ফায়ারফ্লাইস কীভাবে সিঙ্কে ফ্ল্যাশ করে? স্টাডিজ একটি নতুন উত্তর প্রস্তাব.

জাপানি লোক ঐতিহ্যে, তারা বিদায়ী আত্মা বা নীরব, উত্সাহী ভালবাসার প্রতীক। পেরুভিয়ান আন্দিজের কিছু আদিবাসী সংস্কৃতি তাদের ভূতের চোখ হিসেবে দেখে। এবং বিভিন্ন পশ্চিমা সংস্কৃতি জুড়ে, ফায়ারফ্লাই, গ্লো-ওয়ার্ম এবং অন্যান্য বায়োলুমিনেসেন্ট বিটলগুলি একটি জমকালো এবং কখনও কখনও দ্বন্দ্বমূলক অ্যারের সাথে যুক্ত করা হয়েছে রূপক সংস্থাগুলির: "শৈশব, ফসল, ডুম, এলভস, ভয়, বাসস্থান পরিবর্তন, সুন্দর, ভালবাসা, ভাগ্য, মৃত্যুহার, পতিতাবৃত্তি, অয়নকাল, নক্ষত্র এবং শব্দ এবং জ্ঞানের ক্ষণস্থায়ীতা,” একটি 2016 পর্যালোচনা হিসাবে উল্লেখ করা হয়েছে।

পদার্থবিদরা ফায়ারফ্লাইসকে এমন কারণগুলির জন্য শ্রদ্ধা করেন যা প্রতিবারই রহস্যময় বলে মনে হতে পারে: সারা বিশ্বে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা প্রায় 2,200 প্রজাতির মধ্যে, মুষ্টিমেয় কিছুরই সমলয় ফ্ল্যাশ করার নথিভুক্ত ক্ষমতা রয়েছে। মালয়েশিয়া এবং থাইল্যান্ডে, ফায়ারফ্লাই-স্টুডেড ম্যানগ্রোভ গাছগুলি ক্রিসমাস লাইট দিয়ে বীট করতে পারে; অ্যাপালাচিয়াতে প্রতি গ্রীষ্মে, মাঠ এবং বন জুড়ে ভয়ঙ্কর একতার ঢেউ। ফায়ারফ্লাইসের আলো লোভনীয় সঙ্গী এবং মানব দর্শনার্থীদের ভিড় দেখায়, কিন্তু তারা সিঙ্ক্রোনাইজেশনকে ব্যাখ্যা করার জন্য সবচেয়ে মৌলিক প্রচেষ্টার কিছু স্ফুলিঙ্গ করতেও সাহায্য করেছে, এই রসায়ন যার দ্বারা এমনকি খুব সাধারণ পৃথক অংশ থেকে বিস্তৃত সমন্বয় উদ্ভূত হয়।

ওরিত পেলেগ মনে আছে যখন তিনি পদার্থবিদ্যা এবং কম্পিউটার বিজ্ঞান অধ্যয়নরত একজন স্নাতক হিসাবে প্রথমবার সিঙ্ক্রোনাস ফায়ারফ্লাইসের রহস্যের মুখোমুখি হয়েছিলেন। ফায়ারফ্লাইগুলিকে একটি উদাহরণ হিসাবে উপস্থাপন করা হয়েছিল যে কীভাবে সাধারণ সিস্টেমগুলি সিঙ্ক্রোনি অর্জন করে অরৈখিক গতিবিদ্যা এবং বিশৃঙ্খলা, গণিতবিদ দ্বারা একটি পাঠ্যপুস্তক স্টিভেন স্ট্রোগাটজ যে তার ক্লাস ব্যবহার করা হয়. পেলেগ কখনো ফায়ারফ্লাইও দেখেনি, কারণ ইস্রায়েলে সেগুলি অস্বাভাবিক, যেখানে সে বড় হয়েছে।

"এটি এত সুন্দর যে এটি একরকম আমার মাথায় অনেক, বহু বছর ধরে আটকে আছে," তিনি বলেছিলেন। কিন্তু কলোরাডো ইউনিভার্সিটি এবং সান্তা ফে ইনস্টিটিউটে বায়োলজিতে কম্পিউটেশনাল পন্থা প্রয়োগ করার সময় পেলেগ তার নিজস্ব ল্যাব শুরু করেন, তিনি শিখেছিলেন যে যদিও ফায়ারফ্লাইগুলি প্রচুর গণিতকে অনুপ্রাণিত করেছিল, তবে কীটপতঙ্গগুলি আসলে কী করছে তা বর্ণনা করার পরিমাণগত ডেটা ছিল। স্বল্প

