在未来,机器人将可通过昆虫的眼睛来捕捉世界。根据英国皇家学会界面杂志本周发表的一篇报告,科学家已经开发了一款能够让机器以媲美蝴蝶眼睛的精度来动态跟踪的软件。
尽管蝴蝶的大脑很小,视觉成像的分辨率低,但它们仍然可以在像蜂群这种复杂背景下以高于95%的精确度捕捉到食物。甚至在60迈的飞行速度下,也可以做到。
该报告的作者Zahra Bagheri说:“研究人员制造的这种机器人看起来更像一辆黄色的巴豆卡车而不像飞虫。但更重要的是,在未来,它的视觉系统将在智能汽车,仿生学和监控等领域上发挥作用。”
“世界上有许许多多的实验室正在研究仿生机器人,”她说,“它们的算法是我们研究的关键。”
为了获得推出算法所需的数据,Bagheri的团队首先在蝴蝶的大脑中挑选出一些负责追踪动态物体,使蝴蝶具有捕食能力的神经元。实验时,研究人员去除蝴蝶的翅膀,然后在蝴蝶的头部钻一个小洞,在相应的神经元处安上一个电极。和发条橘子实验类似,研究者将蝴蝶放置在监视器前,加以不同的刺激,并记录下神经元的数据。
研究人员发现,蝴蝶过滤干扰的能力有助于它们追踪动态物体的轨迹, Bagheri说。她还将这种过滤刺激的方法和人的深度睡眠做了比较。
“有的人的睡眠可能很深,也有人的睡眠很浅”,Bagheri说。“深度睡眠者除了闹钟,没有人能将他吵醒,而浅睡眠者只要有外来的刺激即可被唤醒。”
蝴蝶还能主动控制眼睛,保持眼睛固定不动,仅转动头部。这可以让目标保持在视觉中心5度以内的范围内。这就是Bagheri和她的团队发明的跟踪算法的主要部分。
“我们的系统没有选择尽力让目标完美地保持在视野中央的方法,而是锁定背景,让目标参照背景移动,”她说
研究人员让该系统在虚拟仿真的世界里分析移动的物体来测试他们算法。他们从澳洲澳德莱德岛拍摄了一组自然风光,并将它们拼成了一个圆柱形的全景画。然后,他们用他们的算法模拟蝴蝶眼睛在一个3D空间里捕捉动态目标。结果非常令人鼓舞:他们的算法在复杂环境中定位目标的速度比其他相同的程序快了20倍。搭载这种视觉系统的机器人将会在接下来的几个月里问世,Bagheri说。