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蜣螂1.3億年前的導航技巧可能改變人類的太空和無人機技術

2024-08-28科學

一項新的研究從 1.3 億年前前進演化的昆蟲物種中汲取靈感,以增強無人機、機器人和軌域衛星的導航系統。蜣螂是第一個在夜間利用銀河系導航的已知物種,它以星座為參照物,將糞球滾成一條直線,同時遠離競爭對手。

蜣螂在夜間利用銀河進行導航。工程師們利用同樣的技術開發了一種人工智慧傳感器,用於在微光下導航。資料來源:南澳洲大學

瑞典研究人員在 2013 年就有了這一發現,十年後,澳洲工程師正在以蜣螂使用的相同技術為模型,開發一種人工智慧傳感器,可以在弱光下精確測量銀河的方位。

南澳洲大學遙感工程師 Javaan Chahl 教授和他的博士生團隊利用電腦視覺技術證明,與單個恒星不同,構成銀河的大光條不會受到運動模糊的影響。

Chahl教授說:"夜行蜣螂在田野裏捲動糞球時,頭部和身體會大振幅移動,需要夜空中一個固定的方位點來幫助它們沿直線前進。它們的復眼很小,很難分辨出單個的星星,尤其是在運動的時候,而銀河卻清晰可見。"

南澳大學教授Javaan Chahl解釋了蜣螂和銀河如何幫助工程師改進無人機、機器人和衛星的導航系統。圖片來源:南澳洲大學

在使用安裝在車頂的網路攝影機進行的一系列實驗中,UniSA 的研究人員捕捉到了車輛靜止和移動時的銀河影像。利用這些影像中的資訊,他們開發出了一種電腦視覺系統,可以可靠地測量銀河的方位,這是向建立導航系統邁出的第一步。

他們的研究成果發表在【生物仿生學】雜誌上。論文第一作者、南澳大學博士生陶怡婷說,這種方位傳感器可以作為穩定衛星的備用方法,幫助無人機和機器人在弱光環境下導航,即使在運動和振動造成大量模糊的情況下也是如此。

陶說:"下一步,我想把演算法安裝到無人機上,讓它在夜間控制飛機飛行。"

太陽幫助許多昆蟲在白天導航,包括王峰、蜻蜓、蜜蜂和沙漠螞蟻。在夜間,月亮也為夜行昆蟲提供了一個參照點,但它並不總是可見的,因此蜣螂和一些蛾子利用銀河來辨別方向。

長期以來,昆蟲視覺一直在導航系統方面啟發著工程師。數百萬年來,昆蟲一直在解決導航問題,包括那些連最先進的機器都難以解決的問題。而且它們只用了很小的體積就做到了。與人類的數十億個神經元相比,它們的大腦只有數萬個神經元,但它們仍然能夠從自然世界中找到解決方案。

編譯自/scitechdaily