18-10-2018 22:29:31

Selvflyvende droner: Biers syn kan være nøglen

Droner: Forskere fra Lund Universitet har opdaget, hvordan bier bruger lys til at navigere, når de flyver. Opdagelsen kan føre til fx droner, der flyver uden menneskelig hjælp.
23. maj. 2016 Af Rene Pedersen - netværksredaktør
Selvflyvende droner: Biers syn kan være nøglen

Grænserne for, hvad droner kan bruges til, flytter sig hver dag. Vi har tidligere skrevet om brug af droner til så forskellige ting som minerydning, sprøjtning af marker, til at skræmme måger væk samt Amazons drømme om at levere varer.

Og forestil dig så, hvad droner kan opnå, hvis de kan sættes ind uden hjælp fra et kontroltårn. Det vil skabe helt nye muligheder for indsatser i katastrofeområder eller distribution af medicin til fjerntliggende byer.

Et forskningsprojekt fra Lund Universitet har gjort en opdagelse, der kan få betydelse for, hvordan vi bygger droner, der selv er i stand til at flyve uden om forhindringer, og som derfor ikke i samme grad kræver fjernstyring. Nøglen ligger i måden, bier bruger lys til at navigere hurtigt og sikkert uden om forhindringer, fortæller Emily Baird, der er lektor på Lund Universitet.
Hun er medforfatter på projektet Finding the gap: a brightness-based strategy for guidance in cluttered environments, som stiller skarpt på biers evne til at flyve.

“I løbet af de sidste årtier er der arbejdet meget på at regne ud, hvordan dyr flyver, og hvordan de ved, hvor hurtigt de flyver. For det er afgørende i forhold til at undgå at flyve ind i forhindringer,” siger hun.

Forskere har derfor kigget på insekter, som er nemme at arbejde med og træne i et laboratorium, og det har vist sig, at de primært bruger synet til at navigere. Men det har stadig været uklart, præcist hvordan de formår at flyve uden om forhindringer uden for laboratoriet, og det satte forskerne fra Lund Universitet sig for at undersøge ved hjælp af bier i en skov.

“Vi valgte at se på, hvor bierne fløj, når de fik et hul at flyve gennem. Så vi gav dem en cirkel, de skulle flyve igennem, og ideen var at se, om de fløj igennem det sikreste sted. Altså via det punkt, som giver dem den største afstand til kanten af cirklen,” fortæller Emily Baird.

Manglende 3D-syn

Studierne viste, at bierne gjorde det mest logiske og fløj midt gennem cirklen og derfor så langt fra kanten som muligt. Men det var stadig uklart, hvordan bierne definerede midten af cirklen som det sikreste punkt, da bier ikke har stereosyn/3D-syn som mennesker. Det betyder, at de ikke kan vurdere afstand til et objekt, og derfor egentlig burde have problemer med at flyve hurtigt og sikkert uden om forhindringer. Det er tidligere påvist, at bierne bruger bevægelse - motion cues - til at skabe en slags tredje dimension, så derfor handlede projektet også om at teste, om bevægelse var den afgørende faktor. (Læs evt Visual Acuity in Insects, hvis du vil vide mere om insekters syn)

For at undersøge det satte forskerne en ekstra udfordring op for bierne. I stedet for en enkelt cirkel, præsenterede de bierne for cirkler, der overlappede hinanden som OL-ringene. Biernes motion cue lå nu midt i mellem de to cirkler, men den direkte vej gennem cirklerne via den nye åbning ville ikke længere være den sikreste, da afstanden til kanten nu var væsentlig mindre, end hvis de fløj gennem de to store cirkler (Se billede). Men igen fløj bierne gennem det sikreste sted med længst til kanten.

“Så bierne gør det fornuftige, men det betyder så, at de ikke bruger motion cues,” fortæller Emily Baird.

Derfor dækkede forskerne hullet med diffust papir, så de ikke kunne se, hvad der var på den anden side af hullet - kun lys. Og ved at skifte det punkt, hvor der var mest lys, kunne forskerne fra Lund Universitet også vise, at bierne bruger kontrast og lysstyrke til at vælge den sikreste vej gennem en skovbund.

“Vi viser, at lysstyrke kan bruges til at finde hullet. Og vi viser, at bier faktisk bruger det til at undgå forhindringer, når de flyver i en skov. De bruger helt sikkert bevægelse, når de flyver, men de bruger også lysstyrke til at finde de sikreste huller og flyve gennem dem,” siger Emily Baird.

Insekter har svar på svære problemstillinger

Resultaterne fra Lund Universitet er ekstra interessante på grund af insekters størrelse og simplicitet. Det gør dem til oplagte modeller for droner og andre robotter.

“Bier har ekstremt små hjerner og relativt simple systemer. Så de udfører komplicerede opgaver med meget lidt computerkraft. Hvordan du får en drone til at flyve uden om forhindringer, er et typisk eksempel på, at insekter har svar på nogle af de svære problemstillinger, ingeniører arbejder med,” siger hun og uddyber.

“Biernes strategi med at bruge lysstyrke til at finde det lyseste og sikreste punkt at flyve gennem er ekstremt simpel og energiffektiv, for den kun bruger en sensor. Den har ikke behov for at udsende signaler, så i forhold til batteriet, er strømforbruget ekstremt lavt”.

Studiet fra Lund Universitet har vist et potentiale i forhold til droner, men det er op til verdens ingeniører at forsøge at overføre ideerne til teknologi. Emily Baird arbejder sammen med ingeniører fra Schweiz, der forsøger at implementere forskningen i netop droner og selvkørende robotter. Det samarbejde får biologien sjovt nok også meget ud af.

“Det giver os en mulighed for at teste principper fra virkelighedens biologi på en måde, som ikke er mulig på dyr. Så når vi bruger droner, kan vi sige: Vi tror, dyrene gør det sådan. Virker det?” siger Emily Baird og fortsætter.

“Og denne tilgang skaber ofte nye spørgsmål om, hvad dyrene gør, og så opdager du, at én strategi ofte ikke er nok”.

Nordic Drone Games
Nordic Drone Games

COME DRONE WITH US! Den 1. juni 2016 blev der afholdt Nordic Drone Games 2016 i Odense. Det var 6 timer med droner, spændende demonstrationer, inspirerende talere og vilde konkurrencer for alle d ...

Læs mere

Deltag i debatten

luk
close