Медоносные пчелы летают с таким удивительным проворством которому могли бы позавидовать пилоты выполняющие фигуры высшего пилотажа
И при этом их навигационная программа упакована в мозгу размер которого не превышает семечки кунжута Сегодня их методики тщательно изучаются с помощью оборудования для изучения полёта пчёл при Австралийском Национальном Университете АНУ в Канберре Учёные планируют применять эти методы для разработки миниатюрных летающих роботовшпионов и беспилотных космических исследовательских аппаратов управляемых с земли1
Пчелиная навигация
Пчелы обладают приспособлением для определения скорости полёта гироскопами компасом который улавливает поляризацию солнечного света чувствительными к ультрафиолету элементами помогающими отслеживать горизонт для определения угла наклона а также двумя сложными глазами каждый из которых состоит из 7 000 шестиугольных шестисторонних фасеток Эти фасетки являются окнами для подглаз называемыми омматидиями Омматидии представляют собой крошечные трубочки состоящие из линзы и светочувствительных клеток Каждая трубочка направлена в разное направление что обеспечивает широкое поле зрения Шестиугольная форма идеальна При такой форме используется наименьшее количество граневого материала клетки именно поэтому соты пчёл также имеют шестиугольную форму и наименее острые углы что приводит к меньшим затратам сил Кроме того эта форма является самой симметричной структурой Подобные глаза у пчелы просто суперуникальны для улавливания движений так как при малейшем сдвиге изображение улавливается различными фасетками
Зрительный поток
Сегодня АНУ исследователи выявили что для навигации пчелы используют метод обнаружения движения Представьте себе что вы быстро едите в автомобиле или поезде Столбы на заборе словно бы проносятся со свистом мимо вас в то время как предметы находящиеся дальше движутся медленнее а облака кажутся вообще движущимися вместе с вами Движение предметов называют зрительным потоком и чем быстрее как нам кажется чтонибудь движется тем ближе оно находится к нам
В эксперименте пчел поместили в туннель на стенах которого были размещены искусственно передвигаемые образцы предметы В результате исследователи доказали что пчелы используют оптический поток Когда образец был неподвижен пчелы летели прямо по центру туннеля потому что тогда скорость потока изображений была одинаковой с обеих сторон Когда образец на одной стороне передвигали в том же направлении куда летят пчелы замедляя движение предмета относительно пчел они обнаруживали это более медленное видимое движение и вычисляли что стена находилась дальше от них и начинали двигаться к ней
Исследователи обнаружили что пчелы запрограммированы летать таким образом чтобы скорость видимого предмета оставалась постоянной Например когда предметы с обеих сторон стен передвигали вместе с пчелами так чтобы те думали что они летят медленнее то пчелы действительно начинали ускорять свой полет Это жизненно важно для того чтобы они быстро летали на открытой местности и замедляли движение в замкнутых пространствах и в местах с препятствиями а так же отлетали прочь если видимые предметы внезапно начинают двигаться очень быстро в одну сторону сообщая тем самым что препятствие находится очень близко Эта способность также помогает пчелам приземляться так как они могут замедлять свой полёт автоматически поддерживая зрительный поток постоянным Таким образом им не нужно знать свою скорость полёта или высоту
Медоносные пчелы также используют зрительный поток чтобы измерить расстояние до источника пищи2 которое они сообщают другим пчелам с помощью специальных танцев в виде покачивания3 Исследователи доказали это поместив летящих в поисках пищи пчел в узкие туннели где создавался более высокий зрительный поток воспринимаемый пчёлами как полет на большее расстояние Затем участвующие в эксперименте пчелы сообщали эту неверную информацию своим товарищам которые получив сообщение начинали искать пищу на более отдаленных расстояниях
Зрительный поток требует контраст в окружении те видимые предметы должны достаточно изменяться чтобы быть обнаруженными Это прекрасно работает в природных условиях но даёт сбой в искусственной окружающей среде типа стеклянных окон и окрашенных стен Поэтому вполне объяснимо почему пчелы иногда сбиваются с пути в подобной среде и продолжают отбиваться от этих поверхностей
