Исследователи создали роботизированную летучую мышь, чтобы разгадать секреты того, как настоящие летучие мыши охотятся в полной темноте, используя эхолокацию. Исследование, недавно опубликованное в Журнале Экспериментальной Биологии, подтверждает давние гипотезы о том, как летучие мыши эффективно идентифицируют добычу, спрятанную на листьях, даже в густых джунглях. Этот прорыв дает ценные сведения о сенсорной системе, радикально отличающейся от человеческого зрения.
Подражание Природной Точности
Летучие мыши используют эхолокацию, испуская высокочастотные щелчки и интерпретируя отраженные эхо, чтобы создать звуковую «картину» своего окружения. Это похоже на то, как автономные транспортные средства используют LiDAR, но летучие мыши достигают этого с удивительной простотой: всего два уха и рот. Ученые давно это знали, но точные механизмы оставались неясными, особенно то, как летучие мыши избегают перегрузки эхом в загроможденных средах обитания.
Чтобы это понять, команда под руководством ученого-летучей мыши Инги Гейпель создала роботизированную летучую мышь. Робот имитирует траекторию полета настоящих летучих мышей, испуская сонарные импульсы, чтобы проверить, как они определяют, есть ли добыча на листьях. Эксперимент показал, что летучим мышам не нужно вычислять точный угол каждого листа; они просто фильтруют сильные, постоянные эхо. Если на листе есть добыча, отраженный сигнал сильнее, что указывает на потенциальную еду.
Конструкция и Результаты Робота
Роботизированная летучая мышь состоит из сонарного излучателя и бинауральных микрофонов, установленных на линейной траектории, имитирующей полет. Робот тестировал 3D-печатные листья с искусственной добычей (стрекозами) и без нее. Результаты были впечатляющими: робот обнаружил добычу в 98% случаев, в то время как ложно идентифицировал добычу на пустых листьях всего в 18% случаев. Это подтверждает, что летучие мыши полагаются на силу эха, а не на точные угловые вычисления.
«Поведенческие эксперименты уже предполагали, как эти летучие мыши могут решать проблему поиска листьев с добычей, но мы хотели знать, достаточно ли этого объяснения, чтобы поведение работало», — пояснил Дитер Вандерэлст, соавтор исследования.
Выходя за Рамки Исследования: Расширение Технологий, Вдохновленных Летучими Мышами
Это исследование опирается на предыдущие попытки воспроизвести поведение летучих мышей в робототехнике. В 2017 году инженеры создали Robat, колесного робота, который ориентировался исключительно с помощью эхолокации, а в 2015 году ученые разработали Bat Bot с машущими, меняющими форму крыльями. Однако команда Гейпель сосредоточилась на функциональности, а не на эстетике, уделяя приоритетное внимание точности данных.
В перспективе исследователи планируют применить этот метод к другим видам летучих мышей и изучить, как они различают типы добычи. Исследование подчеркивает, что мы только начали понимать летучих мышей, но знания, полученные из роботизированных моделей, оказываются бесценными.
Это исследование демонстрирует, что даже в сложных условиях могут процветать простые, но эффективные биологические стратегии. Роботизированная летучая мышь не только подтверждает научные гипотезы, но и открывает новые возможности для биомимикрии в робототехнике и сенсорных технологиях.
