چگونه نمایش نور چشمگیر کرم شب تاب می تواند باعث پیشرفت در ارتباط با ربات ها شود علوم پایه


در اوایل شب ژوئن ، رافائل سرفتی فیزیکدان هنگام صعود از یک مسیر جنگلی انبوه در پارک ملی کوههای دودی بزرگ ، نفس زیادی می کشید. این دانشمند فرانسوی الاصل بیش از 40 کیلوگرم تجهیزات از جمله چادر ، ژنراتورها ، تورهای پروانه و دو دوربین 360 درجه GoPro را برای فیلمبرداری از شی خود جذب کرد. Sarfati ، دانشجوی دکترای دانشگاه کلرادو ، بولدر ، و مشاور او ، معاون علوم کامپیوتر ، Orit Peleg ، به جنگل رفتند تا از کرم شب تابهای همزمان که نمایش نور چشمگیر خود را انجام می دهند ، فیلمبرداری کنند ، نمایشی که هر سال فقط 10 تا 15 روز طول می کشد و فقط هر شب چند ساعت برخلاف بسیاری از انواع کرم شب تاب که هر ماه در تابستان در مدلهای مجزا چشمک می زند ، این کرم شب تابهای ویژه در یک مدل جمعی خاص ظاهر می شود که دانشمندان می خواستند آن را ردیابی کنند.

با چادرها و دوربینهای خود که هنگام غروب تنظیم و پایین می آیند ، چشمک زدن پراکنده کرم شب تاب های منفرد در چشمک زدن همزمان هماهنگ می شود. “آنها در اطراف شما هستند. حتی نمی توانید تعداد آنها را بشمارید ، همه آنها به طور همزمان برای چند ثانیه چشمک می زنند و سپس همه در یک زمان متوقف می شوند. هوا تاریک است و سپس دوباره آن را برمی دارد. ” “این واقعاً شگفت انگیز است.”

Peleg با تعجب می گوید: “چگونه هزاران یا ده ها هزار نفر می دانند که چگونه چشمک بزنند در زمانی که فقط برخی از حشرات اطراف خود را می توانند ببینند؟” “بسیاری از جنبه های جالب ارتباط با کرم شب تاب وجود دارد ، و ما امیدواریم که بتوانیم آنها را روشن کنیم.”

در حال حاضر ، در یک مطالعه منتشر شده در سپتامبر در مجله رابط انجمن سلطنتی، Sarfati و Peleg نحوه بازآفرینی صاعقه سه بعدی و مسیر پرواز را نشان دادند. یافته های آنها سرنخی از چگونگی انجام حشرات ساده با عملکرد شناختی محدود می تواند وظایف پیچیده و همزمان را انجام دهد. با نشان دادن چگونگی شروع همزمان سازی کرم شب تاب ، تحقیقات آنها می تواند از روش های ارتباطی و هماهنگی در فناوری رباتیک ازدحام الهام بگیرد. همچنین به عنوان منبعی برای تلاش های حفاظت از کرم شب تاب ها ، ارائه می دهد که روش دقیق تری برای نظارت بر جمعیت آنها است.

Sarfati و Peleg برای مطالعه به پارک ملی Great Smoky Mountains آمده بودند فوتینوس کارولینوس. دانشمندان ابتدا دوربین های 360 درجه خود را در جنگل قرار دادند تا رفتار حشرات را در محیط طبیعی و بدون مزاحمت آنها ثبت کنند. کرم شب تاب های نر ، در هوا ضخیم ، یک صدا پرواز می کردند و چشمک می زدند تا زنان نسبتاً ساکن منتظر روی زمین را به خود جلب کنند. ایستاده در ابری از فواصل نور مشابه کد مورس ، محققان می توانند مرد تنهایی را ببینند که در اینجا یا آنجا با برادرانش چشمک می زند. با این حال ، دوربین های آنها آنچه را که چشم غیر مسلح آنها نمی تواند دنبال کند ، ردیابی کردند: مسیرهایی از مکان دقیق کرم شب تاب های منفرد در فضای سه بعدی هنگام روشن شدن. به دنبال این چشمک ها ، تیم توانست الگوهای پرواز هر حشره ای را که در دوربین گرفتار شده است ، دوباره بسازد.

