昆蟲,天生的導航專家

昆蟲,天生的導航專家
昆蟲的大腦只有針頭大小,為什麼有這麼有效的導航能力?荷蘭格羅寧根大學最近取得重要的進展,可能有助於開發更節能的機器人。

格羅寧根大學的物理學家Elisabetta Chicca在自然通訊期刊(Nature Communications volume)上展示了她最新的成果:了解昆蟲大腦的內部運作原理可以幫助我們尋找節能運算:一個像昆蟲一樣行動的機器人。
昆蟲看似完美地執行導航任務,使直線運動看起來很簡單,但事實證明要複雜得多,Chicca 認為,就像昆蟲一樣,如果資源供應短缺,複雜的問題可以透過調整行為來簡化。

用機器人探索昆蟲,用昆蟲邏輯創造導航機器人
在 Chicca 的指導下,一位名叫 Thorben Schoepe 的博士生設計了一個模型來探索驅動昆蟲行為的神經機制,他建造了一個使用該模型進行導航的小型機器人,為此,他們與另一位神經生物學家馬丁·埃格爾哈夫 (Martin Egelhaaf) 合作,後者提供了專業知識對於理解昆蟲的計算原理非常寶貴。
Schoepe 創建的模型基於一個基本原則:始終轉向運動最不明顯的區域。他讓機器人穿過一條長長的「走廊」——由兩側組成,上面有隨機的指紋——機器人位於走廊的中央,就像昆蟲經常做的那樣。該模型在應用後表現出類似於昆蟲的行為,顯示了設計的有效性。Chicca總結一旦設置好,它就能在各種環境中發揮作用。

跟著昆蟲學習導航邏輯
雖然機器人能夠在現實環境中導航並不是什麼新鮮事,但該模型的獨特之處在於它能夠深入了解昆蟲如何更有效地做事。Chicca 解釋道:「機器人技術的大部分內容並不關心效率,我們人類傾向於在成長過程中學習新任務,在機器人領域,這反映在當前機器學習的趨勢中,但昆蟲從出生就能夠飛翔,一種有效的方法已在他們的大腦中根深蒂固。」
這些知識可以為開發更有效率的電腦鋪路,Chicca的研究團隊先前已開發出表面積小於鍵盤按鍵的晶片,未來有機會將這些特定的昆蟲行為融入晶片中,從而生產出更小、更節能的特定硬體。

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