তিনি যে ঠিক করতে সেট আউট. গত দুই বছরে, পেলেগের গ্রুপের কাগজপত্রের একটি সিরিজ একাধিক অধ্যয়ন সাইটে একাধিক ফায়ারফ্লাই প্রজাতির সিঙ্ক্রোনি সম্পর্কে বাস্তব-বিশ্বের ডেটার একটি ফায়ার হোস খুলেছে এবং আগের মডেলার বা জীববিজ্ঞানীদের তুলনায় অনেক বেশি রেজোলিউশনে। "বেশ আশ্চর্যজনক" কিভাবে গাণিতিক জীববিজ্ঞানী বার্ড Ermentrout পিটসবার্গ ইউনিভার্সিটিতে দলের ফলাফল বর্ণনা করেছেন কোয়ান্টা. "আমি দূরে উড়িয়ে দেওয়া হয়েছে," বলেন অ্যান্ড্রু ময়েসেফ, কানেকটিকাট বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন জীববিজ্ঞানী।

এই কাগজপত্রগুলি প্রমাণ করে যে আসল ফায়ারফ্লাই ঝাঁক কয়েক দশক ধরে জার্নাল এবং পাঠ্যপুস্তকের মাধ্যমে উড়ে আসা গাণিতিক আদর্শিকতা থেকে বিদায় নেয়। ফায়ারফ্লাই সিঙ্ক্রোনির প্রায় প্রতিটি মডেলই কখনও তৈরি করা হয়েছে, উদাহরণস্বরূপ, অনুমান করে যে প্রতিটি ফায়ারফ্লাই তার নিজস্ব অভ্যন্তরীণ মেট্রোনোম বজায় রাখে। একটি প্রিপ্রিন্ট যে পেলেগ এর দল মার্চ পোস্ট, তবে, দেখায় যে অন্তত একটি প্রজাতির মধ্যে, পৃথক ফায়ারফ্লাইয়ের কোন অন্তর্নিহিত ছন্দ নেই, এবং এটি প্রমাণ করেছে যে একটি সমষ্টিগত বীট শুধুমাত্র একত্রিত হওয়া অনেক বাজ বাগগুলির ভুতুড়ে সমন্বয় থেকে উদ্ভূত হয়। একটি এমনকি আরো সাম্প্রতিক প্রিপ্রিন্ট, প্রথম মে মাসে আপলোড করা হয়েছে এবং গত সপ্তাহে আপডেট করা হয়েছে, নথিভুক্ত একটি বিরল ধরণের সিঙ্ক্রোনি যেটিকে গণিতবিদরা কাইমেরা স্টেট বলে থাকেন, যা আছে প্রায় কখনই পরিলক্ষিত হয়নি কল্পিত পরীক্ষার বাইরে বাস্তব জগতে।

ফায়ারফ্লাই জীববিজ্ঞানীরা আশা করছেন যে নতুন পদ্ধতিগুলি ফায়ারফ্লাইগুলির বিজ্ঞান এবং সংরক্ষণকে নতুন আকার দেবে। স্ট্রগ্যাটজ তার পাঠ্যপুস্তকে যেগুলি বর্ণনা করেছেন, গণিতবিদরা সিঙ্ক্রোনির তত্ত্বগুলিকে ক্র্যাঙ্ক করছেন, ইতিমধ্যে, অগোছালো বাস্তব-জগতের সিঙ্ক্রোনাইজারদের কাছ থেকে খুব বেশি পরীক্ষামূলক প্রতিক্রিয়া ছাড়াই মডেলগুলি তৈরি করেছেন৷ কর্নেল ইউনিভার্সিটির গণিতের অধ্যাপক স্ট্রোগাটজ বলেছেন, "এটি একটি বড় অগ্রগতি।" "এখন আমরা লুপ বন্ধ করা শুরু করতে পারি।"

সিঙ্ক্রোনির অধরা প্রমাণ

দক্ষিণ-পূর্ব এশিয়ায় একত্রিত হয়ে ফায়ারফ্লাইস জ্বলে ওঠার রিপোর্টগুলি বহু শতাব্দী ধরে পশ্চিমা বৈজ্ঞানিক বক্তৃতায় ফিল্টার করা হয়েছে। হাজার হাজার ফায়ারফ্লাই, ডাকা কেলিপ-কেলিপ মালয়েশিয়ায় - তাদের নামটি তাদের পলকের জন্য এক ধরণের ভিজ্যুয়াল অনম্যাটোপোইয়া - নদীর ধারের গাছগুলিতে বসতি স্থাপন করতে পারে। থাইল্যান্ড সফররত একজন ব্রিটিশ কূটনীতিক "তাদের আলো জ্বলে এবং একটি সাধারণ সহানুভূতির দ্বারা নিভে যায়" 1857 লিখেছেন. "এক মুহুর্তে প্রতিটি পাতা এবং শাখা হীরার মতো আগুনে সজ্জিত দেখা যায়।"

