Ученые потратили 500 000 долларов, изучая маневры обыкновенной мухи

0

Чтобы вдохновить передовые робототехнические технологии, исследователи из государственного машиностроительного департамента штата Пенсильвания США опубликовали наиболее полное описание того, как летающие насекомые приземляются вверх ногами.

«Благодаря этой работе мы стремились понять, как муха выполняет маневры посадки вверх ногами в мгновение ока», – сказал Бо Ченг, доцент кафедры машиностроения и ведущий автор. По словам Чэна, это, пожалуй, самый сложный и наименее понятный пилотажный маневр, проводимый летающими насекомыми.

«В конечном счете, мы хотим повторить это в инженерном деле, но сначала мы должны это понять», – сказал Ченг.

Наряду с Жаном-Мишелем Монжо из Penn State, доцентом машиностроения, и докторантом в области машиностроения Пан Лю, Ченг стремится понять биомеханические и сенсорные процессы, которые мухи используют для приземления на различные поверхности, такие как потолки и движущиеся объекты.

Чтобы собрать эти данные, команда сначала изучила поведение перевернутой посадки мух в полетной камере, используя высокоскоростную видеографию. Их исследование показало, что насекомые обычно выполняют четыре точно рассчитанных маневра, чтобы приземлиться вверх ногами: они увеличивают свою скорость, выполняют быстрый вращательный маневр тела (по аналогии с колесом), выполняют широкий разгиб ноги и, наконец, приземляются через ассистирующую ногу. Их тело качается, в то время, как ноги уже прочно закреплены на потолке.

Исследователи также считают, что эти действия мухи производят вкупе с серией сложных визуальных и сенсорных сигналов, которые мухи воспринимают, приближаясь к желаемой точке приземления.

«В мгновение ока эти мухи могут полностью перевернуть свое тело, что весьма впечатляет», – сказал Монжо. «Мы часто видим приземляющихся мух, но не задумываемся о всей сложности и виртуозной точности исполнения такого маневра. Робототехника очень заинтересована в том, чтобы роботы могли делать то же самое».

Однако современной роботизированной технологии крайне не хватает скорости и эффективности, необходимых для выполнения тех же маневров.

«Мы смотрим на природу для вдохновения», – сказал Монжо. «Это помогает развить фундаментальную науку о технике. Мы хотим понять, как мухи могут решить эти проблемы, чтобы можно было применить наши знания к будущим технологиям».

В дополнение к продвижению робототехники, последствия этой работы могут также применяться в области нейробиологии.

Как нервная система мухи может сделать все так быстро? Монго сказал: «Эта работа подтверждает, насколько быстро эти маневры выполняются в чрезвычайно маленькой нервной системе. Эти данные могут привести к появлению новых гипотез для понимания работы мозга».

Соавторами проекта являются Санджай П. Сейн, доцент Национального центра биологических наук в Бангалоре, Индия, и Цзяньго Чжао, доцент в штате Колорадо.

Работа финансировалась за счет гранта в 500 000 долларов от Национального научного фонда США.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