذیر باشند، می‌توانند در فناوری‌هایی مانند پنل‌های عایق صدا برای ساختمان‌ها، هدفون‌های حذف نویز یا حتی دستگاه‌های استتار صوتی به کار گرفته شوند.