Восьминогі архітектори

Восьминогі архітектори
Ноги павука функціонують так, ніби кожна з них оснащена власним автономним мозком. Результати досліджень, опублікованих у JournaloftheRoyalSocietyInterface, доводять, що кожна лапа має власні детектори, які приймають сигнали з довкілля, а також контролера, який оптимізує рух – пише Рейчел Нувер у журналі Scientific American. 

Така автономність дає змогу павукам блискавично прясти досконалі мережі, не використовуючи під час цього мозок. Науковці провели симуляцію напрочуд простих правил, які керують такою складною поведінкою, щоб у майбутньому використати їх для конструювання роботів.

“Новаторство праці полягає у формулюванні цікавої й потенційно дуже важливої парадигми, суттю якої є пошук і тестування нових ідей задля їхньої імплементації в роботах майбутніх генерацій, – пояснює Фріц Фоллрат, біолог з Оксфордського університету і провідний автор статті. – Створення павуками мережі є чудовим прикладом для докладного дослідження таких проблем ”.

Праця сконцентрована на ідеї “морфологічних обчислень”, тобто кодуванні певних механізмів безпосередньо в органах тіла, щоб мозкові не потрібно було ними управляти. Прикладом є рух коліна у людини, а також сам процес ходіння. “Тут є певний короткий шлях для посилання сигналів, і мозок навіть не знає, які відбуваються процеси”, – говорить Фоллрат. 

Таке зміщення керівного центру, що є наслідком еволюції або процесу навчання, звільняє мозок від необхідності наглядати за стандартними діями. Тому проблема морфологічних обчислень є предметом зацікавлення в робототехніці: їхнє впровадження дало б змогу заощадити розрахункові потужності й час.

Однак наразі є небагато досліджень, які намагаються вивчити це явище у природі. Фоллрат пояснює, що павуки чудово підходять для експериментів, які могли б заповнити цю прогалину, оскільки в їхньому випадку легко зауважити незначні відмінності у геометрії мережі, а ще й тому, що їхні кінцівки регенеруються у разі відривання.

Фоллрат і співавтор праці Теймо Крінк, інформатик з Орхуського університету, зафільмували й перевели у цифровий формат рухи восьми павуків-хрестовиків, у яких було по шість ніг через неповну регенерацію. Ці павуки пряли мережу так само вправно і безпомилково, як особини з усіма вісьма кінцівками нормальної довжини.

Дослідники твердять, що якби це мозок робив розрахунки, необхідні для врахування поправок щододовжини кінцівок, то проявилися б незначні, але достатні для вимірювання затримки в діяльності. 

Однак з досліджень випливає, що кінцівки отримують від мозку тільки рекомендації для початку діяльності, а деталі рухів визначаються локально, завдяки сигналам, що надходять через детекторні волосинки й щілиноподібні органи на поверхні тіла.

Порівнюючи діяльність коротших і довших кінцівок, дослідники сформулювали правила того, як ноги павука автоматично рухаються для вимірювання кутів і довжини під час прядіння мережі. Потім вони протестували ці правила, утворюючи цифрову модель павука. Фоллрат анонсує, що наступним кроком стане конструювання робота-павука.

“Я вважаю, що ця праця є надзвичайно цікавою, оскільки говорить дуже багато і про самих павуків, і про морфологічні обчислення, – твердить Цецилія Ласкі, біоробототехнологиня зі Школи святої Анни при Університеті Superiore, що в Італії, яка не брала участі в описаних дослідженнях. – Важко передбачити, які нові технікивиникнуть завдяки таким базовим дослідженням”.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *


З ЦИМ МАТЕРІАЛОМ ЧИТАЮТЬ


Хижі панцерні водорості Жити до 120?