Вчені посадили метелика тутового на водійське сидіння мініатюрного автомобіля-робота
У недалекому майбутньому в розпорядженні людей обов'язково з'являться автономні роботи, здатні пересуватися, використовуючи в якості орієнтира джерело будь-якого запаху. Такі роботи можуть бути використані при пошуку витоків газу з трубопроводів, пошуку постраждалих, які потрапили в пастку під зруйнованими будинками та для виконання інших подібних дій. У світі вже існують організації, що ведуть розробки в цьому напрямку, і як правило, алгоритми систем управління такими роботами створюються з нуля, що призводить до деяких труднощів. Вчені з Токійського університету, так само працюють над роботами-"нюхачами", вирішили піти дещо іншим шляхом, у своїй роботі вони вирішили використовувати принципи, взяті з живої природи. З цією метою вони виготовили простого двоколісного робота, на водійське місце якого була поміщена метелик тутового шовкопряда.
В якості водія робота вчені взяли дорослу особину метеликів шовковичного шовкопряда (Bombyx mori) чоловічої статі. Ці метелики виконують досить складний "шлюбний танець" у відповідь на виявлення в повітрі особливих феромонів, що випускаються особинами жіночої статі. Прямуючи до метелика-женищине, метелик чоловік рухається по складній траєкторії, виконуючи повороти в різні сторони, здійснюючи на місці по кілька поворотів і здійснюючи інші рухи.
"Нескладна нервова система, проста поведінка і нехитрі руху метелика шовкопряда, почуявшей запах свого партнера, дозволяє нам проаналізувати всі нервові процеси на рівні від окремо взятого нейрона і змоделювати повні алгоритми, що визначають поведінку метелики" - розповідає доктор Нориясу Андо (Dr. Noriyasu Ando), вчений, який бере участь у даних дослідженнях, - "На основі створеної моделі поведінки ми збираємося створити "штучний мозок" і вбудувати його в мобільного робота, поведінка якого повністю відповідатиме поведінки комахи".
Вчені проводили дослідження всередині невеликий аеродинамічної труби. Встановлені в трубі вентилятори дозволяли керувати напрямом руху потоків феромонів, що випускаються спеціальним пристроєм. Метелик шовкопряда була поміщена на поверхню легкого кулі, виготовленого з пінопласту, який виконував роль рульового колеса автомобіля-робота. Пересуваючись по кулі, комаха змушувала його обертатися, залишаючись фактично на одному місці. Оптичні датчики, на зразок тих, які використовуються в комп'ютерних мишах", вимірювали переміщення кулі, дані з цих датчиків служили для керування напрямком руху автомобіля. Таким чином, метелик, прямуючи в бік джерела феромонів, фактично вела туди автомобіль. В ході досліджень за "кермо" робота були посаджені 14 особин шовковичного шовкопряда чоловічої статі, які змогли привести робота безпосередньо до джерела феромонів.
Цікаво те, що коли вчені втрутилися в управління роботом, змусивши його постійно відхилятися убік, метелик своїм рухом компенсувала відхилення, змусивши робота рухатися в потрібному напрямку. Також вчені вводили затримку за часом між переміщенням кулі-керма і реакцією робота, що дозволило змоделювати затримку між сенсорним сприйняттям і моторної реакцією на подразник, яка неминуче з'явиться в будь штучної системи. Це допомогло їм з'ясувати максимальний час затримки реакції, перевищення якого вже не дозволяло реалізувати ефективне управління рухом робота.
Опис проведених досліджень і їх результати були опубліковані в останньому випуску журналу "Bioinspiration and Biomimetics".