Использование зрения плодовой мухи для улучшения управления полётом роботов

Изучая, как плодовые мухи используют движения глаз для улучшения управления полётом с поражающей скоростью реакции — примерно в 30 раз быстрее, чем моргание глаза — исследователи подробно описали структуру для подражания этой способности в робототехнике. Команда изучала движения плодовых мух, привязанных в виртуальный реальный полётный симулятор, построенный с LED-светами и записанный с помощью высокоскоростных камер.

Команда смогла определить, как плодовые мухи используют движения глаз для быстрой координации своих крыльев в ответ на то, что они видели. Поскольку глаза мух зафиксированы к голове, исследователи отслеживали движения головы, чтобы сделать вывод о том, куда смотрели мухи. Стабилизация взгляда — обычное явление, которое могут делать большинство живых существ; например, люди бесшовно двигают глазами, головой и/или телом, чтобы оглядеть комнату.

Хотя большая часть предыдущих исследований в этой области фокусировалась на движениях крыльев, понимание того, как животные, такие как мухи, используют активные движения глаз для управления полётом, может значительно улучшить робототехнику. В настоящее время большинство роботов имеют стационарные датчики, разделяя сенсирование и движение. Но лучшая эмуляция глаз и мозга через координацию визуальных датчиков, способных двигаться на теле, может огромно улучшить управление полётом роботов.

Для поддержки этой теории исследователи определили, что глаза плодовой мухи могли реагировать в четыре раза быстрее, чем тело или крылья животного. Эти реакции также были тесно связаны, демонстрируя, что мухи сильно полагаются на движения глаз для координации движений крыльев. Их глаза могут контролировать и стабилизировать их зрение лучше, чем считалось ранее, уменьшая размытие движения.

Кроме того, они обнаружили, что когда мухам аккуратно наносили клей на головы и затем записывали в виртуальном полётном симуляторе, ограничение движений их головы имело драматическое влияние на производительность полёта. Важный принцип, открытый в этой работе, заключался в том, что глаза мух замедляют визуальное движение, поступающее в мозг, и этот процесс улучшает их полётное поведение. Продемонстрированное в этой работе, исследователи верят, что раскрытие тайн биологического мира может иметь широкие последствия для технологий.