Když se řekne slon, i úplně malému dítěti se okamžitě vybaví chobot. Což je trochu nefér vůči jiným zvířatům vybaveným choboty, ale faktem zůstává, že sloní chobot, který vzniká v raných fázích vývoje plodu srůstem a prodloužením nosu a horního rtu, zřejmě dosáhl vrcholu evoluce.
Neuvěřitelná síla a jemnost
Co dokáže sloní chobot?
Sloní chobot je mimořádně dlouhý, může měřit až 210 cm. V podstatě je samý sval – tvoří jej až 150 tisíc svalových svazků, malé množství tuku a žádná kost. Slon do chobotu dokáže nabrat a opět vystříknout až dvacet litrů vody nebo jím uzvednout břemeno těžké až 350 kg.
Navzdory své až brutální síle je sloní chobot také mimořádně jemný a citlivý. Zejména prstíky, které se nacházejí na konci chobotu, obsahují velké množství nervových zakončení. To ale není jediný důvod, proč sloní chobot vykazuje takovou obratnost a schopnost velmi jemné motoriky. Vědci z Institutu Maxe Plancka pro inteligentní systémy v německém Stuttgartu nyní zjistili, že dosud utajeným tajemstvím sloního chobotu jsou jeho chlupy.
Chlup v tomografu
Vědci odhalili unikátní vnitřní strukturu
Hmatové chlupy neboli vibrisy na čenichu známe například od domácích koček, potkanů nebo třeba křečků, kteří jimi „oťukávají“ prostor a aktivně tak prozkoumávají své okolí. Sloní hmatové vousy jsou jiné – nepohybují se, lemují celý chobot a mají zcela unikátní vnitřní strukturu, kterou vědci odhalili pomocí výpočetní mikrotomografie (micro CT).
U kořene, kde chlup vyrůstá z drsné sloní kůže, je tlustý a tuhý – svými vlastnostmi připomíná tvrdý plast. Uvnitř je přitom porézní a obsahuje duté kanálky podobné těm v kopytech nebo rozích. Výsledkem je lehká a současně extrémně odolná struktura.
Co má slon v chobotu?
Inteligentní materiál a dokonalý senzor
Jak se ale chlup prodlužuje, jeho vlastnosti se dramaticky mění. Špička chlupu je tenká a měkká jako guma, vysoce pružná a nelze ji trvale deformovat. Podobný přechod od tuhosti k měkkosti není u zvířat běžný: Například potkani mají vousy v celé délce víceméně stejně tuhé.
U slonů (a částečně i u koček) však tento rozdíl slouží jako dokonalý senzor. Tým vědců zjistil, že sloní vousy vykazují extrémní formu takzvané materiálové inteligence. To znamená, že samotná fyzikální stavba chlupu dokáže zpracovávat informace ještě dřív, než se vůbec dostanou do mozku.
Hlavně nerozmáčknout chipsy
Jak se přesné mapoval dotek
Simulace ukázaly, že gradient tuhosti hmatových chlupů umožňuje slonovi přesně rozpoznat, ve kterém bodě došlo ke kontaktu chlupu s nějakým objektem. Když se objekt dotkne měkké špičky, vibrace přenášené k nervům v kůži mají jinou frekvenci a amplitudu, než když dojde ke kontaktu blíže u tuhé základny.
Na chobotu se nachází přibližně tisíc hmatových chlupů. To je dost na to, aby slon při jakémkoliv doteku získal přesnou mapu toho, čeho se dotýká. Tato schopnost „kódovat“ polohu kontaktu do mechanických signálů zřejmě slonům dovoluje opatrně uchopit arašíd nebo chips bez toho, aby je rozdrtili na kousky.
Inspirace pro robotiku budoucnosti
Objev německých vědců není zajímavý jen teoreticky. Jeho autoři jsou přesvědčeni, že princip „inteligentního materiálu“ může způsobit revoluci pro moderní robotiku. Současní roboti se při hmatových úlohách spoléhají na složité senzory a obrovský výpočetní výkon.
Pokud by se však podařilo vyvinout umělé končetiny či chapadla s povrchem inspirovaným sloními hmatovými chlupy, mohli by roboti ohmatávat své okolí mnohem přirozeněji a s menšími výrobními náklady – čistě díky chytrému designu materiálu, ze kterého byli vyrobeni.
