Изучая, как дрозофилы используют движения глаз для улучшения управления полетом с ошеломляюще высокой скоростью реакции - примерно в 30 раз быстрее, чем моргание глазом, — исследователи штата Пенсильвания подробно описали структуру, имитирующую эту способность в робототехнике.

Исследователи описали движения мух, помещенных в симулятор полета виртуальной реальности, построенном со светодиодными лампами и записанном с помощью высокоскоростных камер.

“Если вы сможете изучать мух в полете — вы сможете найти некоторые невероятные инженерные решения, которые уже существуют в биологии”, - сказал Бенджамин Челлини, докторант, изучающий машиностроение.

Челлини и его советник Жан-Мишель Монжо, доцент кафедры машиностроения и директор лаборатории систем био-движения, смогли определить, как плодовые мухи используют движения глаз, чтобы быстро координировать свои крылья в ответ внешние факторы. Поскольку глаза мухи фиксированы на голове, исследователи отслеживали движения ее головы, чтобы сделать вывод, как мухи используют визуальную информацию.

Стабилизированный взгляд - это обычное явление, на которое способно большинство живых существ. Например, мы плавно перемещаем наши глаза, голову и/или тело, чтобы сканировать пространство.

“Но это сложная проблема для понимания, каким образом люди и другие животные можем делать это настолько хорошо? - Сказал Монжо. - Моя лаборатория заинтересована в активном зондировании, которое является разделом техники и биологии, изучающим, как движение глаз может улучшить само восприятие”.

Хотя большая часть предыдущих исследований в этой области была сосредоточена на движениях крыльев, понимание того, как мухи используют активные движения глаз для управления полетом, может значительно улучшить робототехнику. В настоящее время большинство роботов имеют стационарные датчики, которые позволяют отделять восприятие и движение. Однако, лучше имитируя глаза и мозг через координацию визуальных датчиков, способных двигаться по телу, управление полетом роботов может быть значительно улучшено.

В подтверждение этой теории исследователи установили, что глаза плодовой мухи способны реагировать в четыре раза быстрее, чем тело или крылья. Эти реакции также были тесно связаны, демонстрируя, что мухи в значительной степени полагаются на движения глаз, чтобы координировать движения крыльев.

”Мы показали, что их глаза могут контролировать и стабилизировать свое зрение лучше, чем мы первоначально думали, уменьшая размытость движения", - сказал Челлини. "Как и в спорте, они учат бейсболистов следить за мячом глазами, чтобы уменьшить размытость и повысить эффективность отбивания”.

"Важный принцип, который мы обнаружили здесь, заключался в том, что глаза мухи замедляют зрительные движения, которые идут в мозг, и этот процесс улучшает их летное поведение”, - сказал Монжо.

Исследователи полагают, что раскрытие секретов биологического мира может иметь широкие последствия для технологии.

”В инженерном деле вас учат применять принципы математики и физики для решения задач", - сказал Челлини. “Если вы хотите построить робота для полета на Марс, вы можете использовать инженерные концепции, чтобы обеспечить потенциальные решения. Но мы не всегда должны разрабатывать идеи с нуля; мы также можем искать вдохновение у природы”.

Перевод: Дадекин Даниил

Источник: https://scitechdaily.com/secrets-of-fly-vision-for-rapid-flight-control-and-staggeringly-fast-reaction-speed/