Мозг плодовой мошки – ловкость кошки: создан самый маневренный робот в истории

Команда ученых разработала робота , способного ловко маневрировать между окружающими предметами и умело избегать столкновений. Источником вдохновения стал крошечный мозг маленького летающего насекомого размером с булавочную головку.

Мозг плодовой мушки – неожиданный выбор модели для создания робота, но исследователи из Университета Гронингена в Нидерландах и Университета Билефельда в Германии посчитали, что он может послужить идеальной основой для управления аппаратом. У плодовых мушек очень простые, но эффективные навыки ориентации - они тратят минимум усилий, чтобы лететь по прямой, а затем ловко меняют траекторию полёта влево или вправо, огибая препятствия.

При таком крошечном мозге у насекомых очень ограничены ресурсы для обработки информации. Но учёные решили, что эту особенность все же можно адаптировать. Опять же – в целях экономии энергии.

«Когда вы едете в поезде, вам кажется, что деревья за окном движутся быстрее, чем дома где-то вдалеке, — объясняет физик Элизабетта Кикка из Университета Гронингена. — Насекомые используют этот принцип, чтобы определить расстояние до объектов».

«Отсюда вывод: если ресурсы ограничены, алгоритм действий можно упростить, чтобы решить задачу», — добавляет она.

В мозге плодовых мушек информация о движении окружающих объектов обрабатывается специальными оптическими нейронами T4 и T5. Под руководством нейробиолога команда смоделировала эту нейронную активность в небольшом операционном центре своего робота. Это позволило машине эффективно определять направление движения и избегать столкновений с препятствиями на пути.

«Большинство разработок в робототехнике не нацелены на эффективность, - говорит Кикка. - Люди осваивают новые навыки постепенно, по мере взросления. В робототехнике этот принцип отражается в популярности машинного обучения. Но насекомые способны летать сразу после рождения – все необходимые движения запрограммированы в их мозге».

В итоге робот выполняет единственную задачу - двигаться в направлении зоны, где объекты максимально статичны. Торбен Шёпе из Университета Гронингена, отвечавший за аппаратную часть, провел серию испытаний. Принцип сработал: конструкция центрировалась между объектами и ловко меняла курс, объезжая препятствия - как летающее насекомое.

«Модель настолько хороша, — говорит Кикка, — что, как только ее доведут до совершенства, она будет работать в любых условиях».

Команда называет свое исследование уникальным и утверждает, что оно делает большой шаг вперёд в разработке нейроморфных машин. В будущем таких роботов можно будет использовать для навигации по труднодоступным завалам и другим загромождённым участкам, поскольку они потребляют крайне мало энергии. Их можно оснастить различными датчиками в зависимости от задачи, например радарами для обнаружения предметов, не имеющих четких очертаний.