Naukowcy stworzyli robota-nietoperza, aby odkryć tajemnice polowania prawdziwych nietoperzy w całkowitej ciemności za pomocą echolokacji. Badanie opublikowane niedawno w Journal of Experimental Biology potwierdza długo utrzymywane hipotezy dotyczące tego, jak nietoperze skutecznie identyfikują ofiarę ukrytą w liściach, nawet w gęstej dżungli. To przełomowe osiągnięcie dostarcza cennych informacji na temat układu zmysłów radykalnie różniącego się od ludzkiego wzroku.
Imitowanie naturalnej precyzji
Nietoperze wykorzystują echolokację, emitując kliknięcia o wysokiej częstotliwości i interpretując odbite echa, aby stworzyć dźwiękowy „obraz” swojego otoczenia. Przypomina to sposób, w jaki pojazdy autonomiczne korzystają z LiDAR, ale nietoperze osiągają to z niesamowitą prostotą: wystarczy dwoje uszu i usta. Naukowcy wiedzieli o tym od dawna, ale dokładne mechanizmy pozostały niejasne, zwłaszcza w jaki sposób nietoperze unikają przeciążenia echem w zagraconych siedliskach.
Aby to rozgryźć, zespół kierowany przez badaczkę nietoperzy Ingę Geipel stworzył robota-nietoperza. Robot naśladuje tor lotu prawdziwych nietoperzy, emitując impulsy sonaru, aby sprawdzić, w jaki sposób wykrywają one obecność ofiary na liściach. Eksperyment pokazał, że nietoperze nie muszą obliczać dokładnego kąta nachylenia każdego liścia; po prostu odfiltrowują silne, trwałe echa. Jeśli na liściu znajduje się ofiara, odbity sygnał jest silniejszy, co wskazuje na potencjalne pożywienie.
Projekt robota i wyniki
Robotyczny nietoperz składa się z emitera sonaru i mikrofonów binauralnych zamontowanych na liniowej trajektorii symulującej lot. Robot testował wydrukowane w 3D liście ze sztuczną ofiarą (ważkami) i bez niej. Wyniki były imponujące: robot wykrywał ofiarę w 98% przypadków, a fałszywie identyfikował ją na pustych liściach tylko w 18% przypadków. Potwierdza to, że nietoperze polegają raczej na sile echa niż na dokładnych obliczeniach kątowych.
„Eksperymenty behawioralne sugerowały już, jak te nietoperze mogłyby rozwiązać problem poszukiwania ofiar w liściach, ale chcieliśmy wiedzieć, czy to wyjaśnienie wystarczy, aby to zachowanie zadziałało” – wyjaśnił Dieter Vanderelst, współautor badania.
Wykraczanie poza badania: rozwijanie technologii inspirowanych nietoperzami
Badania te opierają się na wcześniejszych próbach odtworzenia zachowań nietoperzy w robotyce. W 2017 r. inżynierowie stworzyli Robat, robota kołowego, który nawiguje wyłącznie za pomocą echolokacji, a w 2015 r. naukowcy opracowali Bat Bota z trzepoczącymi i zmieniającymi kształt skrzydłami. Jednak zespół Geipela skupił się na funkcjonalności, a nie na estetyce, stawiając na pierwszym miejscu dokładność danych.
W przyszłości naukowcy planują zastosować tę metodę do innych gatunków nietoperzy i zbadać, w jaki sposób rozróżniają one rodzaje ofiar. Badanie podkreśla, że dopiero zaczynamy rozumieć nietoperze, ale wiedza zdobyta na podstawie modeli robotów okazuje się bezcenna.
Badanie to pokazuje, że nawet w trudnych warunkach proste, ale skuteczne strategie biologiczne mogą się sprawdzić. Robotyczny nietoperz nie tylko potwierdza hipotezy naukowe, ale także otwiera nowe możliwości biomimikry w robotyce i technologiach czujników.
