За миллионы лет эволюции грибы разработали уникальные стратегии выживания. Специалисты Бингемтонского университета исследуют, как клеточная структура этих организмов влияет на их прочность. Понимание этой взаимосвязи открывает путь к созданию новейших инновационных материалов с впечатляющими характеристиками.
Секрет силы в нитях гиф
Основу структуры грибов составляют мельчайшие нити – гифы. Они создают сложную сеть внутри организма, взаимосвязанную и разветвленную. Именно эта уникальная архитектура определяет, как гриб реагирует на разнообразные механические нагрузки и давления из окружающей среды.
Беспорядочные и целеустремленные: Agaricus & Grifola
Ученые сравнили два ключевых вида. Шампиньон (Agaricus bisporus) обладает единым типом гиф, хаотично ориентированных в пространстве. Напротив, гриб майтаке (Grifola frondosa) использует два типа волокон и направленно растет к свету и влаге, демонстрируя иную конструкцию.
От моделирования к прогнозированию
Путем сканирующей электронной микроскопии и механических тестов исследователи изучили клеточное строение. Мохамед Халил Эльхачими описал процесс: «Вначале формируем модель конечных элементов – платформу для анализа свойств. Затем выполняем прямое проектирование: структура задает прогноз поведения. Завершает путь обратное проектирование: нужные свойства диктуют ИИ оптимальную структуру».
Искусственный интеллект как конструктор
Мир Джалил Разави подчеркивает революционную роль ИИ: «Только глубокое обучение позволяет рассчитывать распределение тысяч гиф. Обученная нами модель способна симулировать идеальные конфигурации материалов с заданными характеристиками – это прорыв!»
Лаборатория и перспективы
Сейчас команда усовершенствует модель, проверяя ее 3D-печатью структур и испытаниями. Цель – материалы, точно соответствующие прогнозам. Успех преобразит сферы с высокими нагрузками: строительство и аэрокосмическую промышленность. «Природа – гениальный инженер!» – воодушевленно заключает Разави. – «Мы лишь в начале этого увлекательного пути!»
Источник: scientificrussia.ru
