Mit tanulhatunk a madarak csoportos és s egyéni repüléséből? l? Nagy MátéM - ELTE Biológiai Fizika Tanszék http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 1
Munkatársak: Ákos Zsuzsa, Szabó Péter, Vicsek Tamás http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 2
Siklórep repülés s a gyakorlatban termik http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 3
Optimális siklás s megválaszt lasztásasa http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 4
Vitorlázórep repülés összehasonlító elemzése Nagy idő és s térbeli t felbontású GPS pályaadatok alapján Saját t fejlesztés: s: CSISZÉR R MIKLÓS GPS vevő: : Finn. Fastrax, 17g, 24500 adatpont lipoly akumla kumlátor,, 11.3g Összsúly: : 34 g http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 5
Adatgyűjt jtés s I. Falco Peregrinus HANKÓ GYÖRGY, BékéscsabaB http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 6
Adatgyűjt jtés s II. Ciconia Ciconia KISS RÓBERT, R Hortobágy http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 7
Adatgyűjt jtés s III. Siklóerny ernyő,, sárks rkányrepülő pilóták: Online Contest (OLC), versenyek http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 8
Sólyom repülése Függőleges irány nyú sebesség 5 4 3 2 1 0-1 -2-3 -4-5 http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 9
Sólyom repülés s termikben legjobban emelő régió keresése se A kőrözési irány váltásával együtt áthelyezi a kör középpontját. Szélcsendes nap http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 10
Szél l hatása Szeles nap Szélcsendes nap http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 11
Szél l hatása Szeles nap Lokális extrémumok szélsebesség Idő http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 12
Körözési idő és s sugár Periódusidő valószínűsége Periódusidő (s) Gólya Sólyom Siklóernyős Görbületi sugár valószínűsége Gólya Sólyom Siklóernyős Görbületi sugár (m) http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 13
Siklóernyő Fehér gólya Vándorsólyom Barna pelikán Fekete keselyű Fregattmadár Felületi terhelés http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 14
Polárg rgörberbe http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 15
Polárg rgörberbe http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 16
MacCready-elv elv http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 17
Optimális vitorlázó repülési stratégia Süllyedés seb. (m/s) Emelés seb. (m/s) Sólyom Sárkány Siklóernyős Polár Termikelés Vitorlázás Polár Termikelés Vitorlázás Polár Termikelés Vitorlázás Vitorlázás vízszintes seb., v (m/s) v (m/s) v (m/s) http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 18
Optimális vitorlázó repülési stratégia Z. Akos, M. Nagy, T. Vicsek, PNAS 105, 4139-43 (2008). http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 19
Élőlények csoportos mozgása http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 20
Állatok csoportos mozgása Okai: Egyedek kölcsk lcsönhatása vagy csoporton kívüli k hatás Hogyan jellemezhető egy csoport mozgása? Mi az egyed szintű viselkedési szabály? - milyen információ alapján döntenek? Mesterséges rendszerek ugyanezen elvek alapján történő működtetése? http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 21
kavargó csoportok szétválás és összeolvadás nincs vezéralak http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 22
ragadozók elleni védelem: több szem többet lát önző horda ragadozó elriasztása ragadozó összezavarása információáramlás maximalizálása http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 23
Önhajtott részecskr szecskék k modellje j r v j r vi ( t) R ( t + Δt) = v + ( ) 0 t r η j vi ( t) R Részecskék sebessége állandó (önhajtottak) Szomszédok sebességét átlagolja Ezt valamilyen véletlenszerű eltéréssel követi = zaj tag T. Vicsek, A. Czirók, E. Ben-Jacob, I. Cohen & O. Shochet, PRL 75, 1226 (1995). http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 24
Önhajtott részecskr szecskék k modellje j r v j r vi ( t) R ( t + Δt) = v + ( ) 0 t r η j vi ( t) R Csoportos mozgás alakul ki http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 25
Rendezettség g jellemzése - Rendparaméter ϕ = N 1 1 r v0 N i= 1 v i ( t) Összes részecske sebessége átlaga kicsi φ ~ 0 RENDEZETLEN, Nagy zaj Összes részecske sebessége átlaga nagy φ ~ 1 Erősen RENDEZETT, kicsi zaj http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 26
Rendparaméter: RENDEZETLEN, φ ~ 0, Nagy zaj ϕ = N 1 1 r v0 N i= 1 v i ( t) RENDEZETT, φ ~ 1, kicsi zaj http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 27
Fázisátalakulás RENDEZETLEN, φ ~ 0, Nagy zaj RENDEZETT, φ ~ 1, kicsi zaj Rendparaméter, φ 1 0 1 0 Zaj ϕ = N 1 1 r v0 N i= 1 v i ( t) http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 28
Új j modell, szomszédok sebességének r v j és s gyorsulásának figyelése r r vi ( t) a ( t) Δt R i R ( t + Δt) = v0 s + (1 ) + ( t) r s r η j vi ( t) ai ( t) Δt R R Szomszédok sebességét átlagolja Szomszédok gyorsulását átlagolja A két tag súlyozott átlagát veszi, ahol s paraméter értéke határozza meg, melyik tag milyen súllyal szerepel P. Szabó, M. Nagy, T. Vicsek, PRE 79, 021908 (2009). http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 29
Új j modell, szomszédok sebességének és s gyorsulásának figyelése Rendparaméter, φ RENDEZETLEN, φ ~ 0, s paraméter értéke kicsi RENDEZETT, φ ~ 1, s paraméter értéke nagy http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 30
RENDEZETLEN, φ ~ 0, s paraméter értéke kicsi RENDEZETT, φ ~ 1, s paraméter értéke nagy KRITIKUS PONT 0 Egyedek stratégi giája, s http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 31 1
Kritikuspontban maximális az informáci ciócsere csere az egyedek közöttk Rendparaméter Informáci ciócsere csere Pályag lyagörb rbület Egyedek stratégi giája, s http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 32
http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 33
http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 34
További anyagok: Zsuzsa Ákos,, MátéM Nagy, Tamás Vicsek. Comparing bird and human soaring strategies, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105(11), 4139-43 43 (2008). Péter Szabó,, MátéM Nagy, Tamás Vicsek. Transitions in a self-propelled propelled-particles particles model with coupling of accelerations, Phys. Rev. E 79, 021908 (2009). Ákos Zsuzsa, Nagy Máté, Vicsek Tamás. Kinek jobb a siklórep repülési stratégi giája, a madaraknak vagy nekünk? nk?, Fizikai Szemle 58(11), 396-400 (2008). http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 35
Munkatársak: Ákos Zsuzsa, Szabó Péter, Vicsek Tamás Fotó: Ákos Zsuzsa http://angel.elte.hu/~nagymate 2009. 03. 12. Nagy Máté 36