Revolucionarna tehnologija praćenja koja je otkrila nove uvide u to kako pustinjski mravi upravljaju svojim složenim svetovima mogla bi da inspiriše sledeću generaciju pametnih, efikasnih robota.
Međunarodna istraživačka saradnja koja uključuje Univerzitet u Šefildu razvila je novu tehnologiju praćenja koja koristi kompjutersku viziju – oblast računarske nauke koja programira računare da tumače i razumeju slike i video zapise – za praćenje pojedinačnih pustinjskih mrava tokom njihovog celog života u potrazi za hranom. Alat dokumentuje putovanje mrava od trenutka kada prvi put napusti svoje gnezdo dok ne pronađe mesto za hranu i vrati se u svoju koloniju.
Njihov novi skup podataka otkrio je da mravi uče neverovatno brzo – pamteći svoje puteve do kuće nakon samo jednog uspešnog putovanja. Ali intrigantno, njihovi spoljni putevi su evoluirali tokom vremena ukazujući na različite strategije za istraživanje u odnosu na eksploataciju. Podaci visoke preciznosti takođe su otkrili osnovno oscilatorno kretanje koje je nevidljivo ljudskom oku, što može objasniti kako mravi generišu složene obrasce pretraživanja prilagođene trenutnim uslovima.
Kako novi softver funkcioniše na svim vrstama životinja i koristi video snimljen standardnim kamerama, već ga usvajaju brojne međunarodne istraživačke grupe i idealno je prikladan za projekte građanske nauke. Prikupljeni podaci visoke preciznosti ključni su za razumevanje kako mozak može voditi životinje kroz njihov složeni svet, što bi moglo da inspiriše novu generaciju bioinspirisanih robota.
Novu tehnologiju i skup podataka—proizveo dr Majkl Mangan, viši predavač mašinskog učenja i robotike na Univerzitetskom odseku za računarske nauke sa Larsom Haalkom i Benjaminom Risom sa Univerziteta u Minsteru, Antoanom Vistrahom i Leom Klementom iz Centra za integraciju Biologija Tuluza i Barabare Veb sa Univerziteta u Edinburgu—pokazana je u novoj studiji objavljenoj u časopisu Science Advances.
Studija opisuje kako CATER (Combined Animal Tracking & Environment Reconstruction) koristi veštačku inteligenciju i kompjuterski vid za praćenje položaja insekata na video snimku snimljenom korišćenjem standardnih kamera. Sistem može čak i da otkrije sitne objekte koje je teško videti okom, i otporan je na nered u pozadini, prepreke i senke što mu omogućava da funkcioniše u prirodnom staništu životinje gde drugi sistemi pokvare.
Dr Majkl Mangan, viši predavač mašinskog učenja i robotike na Univerzitetu u Šefildu, rekao je: „Uhvatili smo ove podatke tokom letnjeg izleta, ali je bilo potrebno 10 godina da napravimo sistem sposoban da izvuče podatke, tako da možete kažu da je nastajala decenija.“
„Uvek sam bio fasciniran načinom na koji ovi insekti mogu da se kreću na velike udaljenosti — do 1 km — u takvim zastrašujućim predelima gde su temperature preko 50 stepeni Celzijusa.“
„Do sada su pustinjski mravi praćeni ručno pomoću olovke i papira, što uključuje kreiranje mreže na tlu sa konopcima i kočićima i praćenje njihovog ponašanja unutar mreže. Drugi metod koji se koristi da se ovo zaobiđe je korišćenjem Diferencijalne globalne Sistem za pozicioniranje (GPS)—ali oprema je skupa i niske preciznosti.“
„Nedostatak jeftinog, robusnog načina za hvatanje preciznih putanja insekata na terenu doveo je do praznina u našem znanju o ponašanju pustinjskih mrava. Konkretno o tome kako uče vizuelne rute, koliko brzo to rade i kako koriste strategije to bi moglo da pojednostavi zadatak.“
CATER-ov novi metod vizuelnog praćenja rešava ove izazove tako što snima snimke mrava visoke rezolucije u njihovom prirodnom okruženju i koristi tehnologiju snimanja za identifikaciju pojedinačnih mrava samo na osnovu kretanja. Nova tehnika mozaikovanja se zatim koristi za rekonstrukciju ili spajanje pejzaža sa slika visoke rezolucije. Ovaj novi pristup premošćuje jaz između terenskih i laboratorijskih studija, pružajući jedinstven uvid u navigacijsko ponašanje mrava. Takvi podaci će biti ključni u otkrivanju kako životinje sa mozgom manjim od glave igle tako efikasno upravljaju svojim složenim okruženjima.
Ovakva saznanja već se pretvaraju u komercijalne proizvode od strane pionirske kompanije Opteran koja se izdvaja sa Univerziteta u Šefildu, koja reverznim inženjeringom mozga insekata proizvodi veoma robusnu autonomiju koristeći jeftine senzore i računare.
Dr Mangan je rekao: „Pustinjski mravi su idealna inspiracija za robote sledeće generacije — oni se kreću na velikim udaljenostima, kroz oštra okruženja i ne oslanjaju se na feromonske tragove kao drugi mravi, ili GPS i 5G kao sadašnji roboti.“
„Nadamo se da će nam naš alat omogućiti da izgradimo potpuniju sliku o tome kako insekti uče da upravljaju svojim staništima, donoseći nova naučna znanja i informišući inženjere o tome kako bi mogli da grade slične sposobne veštačke sisteme.“
