Thuật toán giúp tiết lộ cách nếp nhăn hình thành trên mặt

Các nhà nghiên cứu Mỹ tuyên bố đã tìm ra một thuật toán có thể dự đoán chính xác việc hình thành các nếp nhăn trên một bề mặt cong, chẳng hạn như khuôn mặt người.

Thuật toán của các nhà khoa học MIT có thể dự đoán chính xác cách nếp nhăn hình thành trên khuôn mặt người. Ảnh: Corbis

Khi một quả nho từ từ khô đi và héo quắt lại, bề mặt của nó sẽ tạo thành nếp gấp và rốt cuộc trở thành quả nho khô nhăn nheo. Chúng ta có thể thấy các kiểu mẫu tương tự ở bề mặt của các vật liệu khô héo khác cũng như ở dấu vân tay của người.

Mặc dù các kiểu mẫu trên đã được quan sát thấy từ lâu trong tự nhiên và trong các thí nghiệm, nhưng mãi tới gần đây, các nhà khoa học vẫn chưa thể tìm ra cách dự đoán cách chúng xuất hiện trong các hệ thống cong, chẳng hạn như những thấu kính tí hon.

Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu gồm các nhà toán học và kỹ sư đến từ Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã đề ra một giả thuyết toán học và xác thực nó bằng thực nghiệm nhằm giải quyết vấn đề trên.

Theo báo cáo nghiên cứu đăng tải trên tạp chí Nature Materials, lấy cảm hứng từ các quan sát của Pedro Reis, giáo sư chuyên ngành kỹ thuật dân dụng, nhóm nghiên cứu đã cố gắng một triển một thuyết chung để mô tả cách các nếp nhăn hình thành trên những vật thể cong.

Trong các thử nghiệm trước đây, ông Reis đã tạo ra các quả bóng nhựa polymer kích cỡ bóng bàn để tìm hiểu về việc các dạng bề mặt của chúng có thể ảnh hưởng như thế nào đến lực ma sát của mặt cầu. Ông Reis quan sát thấy một dạng chuyển đổi mẫu bề mặt đặc trưng khi không khí được rút bớt: Khi bề mặt của khối cầu bị ép bén, nó bắt đầu bị lúm, tạo thành một kiểu hình 6 cạnh đều đặn trước khi chuyển sang dạng xoắn mê cung hơn, tương tự như các dấu vân tay người.

Từ các tính toán của mình, các chuyên gia MIT xác định rằng, một tham số chính - độ cong - quyết định kiểu nếp nhăn sẽ hình thành: Một bề mặt càng cong thì kiểu nếp nhăn trên bề mặt của nó càng giống mạng tinh thể.

Độ dày lớp vỏ của một vật thể cũng có ảnh hưởng quan trọng. Cụ thể là, lớp ngoài cùng càng mỏng so với độ cong của nó, bề mặt của một vật thể nhiều khả năng sẽ bị xoắn hơn, tương tự như dấu vân tay người. Nếu lớp ngoài cùng dày hơn một chút, bề mặt vật thể sẽ hình thành một dạng giống 6 cạnh hơn.

Nhóm nghiên cứu cho biết, thuật toán của họ không chỉ giúp chúng ta biết các bề mặt cong sẽ nhăn nheo như thế nào, mà còn giúp lý giải cách các vân ngón tay hay nếp nhăn trên khuôn mặt người hình thành theo thời gian.