Стаи птиц и косяки рыб — привычное зрелище, однако глубинные механизмы их скоординированных движений до сих пор оставались загадкой. Группа математиков предложила новую модель, описывающую эти явления. Оказалось, что группы животных ведут себя подобно мягким кристаллическим материалам, где отдельные особи выступают в роли атомов, равномерно распределённых в решётчатой структуре. Стаи и косяки ведут себя как упругий материал, где особи связаны гибкими, пружинящими связями, подобно мягким кристаллам, в которых атомы расположены упорядоченно. Эти движения аналогичны строительным блокам материалов, что открывает новые возможности для анализа и управления их взаимодействием.
Предыдущие исследования в лаборатории установили, как животные синхронно движутся, не сталкиваясь, и выявили аэродинамические принципы. Однако детали этих движений оставались малоизученными. Новая математическая модель связывает поведение групп с мягкими кристаллами — упорядоченными твёрдыми материалами, которые меняют свойства под воздействием температуры или физической силы. Как и атомы в таких кристаллах, птицы и рыбы корректируют движения и построение в зависимости от потоков, хищников или препятствий. Подчёркивается, что кристаллическая структура хрупка, поскольку отдельные элементы подвержены деформациям.
Авторы проверили модель на предыдущих экспериментах, в том числе на имитации столбчатых формаций с помощью механических крыльев, напечатанных на 3D-принтере. Крылья приводились в движение моторами и двигались в воде, имитируя воздушные потоки. Установка позволяла пластинам выстраиваться в линию или колонну, и их поведение соответствовало предсказаниям модели. Исследователи пришли к выводу, что предложенный подход открывает новые перспективы для анализа биологических и инженерных систем.
