Natália
-3 °C
7 °C

Rovarszemmel néz a robotrepülőgép

2003.11.04. 16:18
A polipok, vagy a rovarok látórendszerei egyre több kutatás tárgyát képezik. A megfigyelések alapján fejlesztettek már szilíciumcsipet; robotikai, repülési, katonai alkalmazásokkal szintén kísérleteznek.
Az állatvilágban - a gerinceseknél fejletlenebb fajok esetében is - bonyolult, kifinomult szemtípusok jöttek létre. Kialakulásukat általában a biológiai és/vagy a szociális szükségleletek határozták meg: ragadozók elkerülése, az élelem megtalálása, a társak lokalizálása. Például - annak ellenére, hogy felettébb különböző a szemszerkezetük - a polipok és egyes rovarok is egyedülálló képérzékeléssel rendelkeznek.

Méh- és légyszem

A legfejlettebb látással bíró rovarok egyike, a szitakötő gyorsrepülés közben is messziről észreveszi az apró állatkák mozgását. A háziméh ultraviolán túli (számunkra láthatatlan) - nektárral megrakott virágokon található - mintákat érzékel. A pillangó az embernél fejlettebb színlátásának köszönhetően gyűjti betevő falatjait. Leginkább azonban a néha már mikroszkopikus szintű közelre látás jellemzi a hálózatszerűen összetett szemű (compound eyes) rovarokat.

Szitakötő

A lábasfejű polip (egyetlen lencsét tartalmazó) és a homo sapiens szeme a lényeges különbségek ellenére döbbenetesen hasonló, holott előbbi a gerincesekétől teljesen függetlenül alakult ki. A lencseszem (lens eye) talán legegyedibb tulajdonsága a rotációs képesség, ami a biztos látást és a pontosabb távolságfelmérést teszi lehetővé. Mégse állítható hogy a tengeri állat látórendszere fejlettebb lenne a rovarokénál, hiszen utóbbiak mozgásérzékelése biztosítja a gyors, repülő életformát.

Méhszemű robotok, szitakötőszerű égjárók

A méhek látásán és navigálásán alapul egy katonai fejlesztéseket végző ausztrál szervezet (DSTO) és az Egyesült Államok Tengerészeti Kutatóintézetének közös - ha lehetséges, pilóta nélküli gépekkel is történő - automatikus repülési műveleteket célzó projektje. Más neves szervezetek (DARPA, NASA, Air Force, stb.) szintén dolgoznak hasonló, rovarok által inspirált hadászati, vagy éppen Mars-kutató technológiákon.

Autonóm helikopter

"Annak ellenére, hogy kisméretű agyukban lényegesen kevesebb az idegsejt, mint a miénkben, a rovarok figyelemre méltóan megbirkóznak környezetükkel" - hangsúlyozza a méhek látását és mozgását több mint tíz esztendeje tanulmányozó Mandyam V. Srinivasan. Hiába viszonylag egyszerű az idegrendszerük, "viselkedési választékuk" meglehetősen gazdag. A canberrai Biológiatudományi Kutatóiskola professzora az egyetem biorobotikai laboratóriumának munkáiban (panorámikus képérzékelő rendszer, folyosón navigáló, akadályokat kikerülő, és egyéb robotok, autonóm helikopter) szintén részt vesz. A bonyolult emberi látás emulálása helyett inkább az egyszerűbb organizmusoktól ellesett megoldásokat alkalmazzák.

Panoráma

Egy DSTO-ANU (Ausztrál Nemzeti Egyetem) projekt keretében, Javaan Chahl a szitakötő fejében található érzékelőszerv, a repülési magasságot nehéz körülmények ellenére is biztosító ocellus (pontszem) alapján kicsi, pilóta nélküli, deltaszárnyú légi járművet terveztek, amit viszonylag egyszerű és parányi szenzorokkal (többek között kamerákkal, az ultraviola és a zöld fények eloszlását mérő "elektronikus pontszemekkel") szereltek fel. A gépet sikeresen tesztelték a Los Angelestől északkeletre elterülő Mojave sivatagban. Chahl szerint akár hetvenöt grammos, például a Marsra indítandó repülők is készíthetők ugyanezzel a technológiával.

Javaan Chahl

O-retina és az agy

Albert H. Titus, a Buffalo Egyetem (New York állam) kutatója a polip retinájának szerkezetét és funkcióit utánzó, a computerek mikroprocesszoraihoz hasonló, ám 1,6 mikron-technológiájú, a legújabb mikroprocesszor tranzisztoroknál tízszer nagyobb szilíciumcsipet (o-retina, azaz octopus retina), szilícium CMOS-alapú integrált áramkört fejlesztett. Ha a képet az állathoz hasonlóan feldolgozó csipet robotba szerelik, a gép nehéz körülmények között, mentés és/vagy keresés során biztosabban látna az embernél. Azért döntöttek a polip mellett, mert komplex ideg- és fejlett látórendszerrel rendelkezik, ami ugyanakkor mégsem annyira bonyolult, mint a gerinceseké, tehát könnyebben tanulmányozható. Titusék mesterséges retinája szintén fény, méret, irány és forma alapján különbözteti meg a tárgyakat. A későbbi változatok során, az esetleges víz alatti tevékenységet támogatandó, figyelembe veszik a polarizációt is.

o-retina

A látórendszer azonban lényegesen több a szemnél - nyilatkozta Titus, arra utalva, hogy csoportjával az o-retina csipből érkező információt feldolgozó két neuronháló-algoritmuson, az "agyon" (o-retina brain) munkálkodnak. Bíznak benne, hogy rendszerük az emberi látás kereteit szintén tágítja majd.

Két éve kezdték a fejlesztéseket, o-retinájukat az "első forradalomként" emlegetik.