সবাই এই রিপোর্ট গ্রহণ করেনি। "পোকামাকড়ের মধ্যে এমন কিছু হওয়া অবশ্যই সমস্ত প্রাকৃতিক নিয়মের পরিপন্থী," জার্নালে একটি চিঠি বিজ্ঞান 1917 সালে অভিযোগ করেছিলেন, যুক্তি দিয়েছিলেন যে দৃশ্যত প্রভাবটি দর্শকের অনিচ্ছাকৃত পলকের কারণে ঘটেছিল। তবুও 1960-এর দশকে, পরিদর্শন করা ফায়ারফ্লাই গবেষকরা পরিমাণগত বিশ্লেষণের মাধ্যমে নিশ্চিত করেছেন যে ম্যানগ্রোভ জলাভূমিতে স্থানীয় বোটম্যানরা দীর্ঘদিন ধরে কী জানতেন।

1990-এর দশকে একটি অনুরূপ দৃশ্য খেলা হয়েছে, যখন একজন টেনেসি প্রকৃতিবিদ নামে লিন ফাউস্ট নামে একজন বিজ্ঞানীর আত্মবিশ্বাসী প্রকাশিত বক্তব্য পড়ুন জন কোপল্যান্ড উত্তর আমেরিকায় কোন সিঙ্ক্রোনাস ফায়ারফ্লাই ছিল না। ফাউস্ট তখন জানতেন যে তিনি কয়েক দশক ধরে কাছাকাছি জঙ্গলে যা দেখছিলেন তা অসাধারণ কিছু।

ফাউস্ট কোপল্যান্ড এবং তার সহযোগী ময়েসেফকে গ্রেট স্মোকি মাউন্টেনে একটি প্রজাতি দেখতে আমন্ত্রণ জানান ফোটিনাস ক্যারোলিনাস. পুরুষ ফায়ারফ্লাইসের মেঘগুলি প্রায় মানুষের উচ্চতায় ভাসমান বন এবং ক্লিয়ারিংগুলিকে পূর্ণ করে। দৃঢ় সমন্বয়ে জ্বলজ্বল করার পরিবর্তে, এই ফায়ারফ্লাইগুলি কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে দ্রুত ফ্ল্যাশের বিস্ফোরণ নির্গত করে, তারপরে আরেকটি বিস্ফোরণ হারানোর আগে বেশ কয়েকবার চুপচাপ থাকে। (কল্পনা করুন যে পাপারাজ্জিদের একটি ভিড় নিয়মিত বিরতিতে সেলিব্রিটিদের উপস্থিত হওয়ার জন্য অপেক্ষা করছে, প্রতিটি উপস্থিতিতে ফটো তোলার জন্য, এবং তারপর ডাউনটাইমে তাদের থাম্বগুলিকে ঘুরিয়ে দিচ্ছে।)

কোপল্যান্ড এবং ময়েসেফের পরীক্ষাগুলি দেখায় যে এটি বিচ্ছিন্ন পি. ক্যারোলিনাস ফায়ারফ্লাইস সত্যিই একটি প্রতিবেশী ফায়ারফ্লাই - বা একটি জ্বলজ্বলে LED - কাছাকাছি একটি বয়ামে বীট ফ্ল্যাশ করার চেষ্টা করেছিল৷ দলটি ফ্ল্যাশ রেকর্ড করার জন্য ক্ষেত্র এবং বন পরিষ্কারের প্রান্তে উচ্চ-সংবেদনশীল ভিডিও ক্যামেরা সেট আপ করে। কোপল্যান্ড প্রতিটি মুহূর্তে কতগুলি ফায়ারফ্লাই আলোকিত হয়েছে তা গণনা করে ফুটেজ ফ্রেমের মধ্য দিয়ে গেছে। এই পরিশ্রমের সাথে সংগ্রহ করা তথ্যের পরিসংখ্যানগত বিশ্লেষণ প্রমাণ করেছে যে একটি দৃশ্যে ক্যামেরার ভিউয়ের মধ্যে থাকা সমস্ত ফায়ারফ্লাই নিয়মিত, সম্পর্কযুক্ত বিরতিতে ফ্ল্যাশ বিস্ফোরণ নির্গত করেছিল।

