Самці шовкопрядів навчать дронів орієнтуватися за запахом

Ентомологи з Іспанії та США за допомогою комп'ютерного моделювання визначили алгоритм, за яким самець непарного шовкопряду шукає самку в польоті по її феромонному сліду. Автори проаналізували кілька стратегій пошуку, заснованих на спостереженнях за шовкопрядами в природних умовах і аеродинамічних трубах. Результати роботи можуть виявитися корисними для робототехніки, особливо для дронів, створених для пошуку джерела газу за його вітровим шлейфом. Дослідження опубліковано в.

Автори створили комп'ютерну модель того, як мотилік здійснює пошук. В її рамках задавалося точкове джерело феромонів і вітер з певною силою і напрямком. Мотилек міг рухатися переважно проти вітру, поперек нього з короткими рухами вперед (як корабель, що йде галсом) або зовсім переміщатися випадково, звіряючись лише з наявністю феромонів в даній точці. Всього вивчалося 5 різних алгоритмів з метою знайти з них оптимальний.

Виявилося, що найгірші результати демонстрували підходи, що спираються на напрямок вітру. Тільки в тому випадку, якщо воно не змінювалося, ефективність цих алгоритмів була висока. Навпаки, при будь-якому, навіть сильно змінному вітрі, методи «випадкового» блукання, корельовані з концентрацією феромонів в шлейфі, весь час виявлялися ефективні.

З усіх методів, хоч і з невеликим відривом, лідирувала модель Леві. Вона являє собою загальний випадок випадкового блукання, в якому довжина кроку має розподіл «з важкими кінцями». Приватним випадком моделі Леві є, наприклад, броунівський рух. Існує гіпотеза, що рух диких тварин у пошуках їжі описується моделлю Леві. Ця гіпотеза має як прихильників, так і противників, але результати з нової роботи говорять на її користь.

Знаходження джерела по хімічному шлейфу є важливим завданням для різних пошукових роботів, в тому числі і дронів. Дані з нової роботи говорять про те, що для ефективного пошуку сліду дрону не треба весь час відстежувати напрямок вітру, так як випадковий рух виявляється більш ефективно. У майбутньому цей висновок може дозволити уникнути встановлення «зайвої» апаратури і витрати додаткових ресурсів.