물체가 원하는 경로를 따라 경사로를 굴러 내려가도록 모양을 만드는 알고리즘

2023년 8월 12일 보고서

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작성자: Bob Yirka, Phys.org

한국 기초과학연구원 소프트 및 생명체 센터의 물리학자와 수학자 팀이 제네바 대학의 동료와 협력하여 물체의 모양을 찾는 데 사용할 수 있는 알고리즘을 개발했습니다. 원하는 경로를 따라 경사로를 굴러 내려가는 것입니다.

Nature 저널에 발표된 논문에서 이 그룹은 알고리즘을 개발한 방법과 알고리즘의 가능한 용도를 설명합니다. Georgia Institute of Technology와 Oklahoma State University의 Elisabetta Matsumoto와 Henry Segerman은 각각 이 새로운 노력에 대해 팀이 수행한 작업을 요약한 News & Views 기사를 같은 저널에 게재했습니다.

이 새로운 노력에서 연구팀은 경사로를 굴러 내려가는 구를 상상하는 것으로 시작되는 흥미로운 퍼즐로 시작했습니다. 구체가 점토로 만들어진다고 상상한다면, 구르는 동안 주어진 경로에 맞게 조작(변형)될 수 있습니다.

그런 다음 구가 다시 경사로 아래로 굴러가면 모양의 새로운 변형으로 인해 이전 경로를 따르게 됩니다. 연구자들은 가능한 변형이 거의 무한하기 때문에 구가 취할 수 있는 경로가 거의 무한할 수 있다는 점에 주목했습니다.

이러한 깨달음으로 그들은 그러한 구에서 형성되는 변형이 그 경로와 수학적으로 연관될 수 있는지 궁금해하게 되었습니다. 만약 그렇다면, 그러한 수학을 사용하여 구가 미리 결정된 경로를 따르도록 강제하는 변형이 있는 구를 3D 인쇄하는 데 사용할 수 있는 알고리즘을 만들 수 있습니다.

두 질문에 대한 대답은 모두 '예'였습니다. 팀은 수학과 물리학 원리를 사용하여 물체가 경사면 아래로 원하는 경로를 따르도록 하는 주어진 물체의 변형을 설명하는 공식을 만들었습니다. 그런 다음 그들은 3D 프린팅을 사용하여 현실 세계에서 그러한 물체를 만드는 데 사용할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 만들었습니다.

팀은 물체의 이름을 궤적이라고 명명했습니다. 각각의 내부에는 무게를 주기 위해 견고한 금속 볼 베어링이 있었습니다. 그들은 또한 주어진 경로를 두 번 이동하는 궤적을 생성할 수 있다는 것을 발견하고 이를 "2주기 궤적"이라고 명명했습니다.

연구팀은 그들의 공식과 알고리즘이 로봇 공학 응용 분야와 전자의 각모멘트와 관련된 물리학 연구 또는 양자 비트의 진화 연구를 중심으로 한 양자 연구에 사용될 수 있다고 제안합니다.

추가 정보: Yaroslav I. Sobolev 외, 원하는 경로를 따라 구르는 모양의 고체 궤적, Nature(2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06306-y

Elisabetta Matsumoto 외, 프로그래밍된 주기 경로를 따라 굴러가는 모양, Nature(2023). DOI: 10.1038/d41586-023-02335-9

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