দুই দশক পরে, যখন পেলেগ এবং তার পোস্টডক, পদার্থবিদ ড রাফায়েল সারফাতি, ফায়ারফ্লাই ডেটা সংগ্রহের জন্য প্রস্তুত, আরও ভাল প্রযুক্তি উপলব্ধ ছিল। তারা কয়েক ফুট দূরে দুটি GoPro ক্যামেরার একটি সিস্টেম ডিজাইন করেছে। যেহেতু ক্যামেরাগুলি 360-ডিগ্রি ভিডিও নিয়েছে, তারা কেবল পাশ থেকে নয়, ভিতরে থেকে একটি ফায়ারফ্লাই ঝাঁকের গতিশীলতা ক্যাপচার করতে পারে৷ হাত দিয়ে ফ্ল্যাশগুলি গণনা করার পরিবর্তে, সরফাতি প্রসেসিং অ্যালগরিদম তৈরি করেছিলেন যা উভয় ক্যামেরা দ্বারা ধরা ফায়ারফ্লাই ফ্ল্যাশের উপর ত্রিভুজ করতে পারে এবং তারপরে প্রতিটি ব্লিঙ্ক কখন ঘটেছিল তা নয় বরং এটি ত্রিমাত্রিক স্থানে কোথায় ঘটেছে তা রেকর্ড করতে পারে।

সারফাতি প্রথম এই সিস্টেমটি টেনেসিতে 2019 সালের জুনে মাঠে নিয়ে আসে পি. ক্যারোলিনাস ফাউস্ট বিখ্যাত করে তোলে যে fireflies. এই প্রথম নিজের চোখে সেই চমক দেখল। তিনি এশিয়া থেকে ফায়ারফ্লাই সিঙ্ক্রোনির আঁটসাঁট দৃশ্যের মতো কিছু কল্পনা করেছিলেন, কিন্তু টেনেসি বিস্ফোরণগুলি আরও অগোছালো ছিল, প্রায় চার সেকেন্ডে প্রায় 12 সেকেন্ডে প্রায় আটটি দ্রুত ফ্ল্যাশের বিস্ফোরণ ঘটে। তবুও সেই অগোছালো ছিল উত্তেজনাপূর্ণ: একজন পদার্থবিজ্ঞানী হিসাবে, তিনি অনুভব করেছিলেন যে বন্য ওঠানামা সহ একটি সিস্টেম নিখুঁতভাবে আচরণ করার চেয়ে অনেক বেশি তথ্যপূর্ণ প্রমাণ করতে পারে। "এটি জটিল ছিল, এটি একটি অর্থে বিভ্রান্তিকর ছিল, তবে সুন্দরও," তিনি বলেছিলেন।

এলোমেলো কিন্তু সহানুভূতিশীল ফ্ল্যাশার

তার আন্ডারগ্রাজুয়েট ব্রাশের সাথে সিনক্রোনাইজিং ফায়ারফ্লাইস, পেলেগ প্রথম জাপানী পদার্থবিদ দ্বারা প্রস্তাবিত একটি মডেলের মাধ্যমে তাদের বুঝতে শিখেছিলেন ইয়োশিকি কুরামোতো. এটি হল সিঙ্ক্রোনির উর-মডেল, গাণিতিক স্কিমগুলির দাদা যা ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে মানব হৃদয়ে পেসমেকার কোষের দল থেকে শুরু করে বিকল্প স্রোত পর্যন্ত যেকোন কিছুতে, প্রায়শই অনিচ্ছাকৃতভাবে সিঙ্ক্রোনি তৈরি হতে পারে।

তাদের সবচেয়ে মৌলিকভাবে, সিঙ্ক্রোনাস সিস্টেমের মডেলগুলিকে দুটি প্রক্রিয়া বর্ণনা করতে হবে। একটি হল একজন বিচ্ছিন্ন ব্যক্তির অভ্যন্তরীণ গতিশীলতা - এই ক্ষেত্রে একটি বয়ামের মধ্যে একটি একা ফায়ারফ্লাই, একটি শারীরবৃত্তীয় বা আচরণগত নিয়ম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত যা এটি কখন জ্বলবে তা নির্ধারণ করে। দ্বিতীয়টি হল যাকে গণিতবিদরা কাপলিং বলে, যেভাবে একটি ফায়ারফ্লাই তার প্রতিবেশীদের প্রভাবিত করে। এই দুটি অংশের সৌভাগ্যক্রমে সংমিশ্রণে, বিভিন্ন এজেন্টদের একটি ক্যাকোফোনি দ্রুত নিজেকে একটি ঝরঝরে কোরাসে টানতে পারে।

