차세대 지능적이고 효율적인 로봇의 개발은 사막 개미가 복잡한 환경을 탐색하는 방법에 대한 새로운 통찰력을 제공하는 획기적인 추적 기술의 영향을 받을 수 있습니다.
셰필드 대학교는 국제 연구 협력의 일부입니다. 이 이니셔티브는 이미지와 비디오를 해석하기 위해 컴퓨터 과학의 한 분야인 컴퓨터 비전을 사용하여 전체 채집 기간 동안 특정 사막 개미를 추적하는 새로운 추적 기술을 만들었습니다. 이 장치는 개미가 처음 둥지를 떠날 때부터 먹이원을 찾아 식민지로 돌아올 때까지 개미의 움직임을 모니터링합니다.
새로운 데이터 세트에 따르면 개미는 매우 빠르게 학습하고 한 번의 성공적인 여행 후에만 집으로 가는 길을 기억합니다.
그러나 흥미롭게도 그들의 외부 궤적은 시간이 지남에 따라 다양한 탐색 및 착취 방법을 가리키며 변경되었습니다. 매우 민감한 데이터는 또한 표면 아래에서 보이지 않는 리듬 활동을 드러냈습니다. 이것은 개미가 당면한 조건에 따라 복잡한 검색 패턴을 구성하는 방법을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.
이 새로운 소프트웨어는 이미 전 세계의 많은 연구 그룹에서 사용되고 있으며 다양한 동물 종과 함께 작동하고 일반 카메라로 캡처한 비디오를 사용하므로 시민 과학 이니셔티브에 적합합니다. 결과로 얻은 정확한 정보는 뇌가 어떻게 동물이 복잡한 환경을 탐색하고 새로운 유형의 생체 영감 로봇에 대한 영감을 줄 수 있는지 이해하는 데 필수적입니다.
사이언스 어드밴스(Science Advances) 저널에 방금 발표된 연구에서 이 대학의 머신 러닝 및 로보틱스 선임 강사인 Dr. Michael Mangan은 Toulouse Center for Integrative Biology의 Lars Haalck, Benjamin Risse, Antoine Wystrach, Leo Clement, University of Edinburgh의 Barabara Webb과 함께 새로운 기술과 데이터 세트를 시연했습니다.
이 기사는 CATER(Combined Animal Tracking & Environment Reconstruction)가 인공 지능과 컴퓨터 비전을 사용하여 일반 카메라로 캡처한 비디오에서 곤충의 위치를 추적하는 방법을 보여줍니다.
이 시스템은 인간의 눈으로 감지할 수 없는 미세한 물체도 감지할 수 있기 때문에 다른 시스템이 실패한 동물의 자연 서식지에서 작동합니다. 또한 배경 혼란, 장애물 및 그림자에 강합니다.
Sheffield 대학교 기계 학습 및 로봇 공학 선임 강사, Dr. Michael Mangan에 따르면 데이터를 추출할 수 있는 시스템을 개발하는 데 XNUMX년이 걸렸으므로 제작에 XNUMX년이 걸렸다고 할 수 있습니다.
어떻게 이 곤충들이 섭씨 50도가 넘는 위협적인 환경에서 최대 1km의 장거리를 이동할 수 있는지에 대해 Dr. Michael Mangan은 항상 흥미를 느꼈습니다.
사막 개미의 거리 추적은 전통적으로 펜과 종이를 사용하여 수동으로 수행되며, 이를 위해서는 땅에 밧줄과 못으로 된 그리드를 놓고 그리드 내에서 개미의 행동을 관찰해야 합니다. GPS(Differential Global Positioning System)를 사용하는 것도 이 문제를 해결하는 또 다른 방법이지만 장비가 비싸고 정확도가 제한적입니다.
현장에서 정확한 곤충 흔적을 기록할 수 있는 신뢰할 수 있고 저렴한 도구가 없기 때문에 사막 개미 행동에 대한 이해에는 차이가 있습니다. 특히 시각적 경로를 얼마나 빨리 설정하고 이 프로세스를 잠재적으로 촉진하기 위해 어떤 기술을 사용했는지.
CATER의 새로운 시각적 추적 시스템은 자연 환경에서 개미의 고해상도 이미지를 기록하고 이미징 기술을 사용하여 움직임만으로 개별 개미를 식별함으로써 이러한 문제를 극복합니다. 그런 다음 혁신적인 이미지 모자이크 접근 방식을 사용하여 고해상도 이미지에서 장면을 재구성합니다. 현장 연구와 실험실 연구 사이의 격차를 해소하는 이 혁신적인 방법은 개미가 탐색하는 방법에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 이러한 유형의 정보는 핀 머리 뇌를 가진 동물이 복잡한 환경에서 어떻게 그렇게 잘 탐색하는지 이해하는 데 중요합니다.
저렴한 센서와 컴퓨팅을 사용하여 내구성이 뛰어난 자율성을 만들기 위해 곤충의 뇌를 리버스 엔지니어링하는 셰필드 대학의 스핀아웃 회사인 Opteran은 이미 이러한 발견을 상용 솔루션으로 전환하고 있습니다.
개미로부터 차세대 로봇의 영감
박사 Mangan에 따르면 “사막 개미는 현재 로봇처럼 페로몬 트레일이나 GPS 및 5G에 의존하지 않고 다른 개미처럼 먼 거리와 가혹한 환경을 이동하기 때문에 차세대 로봇에 이상적인 영감을 줍니다.
"우리는 우리의 도구가 곤충이 어떻게 서식지를 탐색하고, 새로운 과학적 통찰력을 가져오고, 유사하게 가능한 인공 시스템을 구축하는 방법에 대해 엔지니어를 교육하는지에 대한 보다 포괄적인 그림을 구축할 수 있기를 바랍니다."라고 연구원은 썼습니다.
출처: phys.org/news
Günceleme: 26/04/2023 18:49