Sarfati و Peleg سپس چادر را به عنوان محیط کنترل خود برپا کردند و ده ها کرم شب تاب نر را به فضا افزودند – کافی برای تحریک همان رفتار ازدحام موجود در محیط طبیعی آنها. سپس ، با چرخش دوربینی که درون چادر قرار داشتند ، Sarfati و Peleg رفتار کرم شب تاب را در سطح فردی در دسته گرفتند. هنگامی که این داده ها به آزمایشگاه برگشتند ، آنها به وضوح می دیدند که کرم شب تاب های نر منفرد در حدود سه تا پنج از 10 تا 15 چشمک چشم جمعی گروه چشمک می زدند. سرفتی می گوید: “تعداد کل چشمک زن در یک انفجار که شما کرم شب تاب زیادی داشته باشید می تواند به 10 ، 12 یا 15 برسد ، اما این همان فلش نیست که چندین بار چشمک می زند.” “این یک رله است که از طریق فلش عبور می کند.” اگر کرم شب تاب A پنج بار چشمک بزند ، در فلش سوم ، چراغ قوه B می تواند ریتم را برداشته و با کرم شب تاب A به مدت سه حرکت چشمک بزند. همانطور که Firefly B ریتم سوم خود را چشمک می زند ، Firefly C می تواند با Firefly B به مدت سه حرکت و بیشتر از آن بپیوندد و فلش کند.

در مرحله بعدی آزمایش ، محققان کرم شب تاب های نر را یکی یکی در چادر خالی وارد کردند. با انجام این کار ، محققان دریافتند که مردان جدا شده از ازدحام در فواصل نامنظم چشمک می زنند. یک حشره منزوی می تواند سه چشمک بزند ، سپس یک دوره تاریکی دو ثانیه ای داشته باشد ، چهار چشمک بزند و سپس 30 ثانیه دوره تاریکی داشته باشد. در حالی که انبوه کرم شب تاب در جنگل همراه با انفجارهای پی در پی نور و تاریکی بی تحرک برق می زد ، انسان تنها نمی توانست یک ریتم ثابت نور را حفظ کند. سرفاتی گفت: “یک کرم شب تاب منزوی شده در چادر در برهه ای چشمک می زند ، اما ممکن است چند ثانیه یا چند دقیقه طول بکشد تا دوباره روشن شود.”

وقتی مرد دوم را به داخل چادر آوردند ، طول دوره های تاریک و روشن دلخواه باقی ماند ، و هر کسی مسیر خود را طراحی کرد. با وجود پنج یا ده مرد در محیط کنترل ، محققان متوجه شدند که وقتی یکی شروع به چشمک زدن می کند ، به نظر می رسد دیگری به چشمک می پیوندد و سپس به عنوان یک رله ادامه می دهد ، اما مدت دوره تاریک هنوز نامنظم است – گاهی 12 ثانیه بار 45 ثانیه تنها زمانی بود که 15 مرد در چادر بودند که چشمک زدن همزمان در محیط طبیعی آنها پیدا شد و شش تا هشت ثانیه تاریکی به دنبال آن ظاهر شد.

محققان شاهد بوده اند که کرم شب تاب از هرج و مرج به نظم می رود. و آنها آن را روی فیلم داشتند ، جایی که می توان آن را تجزیه و تحلیل ، بازسازی و تصویر کرد. سارا لوئیس ، یک بوم شناس تکاملی و رفتاری در دانشگاه تافتز که کرم شب تاب را مطالعه می کند و بخشی از این مطالعه نبود ، گفت: “آنها ابزاری بسیار بسیار قدرتمند برای درک جزئیات همزمان سازی فلش ایجاد کرده اند.” “آنها همچنین نشان دادند ، همانطور که می دانستیم ، این یک ویژگی در حال ظهور است. مردان ممکن است وقتی تنها هستند تصادفی باشند ، اما همانطور که در گروه های بزرگتر و بزرگتری قرار می گیرند ، این ویژگی در حال ظهور وجود دارد که نشان می دهد همگام سازی تابعی از تراکم مردان است.

https://www.youtube.com/watch؟v=i7fWZSYA814

آندرس کریستنسن استاد رباتیک با الهام از زیست در دانشگاه دانمارک جنوبی است که در این مطالعه شرکت نکرده است. وی خاطرنشان كرد كه داشتن تصویری واضح تر از همگام سازی ، به ویژه خصوصیات در حال ظهور آن ، از طریق ابزاری مانند Sarfati و Peleg منجر به شناخت بهتر ارتباطات و ثبات می شود ، دو اصل از خود سازماندهی رباتیک های ازدحام را هدایت می كند.