একটি Kuramoto-esque বর্ণনায়, প্রতিটি পৃথক ফায়ারফ্লাই একটি অভ্যন্তরীণ পছন্দের ছন্দ সহ একটি অসিলেটর হিসাবে বিবেচিত হয়। ফায়ারফ্লাইসকে একটি লুকানো পেন্ডুলাম হিসাবে তাদের ভিতরে অবিচ্ছিন্নভাবে দুলছে; কল্পনা করুন যে একটি বাগ প্রতিবার যখন তার পেন্ডুলামটি তার চাপের নীচে দিয়ে ঝাড়ু দেয় তখনই জ্বলে ওঠে। মনে করুন যে একটি প্রতিবেশী ফ্ল্যাশ দেখে একটি ফায়ারফ্লাই এর গতি-সেটিং পেন্ডুলাম কিছুটা এগিয়ে বা পিছনে ঝাঁকুনি দেয়। এমনকি যদি ফায়ারফ্লাই একে অপরের সাথে সিঙ্কের বাইরে শুরু হয়, বা তাদের পছন্দের অভ্যন্তরীণ ছন্দগুলি পৃথকভাবে পরিবর্তিত হয়, এই নিয়মগুলি দ্বারা পরিচালিত একটি সমষ্টি প্রায়ই একটি সমন্বিত ফ্ল্যাশ প্যাটার্নে একত্রিত হবে।

এই সাধারণ স্কিমটিতে বেশ কয়েকটি বৈচিত্র্য বছরের পর বছর ধরে আবির্ভূত হয়েছে, প্রতিটি অভ্যন্তরীণ গতিশীলতা এবং সংযোগের নিয়মগুলিকে পরিবর্তন করে। 1990 সালে, Strogatz এবং তার সহকর্মী রেনি মিরোলো বোস্টন কলেজ প্রমাণ করেছে যে ফায়ারফ্লাই-সদৃশ অসিলেটরগুলির একটি খুব সাধারণ সেট প্রায় সবসময়ই সিঙ্ক্রোনাইজ হবে যদি আপনি তাদের আন্তঃসংযুক্ত করেন, আপনি যত ব্যক্তিকে অন্তর্ভুক্ত করেন না কেন। পরের বছর, Ermentrout বর্ণনা কিভাবে গ্রুপ Pteroptyx malaccae দক্ষিণ-পূর্ব এশিয়ার ফায়ারফ্লাই তাদের অভ্যন্তরীণ ফ্রিকোয়েন্সি দ্রুত বা ধীর করে সিঙ্ক্রোনাইজ করতে পারে। সম্প্রতি হিসাবে 2018, নেতৃত্বে একটি গ্রুপ গঞ্জালো মার্সেলো রামিরেজ-আভিলা বলিভিয়ার উচ্চতর বিশ্ববিদ্যালয়ের সান আন্দ্রেস একটি আরও জটিল স্কিম তৈরি করেছে যেখানে ফায়ারফ্লাইস একটি "চার্জিং" অবস্থা এবং একটি "ডিসচার্জিং" অবস্থার মধ্যে যাবার সময় তারা জ্বলে ওঠে।

কিন্তু পেলেগ এবং সারফাতির ক্যামেরা যখন বিস্ফোরণ থেকে ত্রিমাত্রিক ডেটা ধারণ করতে শুরু করে তখন অপেক্ষা করুন ফোটিনাস ক্যারোলিনাস 2019 সালে গ্রেট স্মোকিসে ফায়ারফ্লাইস, তাদের বিশ্লেষণে নতুন নিদর্শন প্রকাশ করা হয়েছে।

একটি ছিল এমন কিছুর নিশ্চিতকরণ যা ফাউস্ট এবং অন্যান্য ফায়ারফ্লাই প্রকৃতিবিদরা দীর্ঘদিন ধরে রিপোর্ট করেছিলেন: একটি বিস্ফোরণ প্রায়ই এক জায়গায় শুরু হয় এবং তারপরে প্রতি সেকেন্ডে প্রায় আধা মিটার বেগে বনের মধ্য দিয়ে ক্যাসকেড হয়। সংক্রামক তরঙ্গগুলি পরামর্শ দেয় যে ফায়ারফ্লাইগুলির সংযোগ বিশ্বব্যাপী (সমস্ত ঝাঁক সংযুক্ত) বা সম্পূর্ণরূপে স্থানীয় নয় (প্রতিটি ফায়ারফ্লাই শুধুমাত্র নিকটবর্তী প্রতিবেশীদের যত্ন নেয়)। পরিবর্তে, ফায়ারফ্লাইগুলি দূরত্বের স্কেলগুলির মিশ্রণে অন্যান্য ফায়ারফ্লাইগুলির দিকে মনোযোগ দেয় বলে মনে হচ্ছে। এটি হতে পারে কারণ ফায়ারফ্লাইরা শুধুমাত্র একটি অবিচ্ছিন্ন দৃষ্টিরেখার মধ্যে ঘটে যাওয়া ঝলকানি দেখতে পারে, সরফাতি বলেন; বনে, গাছপালা প্রায়ই পথে পায়।

