11月 28, 2022

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バンディットフライは、飛行中に獲物を捕まえることができる空力アクロバットです

バンディットフライは、飛行中に獲物を捕まえることができる空力アクロバットです

全頭亜綱筋膜 )飼育下のカブトムシを餌にします。 新しい研究では、ハエが獲物に下から近づき、ターゲットとの将来の待ち合わせ場所を目指していることが明らかになりました。
ズーム / ミニチュア略奪泥棒フライ全頭亜綱筋膜)捕獲されたハネカクシを餌にする。 新しい研究では、ハエが獲物に下から近づき、ターゲットとの将来の待ち合わせ場所を目指していることが明らかになりました。

サミュエル・ファビアン

ムシヒキアブは空力曲技飛行であり、獲物を識別し、障害物を避け、飛行中の高速で小さな昆虫を捕獲することができます。 科学者たちは、ムシヒキアブが1粒の砂に等しい脳を持っているにもかかわらず、この驚くべき偉業をどのように管理しているかを詳しく調べました。 によると 新しい紙 Journal of Experimental Biologyに掲載されたハエは、フィードバックベースの移動のための2つの異なる戦略を組み合わせています。1つはシーンがクリアなときに獲物を迎撃すること、もう1つはハエが飛行経路上の障害物を回避できるようにすることです。

ロボット工学における1つの課題は、混雑した環境をナビゲートできるロボットを設計する方法です。人間や他の動物が本能的に毎日行うことができることです。 著者によると、多くのロボットシステムは、ある種の経路計画に依存しています。音(ソナー)またはレーザーを使用して信号を送信し、反射を検出します。 このデータを使用して、海の距離マップを作成できます。

しかし、単純な視覚的手がかり(「インタラクティブルート」など)を使用する場合と比較して、ルート計画はエネルギー使用の観点からコストのかかるアプローチです。 人間や他の動物は、ターゲットの位置、速度、およびその他の詳細に関する詳細な地図や特定の知識を必要としません。 私たちは、環境内の関連する刺激にリアルタイムで反応するだけです。 したがって、生物学的システムに基づくナビゲーション行動アルゴリズムの作成は、ロボット工学にとって非常に興味深いものです。

以前の研究は、混雑した環境を処理するために、ミバエやハト、そして人間を含むさまざまな種の能力に焦点を合わせてきました。 「しかし、これらの場合、障害物の回避が唯一の目的でした」と著者は書いています。 「特定の場所がターゲットとして機能する場合、障害物の回避はナビゲーションの目的によってバランスを取る必要があるため、障害物の周りをナビゲートすることはより困難です。」

そのため、インペリアルカレッジロンドンのバイオエンジニアであるサミュエルファビアンとミネソタ大学の3人の共同研究者は、略奪的なムシヒキアブを使用して独自の実験を行うことにしました(全頭亜綱fusca)テスト対象として。 ムシヒキアブは、獲物を捕まえるための非常に予測可能な迎撃軌道のために選ばれました。 著者はまた、その小型で比較的高速な動作(ほとんどのフライトは1秒未満で完了)は「最小限の計算労力で迅速な反応を必要とする」と書いています。

ファビアン etal。 彼は、狩猟における泥棒のハエの行動を、ハヤブサ、タカ、そして現代の誘導ミサイルの行動に例えました。 通常、ハエは空がはっきり見える場所に座って泥棒を捕まえます。 ムシヒキアブが潜在的な獲物を検出し、それを追いかけ始めると、フライは獲物を捕らえ、迷い枝などの途中の障害物を避けるためにナビゲートする必要があります。

泥棒のハエは、リールとステッピングモーターを備えた透明な釣り糸に沿って引っ張られた小さな銀色の反射ビーズの形で動くターゲットを提示されました。 「ハエは、彼らがとても近くにいたとしても、彼らが本当の獲物ではないことを本当に知りませんでした。」 ファビアンは言った。 「物が十分に小さければ、彼らは一般的にそれが食べ物であると想定しているようです。」

フレームにはヒッチも含まれています。ターゲットのトラックのすぐ下に配置された、薄い(2.5 cm)または厚い(5 cm)バージョンの黒いアクリル絵の具でコーティングされたアセテートテープです。 「テープの正確な位置とフライの初期軌道は、物体が飛行経路の障害物になったかどうか、そしてそれがターゲットを覆い隠しているかどうかを決定します」と著者は書いています。

研究者たちは、最も自然な行動を得るために、野外条件下ですべての飛行を記録しました。 次に、障害物の存在下で動くビーズを追いかける泥棒の26のフライトをデジタルで再構築します。 頭上の機器を操作するとハエが興奮する傾向があるため、これらの26のフライトは、デバイスが飛び去るのではなく、周りに配置されたときに止まり木に残ったハエを表しています。

結果:障害物がない場合、泥棒のハエは、獲物を捕らえて捕獲するために、接近中ずっとビーズに対して同じ視線を維持しました。 細いまたは太い黒いバーが短時間(<0.1秒)視界を部分的に覆い隠していた場合、ハエは回避操作を行って障害物を回避してから、軌道に戻って迎撃しました。 バーが視線を遮っていなくても、黒いバーに反応してフライがたわむことがあります。 そして、研究者がハエの視線を0.1秒以上遮ると、ハエは迎撃を完全に放棄します。

ファビアン その他。 彼は、ムシヒキアブは、共同ルーティングと呼ばれる標準的な迎撃戦略と組み合わせて、単純な障害物回避戦略を使用していると結論付けました。 「彼らの視界で障害物が速く成長するほど、彼らは遠くなるでしょう」 ファビアンは言った。 前述の障害物が視界から遠ざかり始めるとすぐに、ハエは迎撃経路に戻ります。 「ターゲットに焦点を合わせているときでも、彼らは周囲に注意を払っています。」

著者は、これは「障害物回避が距離、体積、または速度の絶対的な知識を必要としない単純なフィードバック法の産物である可能性があることを示しています」と書いています。これは、単純なフィードバック法がハエの切片戦略も説明できることを示す以前の研究と一致しています。 。 これは確かに限られた数のフィールドトライアルに基づいており、チームは将来さらに多くのトライアルを実施することを望んでいます。

DOI:Journal of Experimental Biology、2022。 10.1242 / JP 243568 ((DOIについて)。

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