Американские исследователи решили изучить механику процесса переноса человеком чашки кофе с одного места в комнате на другое. В результате реализации этого проекта была написана научная статья, опубликованная в журнале Physical Review Applied
Налить и отнести на свое рабочее место чашку горячего кофе — это то, с чем без труда по нескольку раз в день справляется любой офисный работник. Однако большинство из них делают это малоосознанно, не задумываясь о балансе, ритме и подобных вещах. Оказывается, достичь успеха в этом деле, то есть предотвратить расплескивавание кофе из чашки, им помогает целый ряд физических законов.
Кофе — горячая и постоянно перемешиваемая посредством конвекции жидкость в чашке — обладает множеством степеней свободы, что поневоле должен учитывать человек, несущий свое питье. «Хотя люди обладают прирожденной или приобретенной способностью взаимодействовать со сложными объектами, наше понимание этих взаимодействий, особенно на количественном уровне, оставляет желать лучшего, — поясняет профессор электротехники из Университета штата Аризона Ин-Чен Лай, руководивший этой группой. — Ведь у нас нет способности на сознательном уровне анализировать поведение чашки и влияние на нее всех внешних факторов, включая потоки воздуха или вибрацию». Тем не менее, понимание того, как все эти внешние факторы влияют на наши действия, является фундаментальной проблемой робототехники и многих других прикладных областей науки. Например, это все чрезвычайно важно для создателей протезов.
Экспериментаторы заменили плескающийся кофе катающимся мячиком и изучали, как именно люди манипулируют столь сложным объектом. Выяснилось что участники эксперимента склонны выбирать одну из двух стратегий — совершать чашкой либо медленные, либо быстрые ритмичные движения в процессе ходьбы. Интересным открытием стало то, что в первом случае человек проводит синфазную синхронизацию своих движений, а при использовании второго режима происходит противофазная синхронизация — то есть несущий чашку сбивает ритм плещущейся жидкости. Некоторые участники эксперимента многократно чередовали эти две стратегии. Возможно, в будущем это позволит эффективно обучить интеллектуальные системы взаимодействию со сложными объектами в изменяющейся среде.