新型机器人模仿昆虫的光学到神经元通路

　　昆虫的大脑只有针尖那么大，却能表现出惊人的导航能力。它们避开障碍物，穿过小开口。他们是如何在有限的脑力下做到这一点的?了解昆虫大脑的内部运作可以帮助我们探索节能计算;格罗宁根大学的物理学家elisisabetta Chicca展示了她的最新成果:一个像昆虫一样行动的机器人。

　　在决定你的脚或翅膀应该做什么时，用你眼睛看到的图像并不容易。这里的一个关键方面是当你移动时物体的明显运动。“就像你在火车上一样，”Chicca解释道。“附近的树木似乎比远处的房子移动得快。昆虫利用这些信息来推断物体的距离。这在直线移动时效果很好，但现实并非如此简单。”

　　对于昆虫来说，曲线移动使得问题过于复杂。为了让他们有限的智力能够控制事情，他们调整了自己的行为:他们先直线飞行，然后转弯，然后再直线飞行。Chicca解释说:“我们从中学到的是:如果你没有足够的资源，你可以用你的行为来简化问题。”

　　为了寻找驱动昆虫行为的神经机制，博士生Thorben Schoepe开发了一个昆虫神经活动模型和一个用它来导航的小型机器人。所有这些都是在Chicca的监督下完成的，并与比勒菲尔德大学的神经生物学家Martin Egelhaaf密切合作，Martin Egelhaaf帮助确定了昆虫的计算原理。

　　Schoepe的模型基于一个主要原则:总是朝着运动最不明显的区域行驶。他让他的机器人穿过一条长长的“走廊”——由两面墙组成，上面有一个随机的指纹——机器人就像昆虫一样，站在走廊中央。

　　在其他(虚拟)环境中，例如有障碍物或小开口的空间，Schoepe的模型也显示出与昆虫相似的行为。Chicca总结道:“这个模型非常好，一旦你把它设置好，它就能在各种环境中运行。这就是这个结果的美妙之处。”

　　机器人可以在现实环境中导航的事实并不新鲜。相反，这个模型让我们深入了解昆虫是如何完成这项工作的，以及它们是如何如此高效地完成任务的。Chicca解释说:“大部分机器人技术与效率无关。随着我们的成长，我们人类倾向于学习新的任务，在机器人技术中，这反映在当前的机器学习趋势中。但昆虫一出生就能飞。一种有效的方法在他们的大脑中根深蒂固。”

　　同样地，你可以使计算机更有效率。Chicca展示了她的研究小组之前开发的一种芯片:一种表面积比键盘上的键还小的条带。在未来，她希望将这种特殊的昆虫行为也整合到芯片中。她评论道:“与其使用具有所有功能的通用计算机，你可以构建特定的硬件，一个微小的芯片来完成这项工作，让东西变得更小，更节能。”

　　研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

　　更多信息:Thorben Schoepe等人，《寻找差距:密集环境中的神经形态运动视觉》，Nature Communications(2024)。引文:新型机器人模仿昆虫的光学到神经元通路(2024年，2月12日)检索自https://techxplore.com/news/2024-02-robot-mimics-insects-optics-neurons.html。本文受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。