Летающие роботы
Зрительный поток помогает в решении проблем неизбежно возникающих в случае использования традиционных систем управления Глобальная Система Определения Расположения ГСОР основывается на данных картографировании со спутниковых наблюдений но враг может заглушить передачу сигналов со спутника Следует также отметить что эта система работает только в отношении объектов которые нанесены на карту но она не станет останавливать шпионский корабль если тому к примеру грозит столкновение с мусорным ведром Для космического зонда типа Миссии Первооткрывателя Марса последнее было бы намного хуже Тем более что сигналы между Землей и Марсом преодолевали бы расстояние в 190 миллионов км за 11 минут так что робот должен был ползать со скоростью улитки проходя 52 м за 30 дней Если бы он передвигался быстрее то исследовательский аппарат мог упасть в трещину или яму ещё до того как центр управления полетом выявил подстерегающую его опасность не говоря уже о том чтобы успеть послать сигнал который изменил бы его направление
Однако зрительный поток позволил бы роботу быть самоуправляемым Экспериментальная модель вертолёта весом 7 кг и длиной 15 м которая может использовать зрительный поток для неподвижного зависания в воздухе на одном месте является большим достижением превосходящим все механизмы работающие с помощью системы дистанционного управления Однако еще многое необходимо сделать прежде чем она сможет управлять своим полётом в извилистых каньонах а компьютерная программа алгоритм написанная для неё еще не настолько совершенна К тому же для функционирования ей необходимы энергоемкие Pentium чипы Тем не менее специально разработанный чип который лучше имитирует энергосберегающий дизайн пчелы может обеспечить 100 кратное снижение расхода энергии и 10 кратное снижение в весе
Инженерам ещё очень далеко до создания летающего робота размером с пчелу размер которой составлял бы лишь сотую часть длины и десятитысячную часть веса их экспериментальной модели С одной стороны обычные механизмы и шкивы не смогут работать правильно если их уменьшить Инженеры планируют создавать модели подражая аэродинамике насекомых эти создания машут крыльями посредством вибрации их внешнего покрытия наружного скелета Причем крылья насекомого машут очень сложными движениями вращая и изменяя угол наклона так чтобы обеспечивать необходимую силу подъема в воздух алгоритм для этих движений был ранее запрограммирован в роботымодели имитирующие процесс махания крыла насекомого45
Пчелы спроектированные для полёта
Некоторые эволюционисты утверждают что многофасетный глаз это плохой дизайн который не стал бы использовать ни один хороший разработчик из чего по их мнению следует что глаз должен был эволюционировать
Но на самом деле такой глаз является превосходным дизайном для маленьких созданий который даёт возможность пчёлам управлять полётом с помощью высоко эффективного метода зрительного потока Утверждение о том что дизайнер никогда бы не использовал подобное в действительности выявляется ложным теологическим аргументом а не научным доводом в пользу образования данной структуры посредством мутаций и естественного отбора Этот аргумент также эксплуатирует идею что поскольку сотворение и эволюция являются единственными альтернативами то свидетельство против одного является свидетельством в пользу другого Интересно то что эволюционисты громко протестуют когда креационисты используют такой подход Но когда дело доходит до веских свидетельств в пользу эволюции то возникают огромные трудности
Недавно проведенные молекулярные исследования свидетельствуют против идеи что все сложные глаза эволюционировали от общего предка а указывают на то что все они имеют независимые происхождения Это совместимо с учением об отдельных актах творения одним Дизайнером6
В то время пока читаете эту статью в Штате Огайо США учёные спорят о том существует ли дизайн в природе и является ли учение о разумном замысле наукой Однако как было показано лучшим инженерам в области робототехники все еще нужно потрудиться чтобы спроектировать такую же хорошую навигационную программу как у пчелы Более того учёные должны разместить её в чипе чья эффективность использования энергии была бы такой же как в мозгу пчелы Так что разумнее верить что пчела была разработана Искусным Программистом чей интеллект намного превышает наш
