Виртуальная реальность для бабочек поможет создать роботов для поиска утечек химикатов

Команда под руководством Высшей инженерной школы Университета Осаки, включая профессора Дайсуке Курабаяши из Токийского технологического института, исследовала поведение шелкопрядов при поиске источника запаха с помощью специальной VR-системы. Система независимо применяла визуальные, ветровые и обонятельные стимулы. Эта работа может помочь в разработке роботов для поиска химических утечек или для спасательных операций.

Навигация на основе сенсорной информации критически важна для выживания организмов. Для поисковых задач, например, источника запаха феромона, часто необходимо успешно интегрировать данные из нескольких модальностей, таких как зрение и обоняние. Однако механизм, с помощью которого насекомые находят источник запаха, и влияние конфликтующих источников данных остаются малоизученными.

Для исследования команда создала VR-систему для самцов шелкопрядов, которая могла предъявлять обонятельные, ветровые и визуальные стимулы:

• Воздушный поток контролировался с четырех сторон от бабочки.
• Феромон мог подаваться на две антенны независимо через специальные порты.
• 360-градусный массив светодиодов, автоматически вращавшийся в зависимости от движения моли, обеспечивал визуальную обратную связь.

Эксперименты показали, что шелкопряд имел наибольшие шансы на успешную навигацию, когда информация о запахе, зрении и ветре предоставлялась точно. Однако успешность поиска снижалась, если информация о направлении ветра конфликтовала с обонятельным стимулом. В этом случае бабочка двигалась осторожнее, что отражало модуляцию поведения в зависимости от сложности среды.

Команда также:

• Записала карту вероятности миграции для визуализации влияния условий среды на траекторию поведения.
• Разработала новую математическую модель, которая не только воспроизвела поведение шелкопряда, но и повысила успешность поиска по сравнению с традиционным алгоритмом.

По мнению авторов, этот механизм интеграции мультисенсорной информации может помочь в создании алгоритмов движения для автоматизированных спасательных роботов, позволяя им эффективнее находить химические утечки.