Cam süngerler, gemilerin, uçakların ve gökdelenlerin tasarımını geliştirebilecek özellikler içerir.
Dikkat çekici yapısal özellikleri Euplectella aspergillumVenüs çiçek sepeti süngeri, insan yapımı yapılardan çok uzak görünebilir. Bununla birlikte, organizmanın deliklerden ve sırtlardan oluşan kafes yapısının, çevresindeki deniz suyunun hidrodinamiğini nasıl etkilediğine dair kavrayışlar, binalar, köprüler, deniz araçları ve uçaklar için gelişmiş tasarımlara veya hava akışının dayattığı kuvvetlere güvenli bir şekilde yanıt vermesi gereken her şeye yol açabilir. su.
Geçmişteki araştırmalar süngerin yapısını incelerken, organizmayı çevreleyen ve organizmaya nüfuz eden hidrodinamik alanlar ve süngerin mekanik özelliklerini iyileştirmenin ötesinde iskelet motiflerinin olup olmadığı konusunda çok az çalışma yapılmıştır. E. aspergillum vücut boşluğunun içinde ve ötesinde akış fiziğinin optimizasyonunun temelini oluşturur.
Roma’daki Tor Vergata Üniversitesi’ndeki araştırmacılar Giacomo Falcucci ve Harvard Üniversitesi liderliğindeki üç kıtada fizik, biyoloji ve mühendisliğin sınırlarında bir işbirliği; İtalyan Teknoloji Enstitüsü’nde Sauro Succi; ve New York Üniversitesi Tandon Mühendislik Okulu’ndan Maurizio Porfiri, bu etkileşimleri daha derinden anlamak için süper hesaplama gücü ve özel yazılım uyguladılar. Derin deniz süngerinin ilk simülasyonunu ve yakındaki su akışına nasıl tepki verdiğini ve onu nasıl etkilediğini yarattılar.
bu ABD Ulusal Bilim Vakfı-finansmanlı çalışma, yayınlananDoğahem sepet süngerinin çevredeki okyanusun dinamik kuvvetlerine dayanma kabiliyetine hem de vücut boşluğu “sepetinde” besin açısından zengin bir girdap oluşturma yeteneğine ışık tutarak, süngerin yapısı ve işlevi arasındaki derin bir bağlantıyı ortaya çıkarır.
Venüs çiçek sepeti süngerlerinin bunu nasıl yaptığını anlamak için, takım CINECA yüksek performanslı bilgi işlem merkezinde, 3B’de milyarlarca dinamik, zaman-uzamsal veri noktasını kullanarak kapsamlı simülasyonlar oluşturma yeteneğine sahip olan Marconi100 exascale sınıfı bilgisayarı kapsamlı bir şekilde kullandı.
Araştırmacılar ayrıca, CINECA’daki Süper Bilgi İşlem Uygulamaları ve İnovasyon bölümünden çalışmanın ortak yazarı Giorgio Amati tarafından geliştirilen özel bir yazılım kullandılar. Yazılım, sıvıyı bir parçacık koleksiyonu olarak temsil eden ve davranışlarını izleyen karmaşık sistemler için bir hesaplamalı sıvı dinamiği yöntemleri sınıfı olan Lattice Boltzmann yöntemlerine dayalı süper hesaplamalı simülasyonları mümkün kıldı.
NSF’nin Mühendislik Müdürlüğü’nde program direktörü olan Jordan Berg, “Bu çalışma, doğanın karmaşık kısıtlamalara uyum sağlama konusunda bize ne kadar çok şey öğretebileceğinin bir hatırlatıcısıdır. Yalnızca yapısal özelliklere veya yalnızca akış özelliklerine bakmak, tüm hikayeyi kaçırır. Bu inanılmaz hayvanın güçlü akıntılara dayanma, beslenme, üreme ve istikrarsız bir ortamda gelişme yeteneği.”