Біологія

Сарана допоможе створити механізм уникнення зіткнень для пристроїв

Американські дослідники пропонують використати здатність сарани пересуватися великими роями, не вдаряючись одне в одного, для створення нового механізму уникнення зіткнень. Цей механізм можна буде застосовувати для роботів, дронів та безпілотних автівок. Відповідна стаття доступна у журналі Nature Electronics.

Як сарані вдається не врізатися одне в одного?

Сарана може збиратися у великі рої, що нараховують мільйони комах. Для того, щоб не врізатися одне в одного, вони використовують єдиний спеціалізований нейрон. Він називається Lobula Giant Movement Detector (LGMD). Нейрон складається з двох гілок та отримує два вхідні сигнали: збуджуючий (зображення сарани, що наближається) та гальмівний (зміна кутової швидкості цієї сарани). Комаха обчислює зміну цих сигналів та змінює напрямок свого руху. Такі зміни відбуваються дуже швидко та потребують мало енергії, що робить їх привабливими для використання.

Як це можна використати?

Дослідники створили новий компактний детектор зіткнення. У якості фотодатчика для нього використали одношаровий сульфід молібдену, неорганічну хімічну сполуку. Така система імітує реакцію нейрона LGMD та здатна регулювати подачу струму в приладі. Коли об'єкт наближається, сигнал збудження поєднується із гальмівним подразником, викликаючи немонотонну зміну струму. Час відповіді займає дві секунди. Такий пристрій дозволяє виявляти потенційні зіткнення різних об'єктів з різною швидкістю.

Чому це важливо?

Робототехніка використовується, зокрема, у транспорті, виробництві та медичній хірургії. Багато завдань для роботів та дронів передбачають рух складною місцевістю, тож автономне пересування є важливим напрямком розвитку цієї галузі. При цьому необхідно створювати дієві механізми уникнення зіткнень. Математичні алгоритми пропонують якісні рішення, проте їхнє втілення є складним завданням, адже прилади мають бути компактними та споживати якомога менше енергії. Новий детектор відповідає цим критеріям.

Поведінка комах, зокрема сарани, часто використовується для проектування автоматичних систем та в інших галузях. Нещодавно вчені знайшли спосіб шукати вибухові речовини за допомогою сарани, а також ідентифікували молекулу, що дозволяє комахам об’єднуватися у великі рої.