বাস্তব ফায়ারফ্লাইগুলিও কুরামোটো-স্বাদযুক্ত মডেলগুলির মূল ভিত্তিকে অস্বীকার করে বলে মনে হয়, যা প্রতিটি ব্যক্তিকে পর্যায়ক্রমিক হিসাবে বিবেচনা করে। পেলেগ এবং সরফতি যখন একটি সিঙ্গেল রিলিজ করেন পি. ক্যারোলিনাস একটি তাঁবুতে ফায়ারফ্লাই, এটি কোনও কঠোর ছন্দ অনুসরণ করার পরিবর্তে এলোমেলোভাবে ঝলকানির বিস্ফোরণ নির্গত করে। কখনও কখনও এটি কয়েক সেকেন্ড অপেক্ষা করে, অন্যবার কয়েক মিনিট। "এটি ইতিমধ্যেই আপনাকে সমস্ত বিদ্যমান মডেলের মহাবিশ্বের বাইরে নিয়ে গেছে," স্ট্রোগাটজ বলেছেন।

কিন্তু একবার দলটি 15 বা তার বেশি ফায়ারফ্লাইকে ফেলে দিলে, প্রায় এক ডজন সেকেন্ডের ব্যবধানে সম্মিলিত ফ্ল্যাশ বিস্ফোরণে পুরো তাঁবুটি আলোকিত হয়। সিঙ্ক্রোনি এবং গ্রুপ পর্যায়ক্রমিকতা ছিল একত্রে ঝুলে থাকা ফায়ারফ্লাইসের সম্পূর্ণরূপে উদ্ভূত পণ্য। ভিতরে একটি খসড়া কাগজ গত বসন্তে biorxiv.org প্রিপ্রিন্ট সার্ভারে আপলোড করা হয়েছে, পেলেগ গ্রুপ, পদার্থবিজ্ঞানীর সাথে কাজ করছে শ্রীবিদ্যা আইয়ার-বিশ্বাস পারডু ইউনিভার্সিটি এবং সান্তা ফে ইনস্টিটিউট, এটি কীভাবে ঘটতে পারে তার জন্য একটি একেবারে নতুন মডেলের পরামর্শ দিয়েছে।

একটি বিচ্ছিন্ন ফায়ারফ্লাই কল্পনা করুন যেটি সবেমাত্র একটি বিস্ফোরণ ফ্ল্যাশ নির্গত করেছে এবং নিম্নলিখিত নিয়মগুলি বিবেচনা করুন। আপনি যদি এটিকে এখনই আলাদা করেন তবে এটি আবার ফ্ল্যাশ করার আগে একটি এলোমেলো ব্যবধান অপেক্ষা করবে। যাইহোক, একটি ন্যূনতম অপেক্ষার সময় আছে যা পোকা তার হালকা অঙ্গ রিচার্জ করার জন্য প্রয়োজন। এই ফায়ারফ্লাই পিয়ার চাপের জন্যও সংবেদনশীল: যদি এটি দেখতে পায় যে অন্য একটি ফায়ারফ্লাই ফ্ল্যাশ হতে শুরু করেছে, তবে এটিও ফ্ল্যাশ হবে, যতক্ষণ না এটি শারীরিকভাবে পারে।

এখন একটি বিস্ফোরণের পরপরই শান্ত অন্ধকারে ফায়ারফ্লাইসের একটি সম্পূর্ণ ক্ষেত্র চিত্র করুন। প্রত্যেকে চার্জ করার সময়কালের চেয়ে একটি এলোমেলো অপেক্ষার সময় বেছে নেয়। যিনি প্রথমে ফ্ল্যাশ করেন, যদিও, অন্য সকলকে অবিলম্বে ঝাঁপ দিতে অনুপ্রাণিত করেন। এই পুরো প্রক্রিয়াটি প্রতিবার ফিল্ড অন্ধকার হয়ে গেলে পুনরাবৃত্তি হয়। ফায়ারফ্লাইয়ের সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে এটি ক্রমবর্ধমানভাবে সম্ভব হয় যে অন্তত একজন এলোমেলোভাবে জৈবিকভাবে যত তাড়াতাড়ি সম্ভব আবার ফ্ল্যাশ বেছে নেবে এবং এটি বাকিগুলিকে বন্ধ করে দেবে। ফলস্বরূপ, বিস্ফোরণের মধ্যবর্তী সময় ন্যূনতম অপেক্ষা সময়ের দিকে সংক্ষিপ্ত হয়। যে কোনো বিজ্ঞানীরা এই দৃশ্যের দিকে তাকিয়ে দেখবেন যে আলোর একটি স্থির দল ছন্দ অন্ধকারে ঘূর্ণায়মান, এবং তারপরে আলোর সাথে অন্ধকার ফুটে উঠছে।