کریستنسن تلاش می کند ربات هایی را طراحی کند که به تنهایی وظایف را انجام دهند به همان روشی که کرم شب تاب توانایی چشمک زدن خود به خود را دارد ، بدون در نظر گرفتن ازدحام. با این حال ، مانند کرم شب تاب ، ربات های انبوه باید قادر به برقراری ارتباط و پاسخگویی به یکدیگر باشند. این گروه همچنین باید سالم باشد ، به این معنی که حتی در صورت تجزیه برخی از اعضا می تواند به کار خود ادامه دهد. کریستنسن در آزمایش های رباتیک گذشته به ارتباطات و ثبات رسیده است ، اما معتقد است هنوز کارهایی برای انجام وجود دارد. وی می گوید: “اگر رابطه بین قوانین میکروسکوپی حاکم بر کرم شب تاب فردی و رفتار جهانی حاصل از انبوه کرم شب تاب را بیاموزیم ، می توانیم از این بینش برای طراحی رفتار دسته های روبات استفاده کنیم که برای انجام یک کار به نوعی هماهنگ سازی نیاز دارند.” کریستنسن

دانشمند دیگری که بخشی از این مطالعه نیست ، تایلر مک کید ، مدیرعامل شرکت مدیریت جمع آوری داده های ربات Swarm Apium Swarm Robotics ، می بیند که تحقیقات جدید و سرنخ های همگام سازی که باز می کند چه ارتباطی با کار وی دارد. – در نهایت. ربات های آن اکنون قادر به هماهنگی مستقل بین وسایل نقلیه در محیط های پیچیده و همیشه در حال تغییر مانند اقیانوس هستند. با این حال ، آنها هنوز هم به یک اپراتور انسانی اعتماد می کنند تا دستورالعمل های سطح گروه را ارائه دهد. او با استفاده از فناوری امکان پذیر شده توسط این تحقیق ، امیدوار است كه روزی بتواند دسته ای از روبات ها را برای انجام كارهای پیچیده جمع آوری اطلاعات بفرستد در حالی كه به راحتی و بدون ارتباط از طریق یك كنترل كننده انسانی به یكدیگر متكی هستند.

اما در حالی که ربات های انبوه برنامه های پای را در آسمان اختراع می کنند ، لوئیس مشتاق است اطمینان حاصل کند که کرم شب تاب ها به اندازه کافی طولانی هستند و به عنوان یک موزه عمل می کنند. برای او ، تحقیقات Sarfati و Peleg اکنون مفید است. از آنجا که تصویربرداری با استفاده از یک روش نسبتاً ساده و ارزان انجام می شود ، دانشمندان غیرنظامی درگیر در پروژه تحقیقاتی جامعه Firefly Watch ممکن است بتوانند از دوربین ها برای تحقیق استفاده کنند. داوطلبان فیلم ها را در حیاط خانه یا پارک محلی جمع آوری می کنند و آنها را به Firefly Watch می فرستند ، جایی که دانشمندان می توانند الگوریتم تخمین تراکم کرم شب تاب را توصیف کنند تا به جمعیت دقیق تری برسد. مشاهده اینکه نوسانات حشرات چگونه متغیر است ، سرنخی در مورد نحوه نگهداری آنها ارائه می دهد.

“کرم شب تاب یکی از بهترین سفیران ما برای جادوی طبیعی زمین است. آنها زیبا ، مرموز هستند. آنها امید را القا می کنند. آنها ما را به دنیای طبیعی متصل می کنند. ” به همین دلیل ما سخت تلاش می کنیم تا جادوی کرم شب تاب را برای نسل های آینده زنده نگه داریم.




منبع: khabar-top.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*