Robot s mozgom insekta savršeno zaobilazi prepreke

S mozgom veličine glave pribadače, kukci izvode fantastične navigacijske pothvate. Izbjegavaju prepreke i kreću se kroz male otvore. Kako to rade, sa svojom ograničenom moći i veličinom mozga?

Fizičarka Elisabetta Chicca s nizozemskog Sveučilišta u Groningenu odlučila je istražiti može li nam razumijevanje unutarnjeg rada mozga kukca pomoći u potrazi za energetski učinkovitim računalstvom, a njezino istraživanje je dovelo do robota koji se ponaša poput kukca.

"Nije lako koristiti se slikama koje dolaze kroz vaše oči, kada odlučujete što bi vaša stopala ili krila trebala učiniti. Ključni aspekt ovdje je prividno kretanje stvari dok se vi krećete. 'Kao kad si u vlaku', objašnjava Chicca. 'Čini se da se stabla u blizini kreću brže od kuća koje su daleko. Kukci koriste ove informacije kako bi zaključili koliko su daleko stvari. Ovo dobro funkcionira kada se krećete pravocrtno, ali stvarnost nije tako jednostavna.

Kretanje u zavojima čini problem previše složenim za insekte. Kako bi stvari bile podnošljive za njihovu ograničenu moć mozga, oni prilagođavaju svoje ponašanje: lete u ravnoj liniji, naprave zaokret, zatim naprave još jednu ravnu liniju. Chicca objašnjava: 'Ono što učimo iz ovoga je: ako nemate dovoljno resursa, možete pojednostaviti problem svojim ponašanjem.'

U potrazi za neuralnim mehanizmom koji pokreće ponašanje insekata, doktorant Thorben Schoepe razvio je model njihove neuronske aktivnosti i malog robota koji koristi ovaj model za navigaciju. Sve je to učinjeno pod Chiccinim nadzorom i u bliskoj suradnji s neurobiologom Martinom Egelhaafom sa Sveučilišta Bielefeld, koji je pomogao identificirati računalne principe kukaca.

Schoepeov model temelji se na jednom glavnom principu: uvijek upravljajte prema području s najmanje vidljivim kretanjem. Natjerao je svog robota da vozi kroz dugačak 'hodnik' u kojem se smjestio u sredini, kao što to insekti obično čine.

U drugim (virtualnim) okruženjima, poput prostora s preprekama ili malim otvorima, Schoepeov model također je pokazao slično ponašanje kao kukci. 'Model je tako dobar', zaključuje Chicca, 'da će jednom kada ga postavite funkcionirati u svim vrstama okruženja. To je ljepota ovog rezultata.'

Činjenica da se robot može kretati u realističnom okruženju nije nova. Umjesto toga, model daje uvid u to kako kukci obavljaju posao i kako uspijevaju obavljati stvari tako učinkovito. Chicca objašnjava: 'Veliki dio robotike nije zabrinut za učinkovitost. Mi ljudi smo skloni učiti nove zadatke dok odrastamo, a unutar robotike, to se odražava u trenutnom trendu strojnog učenja. Ali insekti su sposobni letjeti odmah od rođenja. Učinkovit način da to rade ugrađen je u njihov mozak, a na sličan način možete učiniti računala učinkovitijima.

Chicca je pokazala i čip koji je njezina istraživačka skupina prethodno razvila, traku s površinom malom poput tipke na tipkovnici. U budućnosti se nada da će ovo specifično ponašanje insekata također ugraditi u njega. Ona komentira: 'Umjesto da koristite računalo opće namjene sa svim njegovim mogućnostima, možete izgraditi poseban hardver; maleni čip koji obavlja posao, čineći stvari mnogo manjim i energetski učinkovitijima.'

Istraživanje objavljeno u časopisu Nature Communications možete pronaći na ovoj poveznici.