看看长颈鹿的皮毛,你会看到一堆不规则的棕色斑点,像拼图一样拼在一起。蜻蜓翅膀上纤细的纹路也勾勒出一组不规则的半透明细胞。由蜜蜂建造的蜂巢细胞似乎也能组装在一起,尽管在这种情况下排列是有规律的。所有这些自然模式都可以用一种称为Voronoi镶嵌的数学技术来建模。
Javier Buceta是一个由西班牙、英国和美国研究人员组成的研究小组的成员,该小组最近试图预测上皮细胞的形状——我们皮肤、肠道、血管和器官表面的细胞。鉴于Voronoi tessellations在自然界的普遍存在,Buceta和他的同事使用这个数学模型来预测上皮细胞的形状,上皮细胞是构成皮肤表面以及咽喉、肠道和血管内部的其他物质。
该模型表明,上皮细胞应该以一种不寻常的、此前未知的形状出现,他们将其命名为“鳞状细胞”。当然,上皮细胞在自然状态下并没有义务去观察这个模型,尤其是在这个形状奇特、之前没有观察到的鳞状细胞似乎不太可能被观察到的情况下。去年7月,研究人员在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表的一篇文章称,当他们的显微镜显示,在人体中普遍存在着鳞状上皮细胞时,想象一下他们的惊讶吧。
“就连幼儿园的孩子都知道如何制作Voronoi镶嵌。”在幼儿园的教室里扔一些糖果,孩子们在那里随意玩耍。一旦糖果落地,告诉孩子们跑向离他们最近的糖果。他的幼儿园Voronoi镶嵌示例可能如图3所示。黑点,描绘了分散的糖果,是镶嵌的“地点”。那些没有重叠的直边形状(多边形)描绘了孩子们开始站立的区域,这些区域就是镶嵌的“细胞”。“在一个单独的细胞内的任何孩子都比其他细胞内的糖果(位置)更接近他或她细胞内的糖果(位置)。”
而且,在边界线上的孩子与相邻细胞内的糖果距离相等。在这个游戏中,当一个幼儿园的孩子扫描房间,并确定他最接近的一块糖果——他的位置,Buceta说,孩子是在用Voronoi镶嵌来模拟这种情况。当幼儿园的孩子辨认出一些他希望跑向“他的”糖果的同学,以及另一些他希望跑向“他的”糖果的同学时,他就在脑海中绘制了一幅Voronoi镶嵌图。
图3中的图案类似于长颈鹿皮毛和蜻蜓翅膀上的不规则图案,两者都可以用Voronoi镶嵌来建模。蜜蜂的蜂巢可以用Voronoi镶嵌位点建模,这些镶嵌位点被放置在一个规则的模式中。
三维Voronoi镶嵌的构造类似,只是位置分散在三维空间中,周围的细胞是平面的三维形状。想象一个装满气泡的盒子——细胞——膨胀成平面状。气泡内的任何一点都比任何其他气泡的位置更靠近其气泡所在的位置。紧密排列在皮肤、肠道、血管和器官中的鳞状上皮细胞是三维Voronoi镶嵌中的细胞。
研究人员从甜菜的黄芩(见图4)中提取了“scutoid”一词,因为这两个词具有相同的属性。scutoid比棱柱体复杂,棱柱体比frusta复杂,frusta比prism复杂。
每个人都使用Voronoi镶嵌,甚至没有意识到这一点。个人寻找最近的咖啡馆,城市规划人员确定医院服务区域,区域规划人员概述学校区域,所有这些都考虑Voronoi镶嵌。每个咖啡馆、学校或医院都是产生Voronoi镶嵌的场所。这些细胞代表了理想的服务领域,为个人企业,学校,或医院,以减少客户的过境时间。在服务区(即小区)内喝咖啡的人、患者或学生(即小区内)应住在离自己的咖啡馆、医院或学校(即小区内)较近的地方。Voronoi镶嵌是普遍存在的,但通常是不可见的。
去年7月,《纽约客》(the New Yorker)刊登了一篇题为《我们都是飞毛腿:一种全新的形态解释》(We Are All Are Scutoids: A New Shape Explained)的文章,文章将飞毛腿描述为“一根柱子,一端的一半以一定角度被剪掉……一个扭曲的棱柱……一个带拉链的棱柱”。喜剧演员斯蒂芬·科尔伯特(Stephen Colbert)在《深夜秀》的开场独白中,称这种造型“很热,是一种正在互联网上燃烧的新造型”,并开玩笑说它是“费雪普莱斯大学(Fisher Price University)的顶尖团队”制作的。“这个飞毛腿出现在国家公共广播电台上,等等,别告诉我利默里克:
画一个有长斗篷的六边形。
用胶带粘一个三角形。
科学告诉我们这个发现是巨大的。
他们声称发现了一种新的形状。
大众媒体的报道似乎表明,飞毛腿只是一时的风尚。但是,198彩票带玩团队是哪个,去198彩娱乐官网一
198彩票注册查就知道了。,不要被愚弄;scutoids和产生它们的Voronoi镶嵌物一直与我们同在,并将继续存在,只要我们愿意看到。