Journal *Physical Review E *に掲載された研究で説明されているモデルは、歩行の選択は、動物の速度、体の大きさ、脚の長さを含む要因の組み合わせによって決定されることを示唆しています。
「私たちのモデルは、さまざまな4本足の動物の歩行を理解するための統一されたフレームワークを提供します」とジョージア工科大学の物理学部の教授であるDavid Huは述べています。 「これらの動物は、歩行や走行のエネルギーコストを最小限に抑えようとしているため、同様の歩行を採用していることを示しています。」
このモデルは、動物が一定量のエネルギーを使用して足を行き来するという考えに基づいています。このエネルギーコストは、動物が動いている速度、脚の長さ、および体の質量に依存します。
また、このモデルは、動物が特定の最大速度でのみ足を動かすことができるという事実を考慮に入れています。これは、筋肉と関節の限界が原因です。
モデルは、動物が歩行または走行の総エネルギーコストを最小限に抑える歩行を採用すると予測しています。これが、異なる体型とサイズを持っているにもかかわらず、異なる動物が同様の歩行を採用する理由です。
たとえば、人間、犬、馬はすべて、毎秒約1メートルの速度で歩きます。彼らはすべて、体の大きさに比べてほぼ同じ長さの脚を持っています。これは、歩行のエネルギーコストを最小限に抑えるために、散歩と呼ばれる同様の歩行を採用することを意味します。
高速では、人間、犬、馬はすべて、走行と呼ばれる歩行に切り替わります。これは、ランニングが高速で歩くよりも効率的であるためです。このモデルは、ウォーキングからランニングへの移行が、人間、犬、馬の場合、毎秒約2メートルの速度で発生することを予測しています。
また、このモデルは、小さな動物が大型動物よりも速い歩行を採用すると予測しています。これは、小さな動物が脚が短く、質量が低いためです。つまり、足をより速く効率的に動かすことができることを意味します。
研究者は、その予測を異なる4本足の動物の歩行と比較することにより、モデルをテストしました。彼らは、モデルが人間、犬、馬、猫、ウサギ、鹿など、多種多様な動物の歩行を正確に予測していることを発見しました。
研究者は、彼らのモデルが、異なる4本足の動物が同様の歩行を採用する理由を説明するのに役立つと言います。また、効率的に歩いたり走ったりできるロボットを設計するためにも使用できます。
