Chip głupi jak komar. W tym jest sens

Z mózgiem wielkości główki szpilki owady dokonują niesamowitych wyczynów nawigacyjnych. Unikają przeszkód i przelatują przez małe otwory. Jak to robią, mając ograniczone możliwości mózgu?

– Zrozumienie wewnętrznego działania mózgu owada może nam pomóc w poszukiwaniach energooszczędnych komputerów – uważa fizyczka Elisabetta Chicca z Uniwersytetu w Groningen (Holandia), przedstawiając swój najnowszy prototyp: robota zachowującego się jak owad.

Nie jest łatwo wykorzystać obrazy, które pojawiają się w twoich oczach, przy podejmowaniu decyzji, co powinny robić twoje stopy lub skrzydła. Kluczowym aspektem jest tutaj pozorny ruch rzeczy podczas ruchu.

– Jak w pociągu – wyjaśnia Chicca. – Drzewa w pobliżu wydają się poruszać szybciej niż domy w oddali. Owady wykorzystują te informacje, aby wywnioskować, jak daleko znajdują się rzeczy. Działa to dobrze, gdy poruszamy się po linii prostej, ale rzeczywistość nie jest taka „prosta”.

Aby utrzymać wszystko w zasięgu swoich ograniczonych zdolności umysłowych, owady dostosowują swoje zachowanie: lecą po linii prostej, wykonują skręt, a następnie wykonują kolejną prostą. Chicca wyjaśnia: – Wyciągniemy z tego wnioski: jeśli nie masz wystarczających zasobów, możesz uprościć problem dostosowując swoje zachowanie.

Mózgi na kółkach

W poszukiwaniu mechanizmu neuronowego kierującego zachowaniem owadów doktorant Thorben Schoepe opracował model jego aktywności neuronalnej oraz małego robota wykorzystującego ten model do nawigacji. Wszystko to przeprowadzono pod nadzorem Chicca i w ścisłej współpracy z neurobiologiem Martinem Egelhaafem z Uniwersytetu w Bielefeld.

Model Schoepe opiera się na jednej głównej zasadzie: zawsze kieruj się w stronę obszaru, w którym ruch jest najmniej widoczny. Nakazał więc swojemu robotowi przejechać środkiem długiego „korytarza” – składającym się z dwóch stron z przypadkowym nadrukiem.

W innych (wirtualnych) środowiskach, takich jak przestrzeń z przeszkodami lub małymi otworami, model Schoepe również wykazywał podobne zachowanie jak owady.

– Model jest tak dobry – podsumowuje Chicca – że po skonfigurowaniu będzie działał w każdych warunkach. Na tym polega piękno tego wyniku.

Owad nie musi się uczyć

To, że robot potrafi poruszać się w realistycznym środowisku, nie jest niczym nowym. Model daje raczej wgląd w to, jak owady wykonują swoją podróż i jak udaje im się to robić tak skutecznie. Chicca wyjaśnia:

– Większa część robotyki nie skupia się na wydajności. My, ludzie, w miarę dorastania mamy tendencję do uczenia się nowych zadań, a w robotyce znajduje to odzwierciedlenie w obecnym trendzie uczenia maszynowego. Ale owady potrafią latać natychmiast, od urodzenia. Skuteczny sposób na osiągnięcie tego jest wbudowany w ich mózgi.

W podobny sposób można zwiększyć wydajność komputerów. Chicca pokazała chip opracowany wcześniej przez jej grupę badawczą: pasek o powierzchni tak małej jak klawisz na klawiaturze. Ma nadzieję, że w przyszłości będzie mogła uwzględnić w chipie także to specyficzne zachowanie owadów. Komentuje: – Zamiast używać komputera ogólnego przeznaczenia ze wszystkimi jego możliwościami, można zbudować konkretny sprzęt; malutki chip, który spełnia swoje zadanie, sprawiając, że wszystko jest znacznie mniejsze i energooszczędne.

Więcej informacji o badaniach można znaleźć TU

Zdjęcie zajawka: rawpixel.com