На розвиток наступного покоління розумних, ефективних роботів може вплинути революційна технологія відстеження, яка дає нове розуміння того, як пустельні мурахи орієнтуються в складному середовищі.
Університет Шеффілда є частиною міжнародного дослідницького співробітництва. Ініціатива створила нову технологію відстеження, яка відстежує певних пустельних мурах протягом усього їхнього періоду пошуку їжі, використовуючи комп’ютерний зір, галузь інформатики, для інтерпретації зображень і відео. Пристрій відстежує пересування мурашки з першого разу, коли вона покидає своє гніздо, доки не знайде джерело їжі та не повернеться у свою колонію.
Згідно з новим набором даних, мурахи дуже швидко навчаються і пам’ятають дорогу додому лише після однієї успішної подорожі.
Цікаво, однак, що їхня зовнішня траєкторія з часом змінилася, вказуючи на різні методи дослідження та експлуатації. Дуже чутливі дані також виявили невидиму ритмічну активність під поверхнею; це може допомогти пояснити, як мурахи будують складні моделі пошуку на основі наявних умов.
Нове програмне забезпечення вже використовується багатьма дослідницькими групами по всьому світу і ідеально підходить для громадських наукових ініціатив, оскільки воно працює з різними видами тварин і використовує відео, зняте за допомогою звичайних камер. Отримана точна інформація має важливе значення для розуміння того, як мозок дозволяє тваринам орієнтуватися в їх складному середовищі, і може послужити натхненням для нового типу біологічного робота.
У дослідженні, щойно опублікованому в журналі Science Advances, старший викладач машинного навчання та робототехніки університету д-р. Майкл Манган продемонстрував нову технологію та набір даних разом з Ларсом Хаалком, Бенджаміном Ріссе, Антуаном Вістрахом і Лео Клементом з Тулузського центру інтегративної біології та Барабарою Вебб з Единбурзького університету.
У статті показано, як CATER (Combined Animal Tracking & Environment Reconstruction) використовує штучний інтелект і комп’ютерний зір для відстеження положення комахи на відео, знятих звичайними камерами.
Система працює в природному середовищі існування тварин там, де інші системи не працюють, оскільки вона може виявляти навіть мікроскопічні об’єкти, які неможливо помітити людському оку. Він також стійкий до фонових перешкод, перешкод і тіней.
Старший викладач машинного навчання та робототехніки в Університеті Шеффілда, доктор. За словами Майкла Менгана, на розробку системи, яка могла б видобувати дані, знадобилося десять років, тож можна сказати, що її створення тривало десять років.
Доктор. Майкл Менган завжди був заінтригований.
Відстеження відстані пустельних мурах традиційно виконується вручну за допомогою ручки та паперу, що вимагає прокладання сітки з мотузок і кілочків на землі та спостереження за поведінкою мурах у сітці. Використання диференціальної системи глобального позиціонування (GPS) є ще одним способом обійти це, але це обладнання дороге та має обмежену точність.
У нашому розумінні поведінки пустельних мурах є прогалини, оскільки немає надійного та недорогого інструменту для запису точних слідів комах у полі. Зокрема, як швидко вони встановлюють візуальні маршрути та які методи використовують, щоб потенційно полегшити цей процес.
Нова система візуального відстеження CATER долає ці проблеми, записуючи зображення мурах з високою роздільною здатністю в їх природному середовищі та використовуючи технологію візуалізації для ідентифікації окремих мурах лише на основі руху. Потім сцена реконструюється із зображень високої роздільної здатності з використанням інноваційного підходу мозаїчного зображення. Подолаючи розрив між польовими та лабораторними дослідженнями, цей інноваційний метод пропонує нове розуміння того, як мурахи орієнтуються. Цей тип інформації має вирішальне значення для розуміння того, як тварини з шпильковою головкою так добре орієнтуються в складному середовищі.
Opteran, компанія Шеффілдського університету, яка розробляє мозок комах для створення довговічної автономності за допомогою доступних датчиків і обчислень, уже перетворює такі висновки на комерційні рішення.
Мурахи надихнули роботів нового покоління
Доктор. За словами Менгана, «пустельні мурахи є ідеальним джерелом натхнення для наступного покоління роботів, оскільки вони подорожують на великі відстані та суворі умови, як інші мурахи, не покладаючись на феромонні сліди або GPS і 5G, як нинішні роботи.
«Ми сподіваємося, що наш інструмент дозволить нам створити більш повну картину того, як комахи вчаться орієнтуватися у своїх середовищах існування, принесе нові наукові ідеї та навчить інженерів тому, як створювати аналогічні штучні системи», — пишуть дослідники.
Джерело: phys.org/news
Günceleme: 26/04/2023 18:49