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同步萤火虫

引导图像©AFP贡献者/盖蒂图像

尽管他们的大脑简单,但同步的萤火虫有一些教导我们关于人工智能的东西。最近关于昆虫的令人惊叹的光明节目的发现可以帮助研究人员获得对群体机器人的新洞察力。

每年,在5月下旬和6月初,来自世界各地的人们都会访问大型烟雾山国家公园观看一个非凡的现象,其中成千上万的萤火虫齐声闪烁着腹部。这种协调的交配展示长期以来一直是科学家的谜。

“它是否在萤火虫中难以让它们同步?”科罗拉多大学博尔德物理学家RaphaëlSarfati说,举报科学预警。“还是基于你所处的环境,它更具有关联性?”

事实证明,萤火虫的同步发光比科学家们意识到的还要微妙,这与昆虫的三维定位有关。

为了了解灯光表演是如何运作的,该团队在国家公园的一片树林里安装了360个摄像机。他们绘制了这些闪烁的昆虫的位置,同时每次引入一些新的萤火虫。

当他们单独与团体相比,他们发现萤火虫表现不同。反过来,同步萤火虫“观察”他们的邻居正在做什么,而不是根据任何固有的节奏闪烁。然后他们改变他们的闪烁模式来匹配周围的模式。

研究,发表在《皇家学会界面》杂志上,他描述了如何三维复制同步的萤火虫的闪光和飞行模式——这说明了大脑非常简单的昆虫是如何执行复杂的、同时进行的任务的。他们的工作可以指导群体机器人技术中新形式的交流和团队合作的发展。在群体机器人技术中,多个机器人相互作用并对他们的环境作出反应——通过一个期望的集合行动。

“如果我们了解了控制单个萤火虫的微观规则和由此产生的一群萤火虫的整体行为之间的联系,我们就可以用这种洞察力来设计机器人群体的行为,这些行为需要某种形式的同步来执行一项任务。”Anders Christensen,生物启发教授机器人在接受《史密森尼》杂志采访时表示。

克里斯滕森不适用于Sarfati,但表示Sarfati的工作理解,同步萤火虫可以助长沟通和鲁棒性的洞察力,这是驾驶群体机器人的自组织的两个原则。

“我们可以使用该洞察力来设计机器人群的行为,这些行为需要某种形式的同步来执行任务。”

Anders Christensen

像萤火虫一样,群体机器人需要能够互相回应。更具挑战性,同步行为需要在一个或几个机器人分解时继续。破解这个问题会允许仿生机器人仅仅通过依赖于彼此来进行复杂的任务,而不是集中控制。

世界上有超过2000种的萤火虫——它们并不是真正的苍蝇。在美国的一些地区,它们被称为闪电虫。但是,它们也不是真正的虫子。它们是夜行甲虫。不幸的是,许多萤火虫正面临着灭绝因为栖息地丧失,光污染,杀虫剂。由于冠状病毒,国家公园管理局取消了大烟山国家公园的“灯光秀”活动,该活动通常会吸引多达1000人。

尽管游客们对萤火虫感到失望,但取消活动可能会给萤火虫们一个急需的休息时间。光污染与很多人都有密切的关系,它使得萤火虫难以吸引异性,因为太多的光使得雌性难以接受雄性的信号。

但是,与此同时,萤火虫爱好者可以通过参加萤火虫手表,公民科学努力帮助科学家映射萤火虫,了解人口变革。

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