Järgmise põlvkonna intelligentsete ja tõhusate robotite väljatöötamist võib mõjutada läbimurdeline jälgimistehnoloogia, mis annab uusi teadmisi selle kohta, kuidas kõrbesipelgad oma keerulises keskkonnas navigeerivad.
Sheffieldi ülikool on osa rahvusvahelisest teaduskoostööst. Algatus on loonud uue jälgimistehnoloogia, mis jälgib teatud kõrbesipelgaid kogu nende toitumise otsimise ajal, kasutades piltide ja videote tõlgendamiseks arvutinägemist, arvutiteaduse haru. Seade jälgib sipelga liikumist alates esimesest pesast lahkumisest kuni toiduallika leidmiseni ja oma kolooniasse naasmiseni.
Uue andmestiku järgi õpivad sipelgad väga kiiresti ja mäletavad koduteed alles pärast ühte edukat reisi.
Huvitav on aga see, et nende väljapoole suunatud trajektoor on aja jooksul muutunud, osutades erinevatele uurimis- ja ekspluateerimismeetoditele. Väga tundlikud andmed näitasid ka nähtamatut rütmilist tegevust pinna all; see võib aidata selgitada, kuidas sipelgad konstrueerivad keerulisi otsingumustreid olemasolevate tingimuste põhjal.
Uut tarkvara kasutavad juba paljud uurimisrühmad üle maailma ja see sobib suurepäraselt kodanikuteaduse algatusteks, kuna töötab erinevate loomaliikidega ja kasutab tavaliste kaameratega jäädvustatud videot. Saadud täpne teave on oluline selleks, et mõista, kuidas ajud võimaldavad loomadel oma keerulises keskkonnas navigeerida ja võiks olla inspiratsiooniks uut tüüpi bioinspireeritud roboti jaoks.
Äsja ajakirjas Science Advances avaldatud uuringus ütles ülikooli masinõppe ja robootika vanemlektor Dr. Michael Mangan demonstreeris uut tehnoloogiat ja andmekogumit koos Lars Haalcki, Benjamin Risse, Antoine Wystrachi ja Leo Clementiga Toulouse'i integratiivse bioloogia keskusest ning Barabara Webbiga Edinburghi ülikoolist.
Artiklis näidatakse, kuidas CATER (Combined Animal Tracking & Environment Reconstruction) kasutab tehisintellekti ja arvutinägemist, et jälgida tavaliste kaameratega jäädvustatud videotes putuka asukohta.
Süsteem töötab looma loomulikus elupaigas, kus teised süsteemid ebaõnnestuvad, kuna suudab tuvastada isegi mikroskoopilisi objekte, mida inimsilm ei suuda tuvastada. Samuti on see vastupidav tausta segaduse, takistuste ja varjude suhtes.
Sheffieldi ülikooli masinõppe ja robootika vanemlektor dr. Michael Mangani sõnul kulus andmeid eraldava süsteemi väljatöötamiseks kümme aastat, seega võib öelda, et selle valmimine on kümme aastat.
Kuidas need putukad suudavad läbida nii pikki vahemaid kuni 50 km nii ohtlikes keskkondades, kus temperatuur on üle 1 kraadi Celsiuse järgi, ütles dr. Michael Mangan on alati olnud huvitatud.
Kõrbesipelgate kauguste jälgimine toimub traditsiooniliselt käsitsi pliiatsi ja paberiga, mis eeldab köite ja naelte võre paigaldamist maapinnale ning sipelgate käitumise jälgimist ruudustikus. Diferentsiaalse globaalse positsioneerimissüsteemi (GPS) kasutamine on veel üks viis sellest mööda pääsemiseks, kuid seadmed on kallid ja piiratud täpsusega.
Meie arusaamises kõrbesipelgate käitumisest on lünki, kuna pole usaldusväärset ja odavat tööriista täpsete putukajälgede registreerimiseks põllul. Eelkõige see, kui kiiresti nad määrasid visuaalsed marsruudid ja milliseid tehnikaid nad selle protsessi potentsiaalseks hõlbustamiseks kasutasid.
CATERi uus visuaalne jälgimissüsteem ületab need väljakutsed, salvestades kõrge eraldusvõimega pilte sipelgatest nende loomulikus keskkonnas ja kasutades pilditehnoloogiat üksikute sipelgate tuvastamiseks ainult liikumise põhjal. Seejärel rekonstrueeritakse stseen kõrge eraldusvõimega piltidest, kasutades uuenduslikku kujutise mosaitsiini lähenemist. See uuenduslik meetod, mis ületab lõhe väli- ja laboriuuringute vahel, pakub uusi teadmisi sipelgate navigeerimisest. Seda tüüpi teave on ülioluline, et mõista, kuidas nõelapeaga loomad oma keerulises keskkonnas nii hästi navigeerivad.
Opteran, Sheffieldi ülikooli spin-out ettevõte, mis pöördprojekteerib putukate aju, et luua taskukohaste andurite ja andmetöötluse abil väga vastupidav autonoomia, on juba muutmas selliseid leide kommertslahendusteks.
Uue põlvkonna robotite inspiratsioon Antsilt
Dr. Mangani sõnul on kõrbesipelgad ideaalseks inspiratsiooniks järgmise põlvkonna robotitele, kuna nad läbivad pikki vahemaid ja karmi keskkonda nagu teised sipelgad, lootmata feromoonide radadele või GPS-ile ja 5G-le nagu praegused robotid.
"Loodame, et meie tööriist võimaldab meil luua põhjalikuma pildi sellest, kuidas putukad õpivad oma elupaikades navigeerima, tuua uusi teaduslikke teadmisi ja koolitada insenere, kuidas ehitada sarnaselt võimekaid tehissüsteeme," kirjutavad teadlased.
Allikas: phys.org/news
Günceleme: 26/04/2023 18:49