Metro's bouwen naar het voorbeeld van de natuur

Al meer dan een miljard jaar leeft een uitzonderlijk eencellig organisme in de natuur: de physarum polycephalum. Het is geen plant, geen dier, geen zwam. Het krioelt en groeit in onze bossen. Verschillende wetenschappers bestuderen het al jaren. Een van de eigenaardigheden - de uitbouw van netwerken - interesseert hen uitermate. Ingenieurs en architecten zouden zich erdoor kunnen laten inspireren voor de bouw van toekomstige metro's!

De physarum polycephalum, beter bekend als de blob, behoort tot het rijk van de amoebozoa. De kleur is vaak geel, maar kan ook blauw of rood zijn. Het gaat om een reusachtige cel opgebouwd uit miljoenen kernen. In de natuur komt ze vrij vaak voor en je vindt ze onder dode bladeren of boomschors en in composthopen.

Hoewel het niet om een dier gaat, wordt het organisme in de dierentuin van Vincennes (Parijs) tentoongesteld sinds oktober 2019. Het is intussen zó beroemd dat de definitie sinds 2021 in het Larousse-woordenboek werd opgenomen.

De wetenschappers die ze bestuderen, dichten hen ongelooflijke eigenschappen toe. Enkele voorbeelden:

• Het organisme groeit heel snel en kan een buitensporige omvang van een paar vierkante meter. Krijgen.
• Het kan leren en kennis doorgeven, ook al heeft het geen hersenen.
• Het neemt de stress van soortgenoten waar.
• Het kan problemen oplossen, zoals uit een doolhof geraken.
• Het is potentieel onsterfelijk en kan zelfs verjongen.

In de praktijk zijn blobs ook nodig voor het ecosysteem van bossen en kreupelhout. Ze eten bacteriën en schimmels, en recycleren die tot voedingsstoffen die vervolgens door planten worden benut.

Heel typisch is dat ze netwerken creëren

Blobs creëren vrij complexe, maar ook flexibele, kneedbare en sterk geoptimaliseerde netwerken. Wetenschappers zijn vooral gefascineerd door het netwerk van aders dat ontstaat als het organisme beweegt. Dat kan net zo doeltreffend zijn als een door mensen uitgebouwd netwerk. In 2010 toonde professor Toshiyuki Nakagaki van de universiteit van Hokkaido (Japan) aan dat blob-netwerken het beter konden doen dan het Japanse spoornet.

Het werd een grootschalig experiment: op een kaart van Japan werden havervlokken (het favoriete voedsel van blobs) uitgestrooid op de plaatsen waar steden gevestigd waren. Op de locatie van Tokio (de hoofdstad van het land) werd een blob geplaatst, die zijn voedselbronnen op een uiterst doeltreffende manier wist te bereiken. Wetenschappers bestudeerden toen het netwerk dat de blob onderweg naar zijn 'steden' had gevormd. In vergelijking met het spoornet dat de Japanners meer dan 50 jaar geleden aanlegden, bleek het door de blob gevormde netwerk efficiënter!

Onderzoekers aan de universiteit van Toronto gaan er vandaag van uit dat de efficiënte structuur van blobs model kan staan voor de optimalisering van andere netwerken, ook die uitgebouwd met het oog op het vervoer van personen en goederen in steden. 'Niet alleen mensen zijn in staat efficiënte en veerkrachtige netwerken uit te bouwen', weet Raphael Kay van de universiteit van Toronto. 'Blobs leven al honderden miljoenen jaren. In die zin hebben ze meer ervaring in het oplossen van bepaalde architecturale problemen dan wij, mensen, ooit kunnen vergaren.'

Raphael Kay en Anthony Mattacchione ontwikkelden een computermodel dat de manier waarop blobs netwerken uitbouwen imiteert, bedoeld voor architecten en stedenbouwkundigen die voor de overheid werken. Het team wil dat model ter beschikking stellen van al wie het wil gebruiken, op basis van vrije software.

Om hun virtueel model te testen, lieten de onderzoekers zich door de metro van Toronto inspireren. 'Voor de metro was het meest opvallende resultaat dat voor een netwerk met dezelfde reistijden als het reële net, ons netwerk 40 % minder gevoelig was voor storingen dan het bestaande systeem.'

De onderzoeksresultaten zouden nuttig kunnen zijn om te bepalen op welke locaties er het best verbindingen bijkomen of nieuwe lijnen worden aangelegd. Zo zou er rekening kunnen worden gehouden met de bevolkingsdichtheid in een reële wijk of stad om het computerprogramma op basis daarvan het netwerk te laten uittekenen dat optimaal aan de behoeften van de bevolking beantwoordt.

Inderdaad, de natuur blijft ons verbazen en inspireren!

Meer weten over blobs:

'Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur le blob sans jamais oser le demander', door Audrey Dussutour, livre de Poche

Video van Brut https://www.youtube.com/watch?v=W_FaOWZQdz0