A দ্বিতীয় প্রিপ্রিন্ট পেলেগ গ্রুপ থেকে আরেকটি বহিরাগত প্যাটার্ন বের করা হয়েছে। সাউথ ক্যারোলিনার কঙ্গারি ন্যাশনাল পার্কে, পেলেগ অদ্ভুত কিছু লক্ষ্য করেছিলেন যখন তার দল তাদের সরঞ্জামকে সিঙ্ক্রোনাইজিং ফায়ারফ্লাইতে প্রশিক্ষণ দিয়েছিল ফোটুরিস ফ্রন্টালিস। “আমি আমার চোখের কোণ থেকে দেখেছি মনে আছে যে এই ছোট্ট ফায়ারফ্লাইটি সত্যিই বিট নয়। কিন্তু তিনি এখনও সময়নিষ্ঠ," তিনি বলেন.

দলের বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে যখন ফায়ারফ্লাইসের একটি প্রধান কোরাস তালে ফ্ল্যাশ করছিল, একগুঁয়ে বহিরাগতরা সাথে খেলতে অস্বীকার করেছিল। তারা একই স্থান ভাগ করে নিয়েছে এবং তাদের নিজস্ব সময়ের সাথে ফ্ল্যাশ করেছে, কিন্তু তারা আশেপাশের সিম্ফনির সাথে ফেজের বাইরে ছিল। কখনও কখনও বহিরাগতরা একে অপরের সাথে সুসংগত বলে মনে হয়; কখনও কখনও তারা শুধু অ্যাসিঙ্ক্রোনাস ফ্ল্যাশ করে। পেলেগের গোষ্ঠী এটিকে একটি কাইমেরা স্টেট হিসাবে বর্ণনা করে, 2001 সালে কুরামোটো দ্বারা প্রথম উল্লেখ করা সিঙ্ক্রোনির একটি রূপ এবং স্ট্রোগাটজ এবং গণিতবিদ দ্বারা অনুসন্ধান করা হয়েছিল ড্যানিয়েল আব্রামস 2004 সালে নর্থওয়েস্টার্ন বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি গাণিতিক আদর্শ আকারে। কয়েক নিউরোসায়েন্টিস্টদের রিপোর্ট কিছু পরীক্ষামূলক অবস্থার অধীনে মস্তিষ্কের কোষগুলির কার্যকলাপে এই ধরণের কাইমেরা সিঙ্ক্রোনি দেখেছে বলে দাবি করে, কিন্তু অন্যথায় এটি এখন পর্যন্ত প্রকৃতিতে পরিলক্ষিত হয়নি।

এটি এখনও স্পষ্ট নয় কেন প্রকৃতি আরও অভিন্ন অবস্থার পরিবর্তে সিঙ্ক্রোনাইজেশনের এই হজপজ অবস্থার বিবর্তনকে সমর্থন করবে। কিন্তু এমনকি মৌলিক সমন্বয় সবসময়ই একটি বিবর্তনীয় রহস্য উন্মোচন করেছে: কীভাবে সংমিশ্রণ যে কোনও পুরুষকে সম্ভাব্য সঙ্গীর থেকে আলাদা হতে সাহায্য করে? পেলেগ পরামর্শ দিয়েছিলেন যে মহিলা ফায়ারফ্লাইগুলির আচরণগত নিদর্শনগুলির দিকে নজর দেওয়া অধ্যয়নগুলি কেবলমাত্র পুরুষ নয় তথ্যপূর্ণ হতে পারে। তার গ্রুপের সাথে সেটা করতে শুরু করেছে পি. ক্যারোলিনাস ফায়ারফ্লাইস কিন্তু এখনও কাইমেরা-প্রবণ সঙ্গে না পি ফ্রন্টালিস প্রজাতি।

লাইটনিং-বাগ কম্পিউটার সায়েন্স

মডেলারদের জন্য, নতুন এবং উন্নত ফ্রেমওয়ার্কগুলিতে পর্যবেক্ষিত ফায়ারফ্লাই প্যাটার্নগুলিকে এনক্যাপসুলেট করার দৌড় এখন চলছে৷ Ermentrout এর পর্যালোচনার অধীনে একটি কাগজ রয়েছে যা একটি ভিন্ন গাণিতিক বিবরণ প্রদান করে ফোটিনাস ক্যারোলিনাস: ধরুন যে রিচার্জ করার জন্য বাধ্যতামূলক ন্যূনতম সময়ের বাইরে বিশুদ্ধভাবে র্যান্ডম পরিমাণ অপেক্ষা করার পরিবর্তে, বাগগুলি কেবল কোলাহলপূর্ণ, অনিয়মিত অসিলেটর? ফায়ারফ্লাইগুলি তখনই একসাথে জড়ো হলেই সুন্দরভাবে পর্যায়ক্রমিক ফ্ল্যাশারের মতো কাজ করতে শুরু করতে পারে। কম্পিউটার সিমুলেশনে, এই মডেলটি পেলেগ গ্রুপের ডেটার সাথেও মেলে। "যদিও আমরা এটিতে প্রোগ্রাম করিনি, তরঙ্গের মতো জিনিসগুলি আবির্ভূত হয়," এরমেনট্রাউট বলেছিলেন।

পেলেগ এবং সারফাতির সস্তা ক্যামেরা-এবং-অ্যালগরিদম সিস্টেম ফায়ারফ্লাই গবেষণাকে অগ্রসর করতে — এবং গণতন্ত্রীকরণ — করতে সাহায্য করতে পারে, জীববিজ্ঞানীরা বলেছেন৷ ফায়ারফ্লাইগুলি বন্যের মধ্যে অধ্যয়ন করা কঠিন কারণ তাদের ফ্ল্যাশ দ্বারা প্রজাতিকে আলাদা করে বলা সবচেয়ে নিবেদিত গবেষক এবং হার্ডকোর শৌখিন ব্যক্তিদের জন্য কঠিন। এটি ফায়ারফ্লাই জনসংখ্যার পরিধি এবং প্রাচুর্য পরিমাপকে চ্যালেঞ্জিং করে তোলে এমনকি অনেক বজ্রপাতের বাগ প্রজাতি বিলুপ্তির পথে রয়েছে এমন আশঙ্কাও বেড়ে যায়। নতুন সেটআপ ফায়ারফ্লাই-ফ্ল্যাশিং ডেটা সংগ্রহ, বিশ্লেষণ এবং ভাগ করা সহজ করে তুলতে পারে।

2021 সালে, সরফাতি স্থানীয় প্রজাতির অ্যারিজোনা থেকে একটি প্রতিবেদন নিশ্চিত করতে সিস্টেমটি ব্যবহার করেছিলেন ফোটিনাস নুলি পর্যাপ্ত ফায়ারফ্লাই একত্রিত হলে সিঙ্ক্রোনাইজ করতে পারে। এই বছর পেলেগের গবেষণাগারটি ক্যামেরা সিস্টেমের 10 টি কপি সমগ্র মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ফায়ারফ্লাই গবেষকদের কাছে পাঠিয়েছে তারা এখন এই গত গ্রীষ্মে আটটি প্রজাতির দ্বারা উত্পাদিত লাইট শো থেকে ডেটা নিচ্ছে। সংরক্ষণ প্রচেষ্টা বাড়ানোর দিকে নজর রেখে, পেলেগ ল্যাবের মধ্যে মেশিন লার্নিং গবেষকদের একটি দল রেকর্ড করা ফুটেজে ফ্ল্যাশ প্যাটার্ন থেকে প্রজাতি সনাক্ত করার জন্য একটি অ্যালগরিদম প্রশিক্ষণ দেওয়ার চেষ্টা করছে।

ফায়ারফ্লাইসের কার্টুনিশ মডেলগুলি কয়েক দশক ধরে গাণিতিক তত্ত্বকে অনুপ্রাণিত করেছিল; পেলেগ আশা করেন যে আরও সূক্ষ্ম সত্যগুলি এখন উদ্ভূত হচ্ছে একইভাবে ফলপ্রসূ হবে।

ময়েসেফ সেই আশার কথা জানান। ফায়ারফ্লাইস "আমাদের অস্তিত্বের আগে থেকেই কম্পিউটার বিজ্ঞান ভালভাবে করে আসছে," তিনি বলেছিলেন। তারা কীভাবে সিঙ্ক্রোনাইজ করে তা শিখলে অন্যান্য জীবন্ত জিনিসগুলিতেও স্ব-সংগঠিত আচরণের আরও ভাল উপলব্ধি হতে পারে।

সম্পাদক এর নোট: স্টিভেন স্ট্রোগাটজ এর আয়োজক কোয়ান্টা'গুলি কেন আনন্দ পডকাস্ট এবং এর একজন সদস্য কোয়ান্টাএর উপদেষ্টা বোর্ড