Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Peneliti merancang sistem yang meniru perilaku seperti kehidupan dalam sistem tak-hidup – ScienceDaily


Tetesan minyak dapat dibuat untuk bertindak seperti predator, mengejar tetesan lain yang melarikan diri seperti mangsa. Perilaku tersebut, yang dikendalikan oleh pensinyalan kimiawi yang dihasilkan oleh tetesan, meniru perilaku yang terlihat di antara organisme hidup tetapi, sampai sekarang, belum diciptakan kembali dalam sistem sintetis. Sistem kimiawi yang merdu ini berpotensi menjadi model untuk membantu memahami interaksi di banyak sistem tubuh seperti sekolah ikan, koloni bakteri, atau kawanan serangga.

Sebuah tim peneliti internasional yang dipimpin oleh ilmuwan Penn State menggambarkan sistem tersebut dalam makalah yang diterbitkan 16 November 2020 di jurnal tersebut Kimia Alam.

“Dengan mengontrol kimiawi tetesan minyak, kita dapat membuat sistem di mana tetesan tersebut berperilaku aktif dan berkomunikasi satu sama lain melalui gradien kimiawi,” kata Lauren Zarzar, asisten profesor kimia di Penn State dan pemimpin tim peneliti. “Hal menarik yang kami temukan adalah Anda dapat merancang sistem tetesan yang menunjukkan interaksi ‘non-timbal balik’. Satu tetesan tertarik ke tetesan lainnya, sementara yang lain menolak, mirip dengan perilaku pemangsa dan mangsa.”

Para peneliti menempatkan tetesan mikroskopis dari dua minyak yang berbeda ke dalam larutan air dan surfaktan – senyawa yang biasa ditemukan dalam sabun yang menurunkan tegangan permukaan cairan. Salah satu minyak lebih mudah larut dalam larutan surfaktan yang menyebabkan tetesan tersebut memancarkan gradien kimiawi molekul minyak ke sekitarnya. Tetesan ditolak oleh minyak terlarut.

“Awalnya awan minyak di sekitar tetesan ini pada dasarnya simetris dan tetesan tidak bergerak,” kata Caleb Meredith, seorang mahasiswa pascasarjana di Penn State dan salah satu penulis makalah. “Tapi apa yang kami temukan adalah bahwa tetesan mangsa benar-benar dapat mengambil sebagian minyak yang dilepaskan oleh tetesan pemangsa, mengatur pertukaran sumber minyak di antara tetesan. Ketika tetesan cukup dekat, itu menciptakan asimetri dalam bahan kimia. gradien antara dua tetesan dan menyebabkan tetesan predator bergerak menuju mangsa, bersiap untuk mengejar. “

Asimetri gradien kimia minyak yang dihasilkan oleh sumber dan penampung menyebabkan perbedaan tegangan permukaan di seluruh permukaan tetesan predator dan mangsa. Gradien menyebabkan tetesan predator (sumber) bergerak menuju tetesan mangsa (tenggelam). Demikian pula, karena efek gradien kimia yang dipancarkan predator, mangsa ditolak oleh predator yang mendekat.

“Salah satu hasil yang mengejutkan adalah bahwa dua tetesan minyak tidak perlu sangat berbeda secara kimiawi satu sama lain untuk mendapatkan perilaku ini,” kata Zarzar. “Kami melihat berbagai macam komposisi kimia untuk minyak dan surfaktan, yang memungkinkan kami untuk menetapkan seperangkat aturan yang mengatur interaksi ini. Kami dapat menggunakan aturan ini untuk menyesuaikan kekuatan interaksi dengan mengontrol komposisi minyak tetesan atau surfaktan. “

Tim peneliti juga mengembangkan model, yang berdasarkan pengukuran kecepatan mengejar di antara pasangan tetesan, mampu secara akurat mensimulasikan gerakan banyak tetesan dan menunjukkan bagaimana mereka mengaturnya menjadi kelompok yang lebih besar yang bergerak dalam berbagai mode.

“Mereka benar-benar terlihat bagiku seperti mereka kadang-kadang masih hidup,” kata Meredith. “Ketika beberapa tetesan berkumpul menjadi kelompok, mereka dapat mulai berputar, berhenti-dan-pergi, bergerak dalam spiral, dan bahkan terpecah menjadi kelompok yang lebih kecil.”

Para peneliti mengatakan bahwa dengan memahami jenis aturan yang mengatur interaksi ini, sistem mereka pada akhirnya dapat digunakan untuk pemodelan eksperimental sistem banyak tubuh mulai dari perilaku sejumlah besar hewan hingga interaksi yang mungkin berperan dalam evolusi masa muda.

“Apa yang kami lakukan adalah penelitian yang sangat mendasar dan fundamental di mana motivasinya adalah untuk memahami proses di tempat kerja yang dapat mengontrol aktivitas benda mati seperti tetesan minyak,” kata Zarzar. “Tapi, ide-ide ini dapat diterapkan di area lain, seperti perakitan sendiri, perilaku kelompok, dan bahkan dalam pemikiran tentang asal usul kehidupan di Bumi di mana campuran komponen kimia sederhana harus entah bagaimana diatur ke dalam struktur non-kesetimbangan. Jelas, kami tidak melihat bahan kimia yang sama, tetapi kami mungkin dapat menetapkan parameter atau kondisi yang, misalnya, menimbulkan jenis interaksi serupa yang terjadi. “

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Penn State. Asli ditulis oleh Sam Sholtis. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney